[發明專利]基于IEC61850的分布式光伏集群動態建模方法

在審

• 申請號: 201710546443.4
• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN107357988A
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 趙景濤;余濤;謝虎;楊文;祝進;王海龍;付明;宋金燕;賈瑋;陳于揚
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司;國家電網公司;國網江蘇省電力公司;南京南瑞集團公司;國網江蘇省電力公司常州供電公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06K9/62;G06Q50/06;H02J3/38;H02J13/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種基于IEC61850的分布式光伏集群動態建模方法，屬于分布式智能微網技術領域。

背景技術

近年來，隨著全球能源緊缺、環境污染、氣候惡化問題的日益嚴峻，大力發展可再生能源已成為我國的重要能源戰略。規模化分布式光伏電源接入對未來電網的安全可靠運行提出了挑戰，這將對局域電網的安全穩定以及經濟運行產生重大影響。因此，為推動分布式電源進一步發展，保證全網的安全穩定運行，必須對分布式電源進行有效管控，在支持、服務分布式電源接入同時，在運行上采取必要技術手段，對分布式電源進行運行監視調度。

傳統的方式是采用由電網調度對區域內所有分布式光伏進行單獨直接控制的模式，對配網調度系統和通訊的要求很高，經濟性較差，控制效果一般。目前只有較少部分中壓接入分布式光伏實現了可監測、可調度，而配網調度尚未形成專門針對分布式光伏應用的專用控制功能。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于IEC61850的分布式光伏集群動態建模方法，結合IEC61850的特性，對集群進行標準化建模，完成集群間的高效通信，實現光伏電源的穩定運行，保證分布式光伏的安全管控。

為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：

一種基于IEC61850的分布式光伏集群動態建模方法，其特征是，包括如下步驟：

1)基于IEC61850標準建模方法，對分布式光伏功能進行抽象分解，建立分布式光伏單元模型；

2)基于Louvain層次聚類算法，根據不同的調控目標對區域內所有光伏單元進行集群動態劃分，根據不同的調控功能將分布式光伏集群劃分為經濟控制集群和緊急控制集群，經濟控制集群以減少網損、縮減調節成本為目標，考慮的因素包括無功電壓靈敏度、可調容量、調節成本，緊急控制集群以電壓安全運行為目標，考慮的因素包括有功電壓靈敏度、無功電壓靈敏度、可調容量、調節速度；

3)根據分布式光伏集群劃分結果，將基于IEC61850的光伏單元層級信息模型聚合，引入集群調控能力和拓撲結構邏輯節點，選擇相應的通信服務方式，建立最終的光伏集群信息模型。

進一步地，所述步驟1)的具體內容如下：

11)根據IEC61850定義的標準語義將功能抽象、分解，通過繼承、派生或直接引用手段得到具體實例：

基于IEC61850標準結合實際的分布式光伏系統分析，在IEC61850-7-4及IEC61850-7-420中選取合適的分布式光伏邏輯節點和數據內容，并按照它們之間的信息交互關系安排正確的位置，每一個邏輯節點均代表光伏系統要實現的某個最小功能單元。

12)將同一層級得到的具體實例與對應的操作聚合，形成本層級的信息模型：

根據光伏單元設備的功能及其需求，在分布式光伏系統服務器中建立7個邏輯設備，其中包括光伏電氣連接點邏輯設備，光伏單元控制器邏輯設備，光伏發電邏輯設備，交直流轉換器邏輯設備，蓄電池系統邏輯設備，物理量測邏輯設備以及光伏保護邏輯設備，多個邏輯設備共同組成光伏系統的功能基礎；邏輯設備抽象后，分別對不同的邏輯設備分配相應的邏輯節點以實現其功能；

13)將不同層級的信息模型與對應的操作聚合，得到最終的信息模型并進行SCL語言描述，光伏模型的SCL描述包括四部分：第一部分為文件頭部，提供SCL版本信息、光伏系統版本信息及配置工具信息，第二部分為通信參數描述，包括通信子網、連接到子網的訪問點和地址，第三部分為數據類型模板，描述實例化的邏輯節點類型，第四部分為光伏模型的位置與能力描述，介紹光伏層次化信息模型的數據集及其功能，以及光伏單元在區域中的網絡拓撲位置和能力；所述光伏能力包括有功電壓靈敏度、無功電壓靈敏度、可調容量、調節成本、調節速度。

進一步地，所述步驟2)具體內容為：

將網絡中的每個節點初始化為一個社團，計算網絡社團相似度Q值，將網絡中每個分布式光伏節點從原來的社團中取出，依次加入其他社團，計算每次的Q值增量，若增量大于0，則將該節點加入所對應的社團，更新網絡Q值，若增量小于0，則轉到下一個分布式光伏節點進行相同操作，直到網絡中所有分布式光伏節點迭代完全，得到最終的分布式光伏集群的劃分結果。

進一步地，所述網絡社團相似度的計算方式如下：

先根據個體之間的差異性求取距離矩陣，距離矩陣用于表示個體之間在空間上存在的距離，距離越遠表明個體之間差異越大；