校验的能力。系统必须具有方便的数据备份和恢复功能。系统必须具有远程维护、调试和诊断功能。
(5)可扩展性原则
要考虑系统扩充包括硬件增加新计算机的能力和软件增加新功能的能力。系统可以逐步建设、逐步投运、逐步扩充、逐步升级。系统的结构应能支持多类型计算机硬件设备(如UNIX或windows pc),应用软件应具有兼容性和可移植性。软、硬接口符合国际标准。
(6)抗干扰能力原则
系统所有设备都应有足够地抗干扰能力,应遵守下列IEC标准: IEC1000-4.2-1995 静电放电免疫测试
IEC1000-4.3-1995 放射性、广播频率、电磁场免疫测试 IEC1000-4.4-1995 电力快速暂态 / 喷发免疫测试 IEC1000-4.5-1995 涌流免疫测试
在微网分层控制系统的结构设计上,日本和欧盟提供了成功经验。日本微网展示项目提供了一种在同一微网内的分层控制方法,如图3-1所示。中心控制器首先对发电单元的发电量和负荷需求量进行预测,然后制定相应实时运行计划,控制分布式电源、负荷和储能装置的起停,同时控制微网内的电压和频率并为系统提供相关保护功能。
中心控制器通 信 网 络保护监测控制端口监测控制端口监测控制端口监测控制端口监测控制端口??控制DG测量DGDGDGDG输入输出端口监测控制端口 图5-2 日本微网分层控制
欧盟多微网项目提供的三层控制方案如图3-2所示。最上层为中压配电网监控中心,配电网络操作人员(DNO)和市场管理人员(MO)可在此层完成相应的调度管理,中间层是单个微网的中心控制器(MGCC),最下层是分布式电源和负荷的当地控制器(LC)。最上层的配电网络管理人员和市场管理人员主要负
责根据市场和调度要求来管理和调度系统中的多个微网。中间层的微网中心控制器负责最大化微网价值的实现和优化微网操作,它的功能主要包括:
(1)根据市场电价、配电网络操作人员的要求及负荷预测并优化微网中分布式电源的发电量;
(2)通过改变分布式电源有功功率和无功功率的输出设置点和切联负荷实现二次频率调整。最下层的当地控制器主要包括分布式电源控制器和负荷控制器,分布式电源控制器负责分布式电源的正常运行,而负荷控制器则按照中心控制器的指令断开或重联负荷。整个分层控制方案的软件采用多Agent技术实现。
配电网络操作人员市场管理人员微网 1??微网 n微网 2中心控制器当地控制器当地控制器当地控制器?? 图5-3欧盟微网分层控制方法
结合国内外的经验,浙江电力研究院微网监控系统以分布式发电控制、协调控制和整体过程控制的自动化为实现目标,各控制器的功能采用面向对象设计,同时考虑接入分布式电源后的馈线保护、馈线FTU等功能。
浙江省电力试验研究院微网系统结构图如图3-3所示,说明如下:
图5-4浙江省电力试验研究院微网系统结构图
(1)系统主站层:分布式电源和微网实验室监控系统主站层实现实验室系统监控、配网分析和管理的各项功能,分布式电源优化控制以及微网能量管理等功能。包括:SCADA、FA、配网工作管理DWM、配网高级软件功能DAS、与其它信息系统的交互接口功能,分布式电源优化控制,微网能量管理等,充分实现配网自动化系统的各项应用及分布式电源与微网各项优化控制。
(2)协调控制层:包括分布式电源协调控制、微网控制、模式控制(实现双向逆变和其它电源在并网、孤岛方式下的工作模式控制)、配网管理控制器(收集并上传下达配网终端信息,人工设置各种试验,其实质是预先设定好的成组顺序控制,来实现故障和故障后的预定切除故障)。
分布式电源的运行控制需要控制器实现对各类电源(包括储能环节、非线性负荷)实现功率调节和启停控制,如果不能实现连续调节,则可以采用成组投切控制,例如对多台直驱风机的投切控制;
微网管理控制器,兼作配网子站功能,收集各配网FTU的信息,传递给主站系统;并且在此控制器上,实现对FTU的参数维护功能,支持系统故障模式定义、下载控制功能,并支持在其上实现故障的模拟仿真功能。
微网运行控制器/保护管理机,能够收集各线路、负荷、电源、开关等保护和测控模块的信息,实现监控和保护功能。
分布式电源优化控制器,该模块主要负责微网独立运行时的电压和频率的上
层控制,通过改变分布式电源有功功率和无功功率的输出设置点和切联负荷实现二次频率调整。在微网独立运行时,如果负载小于风机和光伏的额定输出功率,则有可能出现微网频率或者电压过高,微网难以独立运行,此时需要在监控系统中增加微网频率控制模块,适当退出部分分布式电源。或者在利用分布式电·源并网逆变器的输出功率限制功能,使其能够接受外部上层指令,限制分布式电源的输出功率。当负载大于风机、光伏、储能设备或者柴油发电机的输出功率时,微网频率或者电压下降,此时应该适当切除部分负载,维持系统频率和电压的问题。此外,该控制器还支持能量优化算法的运行,保证与相应控制终端的接口,实现无功优化算法在电容补偿器中自动控制,控制投切负荷,投切及调整相关电源的运行。
双馈风机主控制器,接受主站逻辑控制指令,同时控制双馈风机输出功率,对原动机进行速度设定,保证双馈风机的各种运行方式的实现。
(3)配网终端及保护控制层:实现微电网内配电网,开关等保护、测控功能。详细配置在下一节详细说明。
(4)微网控制层:包括光伏逆变器,风机逆变器,蓄电池逆变器等设备,提供基于电力电子接口的风光储等分布式能源控制器,就地对各种分布式能源进行控制。
5.3 可对外提供的信息
目前,微网后台监控系统对微网内部的开关状态、各变流器状态、关键点计量数据进行了实施监测,并可通过后台对微网系统内各开关及可控装置进行控制。
通过加装远动装置可与远方主站进行信息交互,主要包括: 1) 公共连接点模拟量信息上送:电压、电流、有功、无功等;
2) 公共连接点电能质量信息上送:波动、闪变、谐波;(注需与上级电能质量主站配合)
3) 公共连接点电能量信息上送:双向有功、无功;
4) 公共连接点开关状态信息上送、保护动作信息上送; 5) 公共连接点开关远程控制;
6) 微网运行模式远程切换;
5.4 微网信息接入控制
位于浙江省电力试验中心的微网的接入依靠配电自动化主站平台中的配网资源中心,由资源中心通过SOA服务发布,把微网系统信息提供给DSCADA系统所使用,实现全网的数据共享与监控。配电自动化主站系统结构图如下:
微网系统配网基础资源中心基于IEC61968标准的信息交换总线(III区和IV区)正向物理隔离反向物理隔离基于IEC61968标准的信息交换总线(I区和II区)智能配电调控一体化系统统一配网模型管理配网高级应用平台服务系统GIS图模维护EMS配电SCADA基本功能馈线自动化配网智能化应用
图 5-5 配电自动化系统架构