技术领域
本发明涉及基于载波通信的分布式发电并网系统技术领域，尤其是一种分布式发电并网系统的监控系统及其孤岛保护方法。
背景技术：
受国家新能源政策的影响，以分布式光伏为代表的分布式电源在传统用电侧的渗透率不断提高。由于分布式电源单体安装容量较小、安装位置随机性较大，因此采用装设专用光纤对分布式电源进行监控，经济性以及灵活性较差。目前，已有的采用云平台方式实现的方案，可以完成分布式电源电气量的监视功能。但通过云平台实现对分布式电源的控制无法满足电力运行控制中对实时性和安全性的要求。分布式电源均配备孤岛保护，但当区域内分布式电源渗透率不断提高，以分布式电源为单位的孤岛保护，将无法充分发挥分布式电源容量上优势，降低安装分布式电源为配电网带来的经济性，以及无法提高配电网供电的可靠性和安全性。
技术实现要素：
本发明的首要目的在于提供一种利用现有的交流线路作为通信传输媒介，实现分布式发电系统的监控，提高分布式电源接入配电网的灵活性，降低监控系统建设成本的分布式发电并网系统的监控系统。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种分布式发电并网系统的监控系统，包括：
分布式发电并网接口装置，完成分布式发电系统、负荷的监控，向电力调度机构进行监控信息的上传，执行电力调度机构的遥控命令；
监控终端，用于检测分布式电源并网点、负荷点的电压、电流、功率值以及并网开关状态，接收分布式电源并网控制器的遥信量，包括孤岛事件信号、运行状态信号；
电力调度机构，用于实现接入分布式电源的配电网的运行状态监视、控制工作，并根据任务范围，实现分布式电源的能量管理操作。
所述分布式发电并网接口装置包括用于检测公共连接点电压、电流以及公共连接点开关状态的数据采集单元、用于实现对公共点连接开关分合控制的保护及安全控制单元、用于计量和质量检测的电能计量单元和电能质量单元、用于分布式发电系统能量管理和孤岛运行控制的能量管理单元。
所述监控终端包括针对分布式电源的DG监控终端和针对负荷的负荷监控终端，所述分布式发电并网接口装置利用载波模块，通过电力线路和DG监控终端、电力调度机构相连。
所述监控终端采用响应召唤或者定时上传方式，向分布式发电并网接口装置上传监视信息；所述监控终端采用事件触发方式，向分布式发电并网接口装置上传事件信息；所述监控终端通过串口通信方式与分布式电源并网控制器进行交互，当分布式电源并网控制器中出现孤岛事件、运行异常事件时，主动将事件传送给监控终端。
本发明的另一目的在于提供一种分布式发电并网系统的监控系统的孤岛保护方法，该方法包括下列顺序的步骤：
（1）DG监控终端接收分布式电源并网控制器中的事件信息，当分布式电源并网控制器检测出孤岛事件时，DG监控终端向分布式发电并网接口装置发送孤岛事件信息，事件信息包括分布式电源的ID号、孤岛出现时刻以及并网点电压、电流值，并启动其内部的第一定时器；
（2）分布式发电并网接口装置接收到监控终端的孤岛事件信息后，根据孤岛判别逻辑进行分布式发电系统孤岛判别；如果判别结果为分布式发电系统孤岛，则进行公共连接点开关跳闸操作，并向DG监控终端发送孤岛处理完成命令；反之，如果判别结果为分布式发电系统孤岛误判，则向监控终端发送孤岛误判命令；
（3）监控终端在第一定时器的定时时间内接收到分布式发电并网接口装置命令，如果是孤岛处理完成命令，监控终端则向分布式电源控制器发孤岛复归命令，监控终端同时复位第一定时器；如果是分布式发电系统孤岛误判命令，监控终端则向分布式电源控制器发分布式发电系统孤岛误判命令，监控终端同时复位第一定时器；在第一定时器到时后，如果未收到分布式并网接口装置的关于孤岛事件的相关应答命令，则直接进行分布式电源并网点开关的分闸操作；所述第一定时器的定时时间值，由监控系统中选择的通信速率、分布式发电并网接口装置判断逻辑以及不同分布式电源控制器的孤岛判别时差共同决定。
所述分布式发电并网接口装置的孤岛判别逻辑为：当分布式发电并网接口装置接收到任一个DG监控终端的孤岛信号后，直接判断为分布式发电系统孤岛。
所述分布式发电并网接口装置的孤岛判别逻辑为：当分布式发电并网接口装置接收到任一个DG监控终端的孤岛信号后，设定其内部的第二定时器，在第二定时器的定时时间内，如果再收到n个DG监控终端上传的孤岛事件信号，则判断为分布式发电系统孤岛；如果在第二定时器的定时时间内，未收到n个DG监控单元上传的孤岛事件信号，则判断为分布式发电系统孤岛误判；n的值根据分布式电源孤岛检测准确率统计结果进行设定；第二定时器的定时时间由不同分布式电源控制器的孤岛判别时差，以及监控终端与分布式发电并网接口装置通信时延共同决定。
在该孤岛判别逻辑下，孤岛保护方法为：首先，通过保护及安全控制单元，跳开公共连接点开关；其次，通过广播方式，向分布式发电系统内的DG监控终端下发孤岛处理完成命令；再次，通过能量管理单元，进行孤岛运行状态下分布式发电系统的能量平衡；
所述DG监控终端收到分布式发电并网接口装置的孤岛处理完成命令后，向分布式电源并网控制器传递孤岛处理完成命令，并复位第一定时器，分布式电源并网控制器转入孤岛控制模式，并不再检测孤岛事件；
DG监控终端在第一定时器的定时时间内，如果未收到分布式并网接口装置的与孤岛相关的命令，将在第一定时器定时到期后，将向分布式电源并网控制器发送电源停机命令，并跳开并网点开关。
在该孤岛判别逻辑下，孤岛保护方法为：在第二定时器未到时情况下，分布式发电并网装置判定分布式发电系统孤岛，首先，通过保护及安全控制单元，跳开公共连接点开关；其次，通过广播方式，向分布式发电系统内的DG监控终端下发孤岛处理完成命令；再次，通过能量管理单元，进行孤岛运行状态下分布式发电系统的能量平衡；
DG监控终端收到分布式发电并网接口装置的孤岛处理完成命令后，向分布式电源并网控制器传递孤岛处理完成命令，并复位第一定时器，分布式电源并网控制器转入孤岛控制模式，并不再检测孤岛事件；
DG监控终端在第一定时器的定时时间内，如果未收到分布式并网接口装置的与孤岛相关的命令，将在第一定时器定时到期后，将向分布式电源并网控制器发送电源停机命令，并跳开并网点开关；
在第二定时器到时情况下，分布式发电并网装置未判定分布式发电系统孤岛，通过广播方式，向分布式发电系统内的DG监控终端下发孤岛误判命令；
DG监控终端收到分布式发电并网接口装置的孤岛误判命令，向分布式电源并网控制器传递孤岛误判命令，并复位第一定时器，分布式电源并网控制器复归孤岛检测流程；
DG监控终端在第一定时器定时时间内，如果未收到分布式并网接口装置的与孤岛相关的命令，将在第一定时器定时到期后，将向分布式电源并网控制器发送电源停机命令，并跳开并网点开关。
由上述技术方案可知，本发明采用载波通信搭建监控系统的通信结构，无需专门架设通信网络，降低了系统成本；同时在系统新增分布式电源的情况下，监控系统无需增加新的硬件投资，可以满足分布式电源灵活接入的要求。本发明可以提高仅配备被动孤岛检测方法的孤岛检测存在检测死区的问题，同时又可以减低分布式电源并列运行情况下，单分布式电源孤岛误检测的概率，并为分布式发电系统的能量管理控制提供了基础。
附图说明
图1为本发明的装置结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种分布式发电并网系统的监控系统，包括：分布式发电并网接口装置，完成分布式发电系统、负荷的监控，向电力调度机构进行监控信息的上传，执行电力调度机构的遥控命令；监控终端，用于检测分布式电源并网点、负荷点的电压、电流、功率值以及并网开关状态，接收分布式电源并网控制器的遥信量，包括孤岛事件信号、运行状态信号；电力调度机构，用于实现接入分布式电源的配电网的运行状态监视、控制工作，并根据任务范围，实现分布式电源的能量管理操作。
如图1所示，所述分布式发电并网接口装置包括用于检测公共连接点电压、电流以及公共连接点开关状态的数据采集单元、用于实现对公共点连接开关分合控制的保护及安全控制单元、用于计量和质量检测的电能计量单元和电能质量单元、用于分布式发电系统能量管理和孤岛运行控制的能量管理单元。所述监控终端包括针对分布式电源的DG监控终端和针对负荷的负荷监控终端，所述分布式发电并网接口装置利用载波模块，通过电力线路和DG监控终端、电力调度机构相连。 所述监控终端采用响应召唤或者定时上传方式，向分布式发电并网接口装置上传监视信息；所述监控终端采用事件触发方式，向分布式发电并网接口装置上传事件信息；所述监控终端通过串口通信方式与分布式电源并网控制器进行交互，当分布式电源并网控制器中出现孤岛事件、运行异常事件时，主动将事件传送给监控终端。
本方法包括下列顺序的步骤：
（1）DG监控终端接收分布式电源并网控制器中的事件信息，当分布式电源并网控制器检测出孤岛事件时，DG监控终端向分布式发电并网接口装置发送孤岛事件信息，事件信息包括分布式电源的ID号、孤岛出现时刻以及并网点电压、电流值，并启动其内部的第一定时器；
（2）分布式发电并网接口装置接收到监控终端的孤岛事件信息后，根据孤岛判别逻辑进行分布式发电系统孤岛判别；如果判别结果为分布式发电系统孤岛，则进行公共连接点开关跳闸操作，并向DG监控终端发送孤岛处理完成命令；反之，如果判别结果为分布式发电系统孤岛误判，则向监控终端发送孤岛误判命令；
（3）监控终端在第一定时器的定时时间内接收到分布式发电并网接口装置命令，如果是孤岛处理完成命令，监控终端则向分布式电源控制器发孤岛复归命令，监控终端同时复位第一定时器；如果是分布式发电系统孤岛误判命令，监控终端则向分布式电源控制器发分布式发电系统孤岛误判命令，监控终端同时复位第一定时器；在第一定时器到时后，如果未收到分布式并网接口装置的关于孤岛事件的相关应答命令，则直接进行分布式电源并网点开关的分闸操作；所述第一定时器的定时时间值，由监控系统中选择的通信速率、分布式发电并网接口装置判断逻辑以及不同分布式电源控制器的孤岛判别时差共同决定。
所述分布式发电并网接口装置的孤岛判别逻辑为：当分布式发电并网接口装置接收到任一个DG监控终端的孤岛信号后，直接判断为分布式发电系统孤岛。
在该孤岛判别逻辑下，孤岛保护方法为：首先，通过保护及安全控制单元，跳开公共连接点开关；其次，通过广播方式，向分布式发电系统内的DG监控终端下发孤岛处理完成命令；再次，通过能量管理单元，进行孤岛运行状态下分布式发电系统的能量平衡；
所述DG监控终端收到分布式发电并网接口装置的孤岛处理完成命令后，向分布式电源并网控制器，即图1中的DG并网控制器传递孤岛处理完成命令，并复位第一定时器，分布式电源并网控制器转入孤岛控制模式，并不再检测孤岛事件；
DG监控终端在第一定时器的定时时间内，如果未收到分布式并网接口装置的与孤岛相关的命令，将在第一定时器定时到期后，将向分布式电源并网控制器发送电源停机命令，并跳开并网点开关。
另一种情况，所述分布式发电并网接口装置的孤岛判别逻辑为：当分布式发电并网接口装置接收到任一个DG监控终端的孤岛信号后，设定其内部的第二定时器，在第二定时器的定时时间内，如果再收到n个DG监控终端上传的孤岛事件信号，则判断为分布式发电系统孤岛；如果在第二定时器的定时时间内，未收到n个DG监控单元上传的孤岛事件信号，则判断为分布式发电系统孤岛误判；n的值根据分布式电源孤岛检测准确率统计结果进行设定；第二定时器的定时时间由不同分布式电源控制器的孤岛判别时差，以及监控终端与分布式发电并网接口装置通信时延共同决定。
在该孤岛判别逻辑下，孤岛保护方法为：在第二定时器未到时情况下，分布式发电并网装置判定分布式发电系统孤岛，首先，通过保护及安全控制单元，跳开公共连接点开关；其次，通过广播方式，向分布式发电系统内的DG监控终端下发孤岛处理完成命令；再次，通过能量管理单元，进行孤岛运行状态下分布式发电系统的能量平衡；
DG监控终端收到分布式发电并网接口装置的孤岛处理完成命令后，向分布式电源并网控制器传递孤岛处理完成命令，并复位第一定时器，分布式电源并网控制器转入孤岛控制模式，并不再检测孤岛事件；
DG监控终端在第一定时器的定时时间内，如果未收到分布式并网接口装置的与孤岛相关的命令，将在第一定时器定时到期后，将向分布式电源并网控制器发送电源停机命令，并跳开并网点开关；
在第二定时器到时情况下，分布式发电并网装置未判定分布式发电系统孤岛，通过广播方式，向分布式发电系统内的DG监控终端下发孤岛误判命令；
DG监控终端收到分布式发电并网接口装置的孤岛误判命令，向分布式电源并网控制器传递孤岛误判命令，并复位第一定时器，分布式电源并网控制器复归孤岛检测流程；
DG监控终端在第一定时器定时时间内，如果未收到分布式并网接口装置的与孤岛相关的命令，将在第一定时器定时到期后，将向分布式电源并网控制器发送电源停机命令，并跳开并网点开关。
可见，在基于分布式发电并网系统监控系统的孤岛保护方法实现过程中，首先，各DG监控终端的分布式电源并网控制器独立完成对系统孤岛事件的检测；其次，在检测到孤岛事件发生后，分布式电源并网控制器通过串行通信方式，将孤岛事件信息传递给与其对应的DG监控终端；再次，DG监控终端在收到孤岛事件信息后，通过终端内的载波模块，将该信息传递给分布式发电并网接口装置，并启动第一定时器。
综上所述，本发明采用载波通信搭建监控系统的通信结构，无需专门架设通信网络，降低了系统成本；同时在系统新增分布式电源的情况下，监控系统无需增加新的硬件投资，可以满足分布式电源灵活接入的要求。本发明可以提高仅配备被动孤岛检测方法的孤岛检测存在检测死区的问题，同时又可以减低分布式电源并列运行情况下，单分布式电源孤岛误检测的概率，并为分布式发电系统的能量管理控制提供了基础。