本发明涉及微电网群监控技术领域，尤其涉及一种用于微电网群的功率监控系统。
背景技术：
能源是人类赖以生存和发展的基础，而传统的煤炭、石油等一次能源不可再生，为了解决各国经济发展过程中能源紧缺、能源利用与环境保护与能源需求增长之间的矛盾，提高能源利用效率、开发新能源、加强可再生能源的利用成为了必然选择。
微电网作为一个能实现自我控制和管理的自治系统，提高用户供电可靠性的同时，可有效消纳间歇和分布式可再生能源发电的出力。
微电网群具有广泛的应用前景，既可以用于陆用供电系统中，也可以用于远离大陆的岛屿或群岛供电系统，能综合利用太阳能和风能等新能源，在保护生态环境的同时有效地提升用户侧的供电可靠性，解决边远山区和海岛的供电难题，并有助于提升智能配电网的优化调控和灾变恢复能力。当特定区域内出现两个及以上微电网后，微电网之间为共同的目标而建立电气、控制、信息等联系，所形成的群落系统，简称微电网群。在微电网的发展过程中，必将形成一定规模的微电网群。
现有的与微电网监控相关的技术大多着眼单个微电网，且监控对象是微电网中分布式电源的出力，并旨在制定供电策略。随着微电网群的发展，使用针对单个微电网的本地监控的方式来监控微电网的运行，或者监控分布式电源的出力，都是不足以满足对微电网及微电网群的能量管理、协调控制、保护及通讯等基本功能的要求，因此需要提出一种用于微电网群的功率监控系统。
技术实现要素：
本发明提供了一种用于微电网群的功率监控系统，满足对微电网及微电网群的能量管理、协调控制、保护及通讯等基本功能的要求。
本发明提供了一种用于微电网群的功率监控系统，包括：
监控主站、就地监控子站和通信系统；
所述监控主站与所述就地监控子站之间通过所述通信系统连接；
所述监控主站包括：
第一数据采集和处理模块，用于采集微电网并网点的模拟量信号数据和状态量信号数据，并对模拟量信号数据和状态量信号数据进行分析和处理；
信息交互模块，用于与外部系统进行信息交互，接收有功功率调控策略和电压/无功功率调控策略；
第一有功功率控制模块，用于根据所述信息交互模块接收到的有功功率调控策略，下发有功功率控制指令；
第一电压/无功功率调节模块，用于根据所述信息交互模块接收到的电压/无功功率调控策略，下发电压/无功功率调整指令；
所述就地监控子站包括：
第二数据采集和处理模块，用于采集微电网的运行数据和运行状态数据，并对运行数据和运行状态数据进行分析和处理；
第二有功功率控制模块，用于根据所述监控主站下发的有功功率控制指令生成对微电网中发电设备或储能设备的控制指令；
第二电压/无功功率调节模块，用于根据所述监控主站下发的电压/无功功率调节指令生成对微电网中无功功率可控的分布式电源、无功补偿装置、储能设备或有载调压变压器的控制指令；
设备控制模块，分别与所述第二有功功率控制模块和所述第二电压/无功功率调节模块连接，用于根据对微电网中发电设备的控制指令以及微电网中无功功率可控设备的控制指令对相应的发电设备、储能设备、无功功率可控的分布式电源、无功补偿装置、储能设备或有载调压变压器进行操作。
可选地，所述监控主站还包括：
第一存储模块，与所述第一数据采集和处理模块连接，用于存储采集到的微电网并网点的模拟量信号数据和状态量信号数据。
可选地，所述就地监控子站还包括：
第二存储模块，与所述第二数据采集和处理模块连接，用于存储采集到的微电网的运行数据和运行状态数据。
可选地，所述监控主站还包括：
第一运行模式控制模块，用于对微电网下发第一模式切换指令，进行微电网的并/离网运行模式的切换控制；
所述就地监控子站还包括：
第二运行模式控制模块，与所述设备控制模块连接，用于根据所述监控主站下发的第一模式切换指令生成对微电网中相应的无功功率可控的分布式电源、储能设备或并网接口装置的第二模式切换指令；
所述设备控制模块，用于根据第二模式切换指对相应的无功功率可控的分布式电源、储能设备或并网接口装置进行操作。
可选地，所述监控主站还包括：
通讯网络监控模块，用于监控通信信道的运行工况。
可选地，所述监控主站还包括：
系统和网络管理模块，用于显示所述监控主站的各服务器、工作站、应用软件及网络的运行状态、cpu负载率和硬盘剩余空间信息，同时具备权限管理和异常信息报警功能。
可选地，所述就地监控子站还包括：
防误闭锁模块，用于提供防误闭锁功能。
可选地，所述就地监控子站还包括：
启停控制模块，与所述设备控制模块连接，用于按照预先设定的顺序和流程发送对微电网中设备的启停控制指令至所述设备控制模块，实现微电网的并网启动、并网停机、离网启动和离网停机功能。
可选地，所述就地监控子站还包括：
电能质量检测和分析模块，用于监测和记录微电网的并网点的电能质量信息，并将微电网的并网点的电能质量信息上报至所述监控主站。
可选地，对低于预置电压等级接入的微电网的所述就地监控子站和所述监控主站之间通过无线通信连接，且所述监控主站还包括用于无线通信连接的安全接入区，在所述安全接入区与所述监控主站的其他模块之间还设置有安全隔离装置；
对不低于预置电压等级接入的微电网的所述就地监控子站与所述监控主站之间通过光纤通信连接。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明提供了一种用于微电网群的功率监控系统，包括：监控主站、就地监控子站和通信系统；所述监控主站与所述就地监控子站之间通过所述通信系统连接；所述监控主站包括：第一数据采集和处理模块，用于采集微电网并网点的模拟量信号数据和状态量信号数据，并对模拟量信号数据和状态量信号数据进行分析和处理；信息交互模块，用于与外部系统进行信息交互，接收有功功率调控策略和电压/无功功率调控策略；第一有功功率控制模块，用于根据所述信息交互模块接收到的有功功率调控策略，下发有功功率控制指令；第一电压/无功功率调节模块，用于根据所述信息交互模块接收到的电压/无功功率调控策略，下发电压/无功功率调整指令；所述就地监控子站包括：第二数据采集和处理模块，用于采集微电网的运行数据和运行状态数据，并对运行数据和运行状态数据进行分析和处理；第二有功功率控制模块，用于根据所述监控主站下发的有功功率控制指令生成对微电网中发电设备或储能设备的控制指令；第二电压/无功功率调节模块，用于根据所述监控主站下发的电压/无功功率调节指令生成对微电网中无功功率可控的分布式电源、无功补偿装置、储能设备或有载调压变压器的控制指令；设备控制模块，分别与所述第二有功功率控制模块和所述第二电压/无功功率调节模块连接，用于根据对微电网中发电设备的控制指令以及微电网中无功功率可控设备的控制指令对相应的发电设备、储能设备、无功功率可控的分布式电源、无功补偿装置、储能设备或有载调压变压器进行操作。
本发明提出了一种微电网群的功率监控系统，其监控对象为微电网群，本功率监控系统可通过一个监控主站及多个就地监控子站对微电网群中的多个微电网进行功率监控，同时监控主站能够与外部系统进行信息交互，接收有功功率调控策略和电压/无功功率调控策略，并将调控策略下发至具体的微电网对应的就地监控子站，由就地监控子站对微电网中相应的设备进行控制，满足对微电网及微电网群的能量管理、协调控制、保护及通讯等基本功能的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的一种用于微电网群的功率监控系统的结构示意图；
图2为本发明提供的一种用于微电网群的功率监控系统的指令和信号流向图；
其中，附图标记为：
1、监控主站；2、就地监控子站；3、外部系统；11、第一数据采集和处理模块；12、信息交互模块；13、第一有功功率控制模块；14、第一电压/无功功率调节模块；15、第一存储模块；16、第一运行模式控制模块；17、通讯网络监控模块；18、系统和网络管理模块；21、第二数据采集和处理模块；22、第二有功功率控制模块；23、第二电压/无功功率调节模块；24、设备控制模块；25、第二存储模块；26、第二运行模式控制模块；27、防误闭锁模块；28、启停控制模块；29、电能质量检测和分析模块。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种用于微电网群的功率监控系统，满足对微电网及微电网群的能量管理、协调控制、保护及通讯等基本功能的要求。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种用于微电网群的功率监控系统，包括：
监控主站1、就地监控子站2和通信系统；
监控主站1与就地监控子站2之间通过通信系统连接；
监控主站1包括：
第一数据采集和处理模块11，用于采集微电网并网点的模拟量信号数据和状态量信号数据，并对模拟量信号数据和状态量信号数据进行分析和处理；
信息交互模块12，用于与外部系统3进行信息交互，接收有功功率调控策略和电压/无功功率调控策略；
第一有功功率控制模块13，用于根据信息交互模块12接收到的有功功率调控策略，下发有功功率控制指令；
第一电压/无功功率调节模块14，用于根据信息交互模块12接收到的电压/无功功率调控策略，下发电压/无功功率调整指令；
就地监控子站2包括：
第二数据采集和处理模块21，用于采集微电网的运行数据和运行状态数据，并对运行数据和运行状态数据进行分析和处理；
第二有功功率控制模块22，用于根据监控主站1下发的有功功率控制指令生成对微电网中发电设备或储能设备的控制指令；
第二电压/无功功率调节模块23，用于根据监控主站1下发的电压/无功功率调节指令生成对微电网中无功功率可控的分布式电源、无功补偿装置、储能设备或有载调压变压器的控制指令；
设备控制模块24，分别与第二有功功率控制模块22和第二电压/无功功率调节模块23连接，用于根据对微电网中发电设备的控制指令以及微电网中无功功率可控设备的控制指令对相应的发电设备、储能设备、无功功率可控的分布式电源、无功补偿装置、储能设备或有载调压变压器进行操作；
需要说明的是，监控主站1可以是独立的主站，也可以作为一个功能模块嵌入配电自动化主站；就地监控子站2可以是独立的系统，可以将就地监控子站2集成到微电网中央控制器及能量管理系统中；
第一数据采集和处理模块11为监控主站1中其他模块提供数据的支撑和控制依据，同样，第二数据采集和处理模块21为就地监控子站2中其他模块提供数据的支撑和控制依据；
第一数据采集和处理模块11采集的模拟量信号数据包括但不限于微电网并网点有功功率、微电网并网点无功功率和微电网并网点电能质量等；状态量信号数据包括但不限于微电网事故跳闸信号、保护动作信号和异常信号等。第一数据采集和处理模块11对采集的模拟量信号数据和状态量信号数据进行合理性检查，越限告警的分析处理；
第二数据采集和处理模块21采集的微电网的运行数据包括但不限于分布式电源量测数据、储能量测数据、负荷量测数据、无功补偿设备量测数据、辅助设备量测数据、电能量量测数据、气象及其他数据、统计计算数据等；运行状态数据包括但不限于一次、二次设备运行状态数据、辅助设备运行状态数据、微电网预测数据和微电网计划数据等。第二数据采集和处理模块21根据采集的微电网的运行数据和运行状态数据进行合理性检查，越限告警的分析处理；
设备控制模块24控制的设备对象范围包括但不限于断路器、隔离开关、接地刀闸、变流器、主变压器分接头、微电网内部分布式电源及储能系统、无功补偿设备和其他重要设备。
本发明实施例提出了一种微电网群的功率监控系统，其监控对象为微电网群，本功率监控系统可通过一个监控主站及多个就地监控子站对微电网群中的多个微电网进行功率监控，同时监控主站能够与外部系统进行信息交互，接收有功功率调控策略和电压/无功功率调控策略，并将调控策略下发至具体的微电网对应的就地监控子站，由就地监控子站对微电网中相应的设备进行控制，满足对微电网及微电网群的能量管理、协调控制、保护及通讯等基本功能的要求。
进一步地，监控主站1还包括：
第一存储模块15，与第一数据采集和处理模块11连接，用于存储采集到的微电网并网点的模拟量信号数据和状态量信号数据。
进一步地，就地监控子站2还包括：
第二存储模块25，与第二数据采集和处理模块21连接，用于存储采集到的微电网的运行数据和运行状态数据。
进一步地，监控主站1还包括：
第一运行模式控制模块16，用于对微电网下发第一模式切换指令，进行微电网的并/离网运行模式的切换控制；
就地监控子站2还包括：
第二运行模式控制模块26，与设备控制模块24连接，用于根据监控主站1下发的第一模式切换指令生成对微电网中相应的无功功率可控的分布式电源、储能设备或并网接口装置的第二模式切换指令；
设备控制模块24，用于根据第二模式切换指对相应的无功功率可控的分布式电源、储能设备或并网接口装置进行操作；
进一步地，监控主站1还包括：
通讯网络监控模块17，用于监控通信信道的运行工况。
进一步地，监控主站1还包括：
系统和网络管理模块18，用于显示监控主站1的各服务器、工作站、应用软件及网络的运行状态、cpu负载率和硬盘剩余空间信息，同时具备权限管理和异常信息报警功能。
进一步地，就地监控子站2还包括：
防误闭锁模块27，用于提供防误闭锁功能。
进一步地，就地监控子站2还包括：
启停控制模块28，与设备控制模块24连接，用于按照预先设定的顺序和流程发送对微电网中设备的启停控制指令至设备控制模块24，实现微电网的并网启动、并网停机、离网启动和离网停机功能。
进一步地，就地监控子站2还包括：
电能质量检测和分析模块29，用于监测和记录微电网的并网点的电能质量信息，并将微电网的并网点的电能质量信息上报至监控主站1；
需要说明的是，电能质量信息包括但不限于并网点的谐波、电压不平衡度、电压偏差、电压波动和闪变、直流分量等。
进一步地，对低于预置电压等级接入的微电网的就地监控子站2和监控主站1之间通过无线通信连接，且监控主站1还包括用于无线通信连接的安全接入区，在安全接入区与监控主站1的其他模块之间还设置有安全隔离装置；
对不低于预置电压等级接入的微电网的就地监控子站2与监控主站1之间通过光纤通信连接；
需要说明的是，以预置电压等级为10kv为例，对于一个含有10kv和380v两种电压等级接入微电网的微电网群，采用本申请所述的用于微电网群的功率监控系统。
对于10kv电压等级接入的微电网，就地监控子站2可以与就地设备进行数据交互，下发微电网监控主站1的控制指令给就地设备执行，且就地监控子站2与监控主站1之间采用光纤通信方式，并符合遥测、遥信、遥控、遥调信号的实时性要求，采取基于dl/t634.5101和dl/t634.5104的通信协议。
对于380v电压等级接入的微电网，就地监控子站2仅具备监测和记录运行状况的功能，不参与有功功率和电压/无功功率调整。就地监控子站2和监控主站1之间的通信，采用无线通信的方式，接入专门设立的安全接入区，在安全接入区与生产控制大区中其他部分的联接处设置经国家指定部门检测认证的电力专用横向单向安全隔离装置。
对于参与功率调整的10kv电压等级接入的并网微电网，有功功率控制均选取“根据调度计划曲线控制”控制方式，无功/电压控制均选取“接收上层管理系统下发的无功功率控制设定值”控制方式。
并网运行时，对于用于微电网群的功率监控方法，包括以下步骤：
步骤1：调度自动化系统、用电信息采集系统向监控主站下达有功功率调控策略和电压/无功功率调控策略porder和qorder；
步骤2：监控主站1依据有功功率调控策略和电压/无功调整策略，通过经济性计算，选择向可控的n个10kv电压等级接入的并网微电网分别下发相应的有功功率控制指令△p1…△pn，向可控的m个10kv电压等级接入的并网微电网分别下发相应的电压/无功调整指令△q1…△qm。指令为正时表示调增，为负时表示调减。令调整前的微电网群的有功功率和无功功率分别表示为pcur和qcur，满足：
步骤3：微电网就地监控子站2通过第二有功功率控制模块22和第二电压/无功功率调节模块23执行监控主站1下发的有功功率控制指令和电压/无功功率调节指令；
步骤4：微电网就地监控子站2通过设备控制模块24控制微电网内各类发电设备出力以及储能系统的短期充放电来执行有功功率控制；就地监控子站2通过控制微电网中无功功率可控的分布式电源、储能逆变器、无功补偿装置、有载调压变压器等设备，进行统一的无功电压控制和管理。
令第k个微电网收到的有功功率调整指令为△pk，无功功率调整指令为△qk，各类发电设备出力以及储能系统的短期充放电产生的有功功率分别表示为pgen_1…pgen_n，psto_1…psto_m，满足：
各类无功功率可控的分布式电源、储能逆变器、无功补偿装置、有载调压变压器等设备产生的无功功率分别表示为，qgen_1…qgen_n，qinv_1…qinv_m，qcom_1…qcom_o，qtra_1…qtra_p，满足：
就地监控子站2通过第二有功功率控制模块22确保联络线最大交换有功功率和最大有功功率变化率符合电网调度机构批准的运行方案；就地监控子站2通过第二电压/无功功率调节模块23确保并网点电压和电压变化率符合电网调度机构批准的运行方案。
就地监控子站2需要同时调节有功功率和无功功率时，优先保障有功功率调节；无功功率调节优先使用无功补偿装置的无功调节功能进行调节。
在离网运行时，当监控主站1给微电网下达离网运行的指令后，微电网就地监控子站2要能完成微电网并网-离网的平滑切换。
在离网运行状态时，主要依靠各微电网的就地监控子站2，微电网以保证系统内部频率和电压稳定为主。就地监控子站2监视主电源的有功输出值，当其超出定值时，调整微电网内其它电源设备的有功功率，保证微电网系统频率运行在正常范围内；就地监控子站2监视主电源的无功功率输出值，当其超出定值时，调整微电网内其它电源设备的无功功率，保证微电网母线电压以及各电源设备运行在正常范围内。主电源的有功和无功输出值与设定值的偏差为△pmain和△qmain，其他电源的有功和无功功率输出的调整值为△prest和△qrest，满足：
δpmain＝δprest
δqmain＝δqrest；
在微电网外部故障恢复后，微电网进行离网运行切换到并网运行时，通过380v电压等级并网的微电网其就地监控子站2选择自动执行方式，通过10kv及以上电压等级并网的微电网其就地监控子站2按照电网调度指令进行并网。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。