含分布式电源接入的有源配电网信息化交互平台和方法与流程

1.本发明属于配电网信息管理技术领域，涉及含分布式电源接入的有源配电网信息化交互平台和方法。


背景技术：

2.通常，110kv及以下电力网络属于配电网络，配电网通过配电变压器将电能分配给用户。目前，电网利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术，将配电网在线数据和离线数据、用户数据、电网结构数据和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理。
3.一方面，越来越多的分布式电源接入配电网，使配电网变成有源配电网，另一方面，各类感性负荷接入影响电压质量，传统配网自动化系统已无法适应分布式电源及中低压无功补偿装置接入的新型配电网发展，缺少海量分布式电源的数据库建模和策略控制以实现新型配电网的管理和电能质量的优化。


技术实现要素：

4.为解决现有技术中的不足，本技术提供含分布式电源接入的有源配电网信息化交互平台和方法，其依靠现有配网自动化系统技术开发，适用于有源配电网的信息化交互，可满足含海量分布式电源及中低压无功补偿装置接入的管理和控制。
5.为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
6.含分布式电源接入的有源配电网信息化交互平台，所述平台接入若干配电自动化终端和计量单元，所述配电自动化终端和计量单元采集与其连接的分布式电源或中低压无功补偿终端的实时数据；
7.所述平台包括操作系统与底层驱动模块、规约转换模块、数据库模块、维护软件模块、控制策略算法模块和scada监控系统模块；
8.所述操作系统与底层驱动模块，用于提供平台运行的操作系统与底层驱动；
9.所述规约转换模块，用于平台与区域内配电自动化终端、计量单元、配电网分布式电源和中低压无功补偿终端的信息交互；
10.所述数据库模块，用于存储配电自动化终端和计量单元的实时数据；
11.所述维护软件模块，用于控制策略的制定与下发；
12.所述控制策略算法模块，用于基于从数据库模块内调取的区域无功数据，根据控制策略控制中低压无功补偿终端投切或配电网分布式电源输出无功；
13.所述scada监控系统模块，用于对配电网内多种终端数据进行监控，并可人工下发分布式电源管理指令，优化配网能源管理。
14.本发明进一步包括以下优选方案：
15.优选地，所述分布式电源包括小型风力发电、分布式光伏发电及储能系统；
16.所述配电自动化终端包括ftu、dtu、ttu；
17.所述中低压无功补偿终端包括10kv及以下电压等级的线路无功补偿装置。
18.优选地，所述操作系统与底层驱动模块，采用嵌入式linux操作系统，底层驱动包含dm9000a网络设备驱动和16c554扩展串口驱动。
19.优选地，所述规约转换模块，支持101、104、modbusrtu、mobusdtcp和 cdt协议。
20.优选地，所述配电自动化终端与配电网分布式电源或中低压无功补偿终端间利用10kv线路构建电力载波通信网络。
21.优选地，所述数据库模块，采用mysql数据库存储配电自动化终端和计量单元的实时数据，并以异步方式完成规约转换。
22.优选地，所述维护软件模块采用lgs保护平台集成开发环境，基于本地硬件配置、本地软件配置、逻辑图文件和远端配置文件实现控制策略的制定与下发。
23.本发明hia提供一种含分布式电源接入的有源配电网信息化交互方法，包括以下步骤：
24.步骤1：平台初始化，规约转换模块初始化；
25.步骤2：利用中低压无功补偿终端或配电网分布式电源与配电自动化终端之间利用10kv线路构建的电力载波通信网络，通讯协议采用modbusrtu协议，将中低压无功补偿终端或配电网分布式电源数据转发给配电自动化终端；
26.步骤3：配电自动化终端通过电力104协议与含分布式电源接入的有源配网信息化交互平台通讯；
27.步骤4：配电自动化终端实时数据存入数据库模块；
28.步骤5：维护软件模块制定控制策略，生成本地硬件配置、软件配置、逻辑图文件和远端配置文件，并将其下发至控制策略算法模块；
29.步骤6：控制策略算法模块基于从数据库模块内调取的区域无功数据，根据控制策略控制中低压无功补偿终端投切或配电网分布式电源输出无功；
30.步骤7：scada监控系统模块对配电网内多种终端数据进行监控，采用104 通讯协议，接收配网终端遥测、遥信数据，并可采用人工下发分布式电源管理指令的方式优化配网能源管理。
31.优选地，所述控制策略包括恒无功策略或恒电压策略模式。
32.优选地，步骤6中，恒无功控制模式下，控制策略算法模块根据设定的无功功率参考值，基于控制系统的闭环调节控制中低压无功补偿终端投切或配电网分布式电源输出无功，具体的：
33.采用瞬时无功功率理论的计算方法对中低压无功补偿终端投切或配电网分布式电源当前无功输出进行计算，得到瞬时无功功率；
34.对无功功率参考值和瞬时无功功率的差值进行pi调节，使得中低压无功补偿终端或分配电网布式电源输出无功功率等于参考值。
35.优选地，步骤6中，恒电压控制模式下，控制策略算法模块根据设定的电压参考值，计算无功需求并控制中低压无功补偿终端或配电网分布式电源释放或者吸收无功功率，通过动态的无功调节控制将系统电压稳定在一定范围之间。
36.优选地，步骤6中，恒电压控制模式下，控制算法模块基于电压参考值和测量得到的系统电压的差值作闭环调节控制，具体的：
37.控制算法模块根据当前系统工作状态，下发中低压无功补偿终端投切指令或分布式电源无功遥调指令，当系统电压高，即差值小于零时，吸收容性无功功率，当系统电压低，即差值大于零时，输出容性无功功率，从而将系统稳定在一定范围之内。
38.本技术所达到的有益效果：
39.本发明可广泛接入配网侧分布式电源、可兼容现有配网自动化终端的接入、可接入配电网中低压无功补偿终端，利用线路进行电力载波通信可减小改造力度，方便工程实施，可基于有源配电网潮流的分析与数据统计，制定多源互补策略，优化电能质量，实现降线损功能，提高配电网管理水平和运行能力。
附图说明
40.图1是现阶段配电网信息化交互平台示意图；
41.图2是本发明含分布式电源接入的有源配电网信息化交互平台示意图；
42.图3是本发明含分布式电源接入的有源配电网信息化交互平台结构图；
43.图4是本发明含分布式电源接入的有源配电网信息化交互方法流程图；
44.图5是本发明中低压无功补偿终端或分布式电源与配电自动化终端之间利用10kv线路构建的电力载波通信网络；
45.图6是本发明恒无功策略模式的控制原理图；
46.图7是本发明恒电压策略的控制原理图。
具体实施方式
47.下面结合附图对本技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。
48.如图1所示，现阶段配电网信息化交互平台仅接入配电自动化终端；
49.如图2所示，本发明含分布式电源接入的有源配电网信息化交互平台，其不仅接入配电自动化终端、计量单元，还接入分布式电源和中低压无功补偿装置。即本发明将原有配电终端自动化信息，以及分布式电源和中低压无功补偿装置自动化信息均接入有所述源配电网自动化交互平台。
50.如图3所示，所述平台包括操作系统与底层驱动模块、规约转换模块、数据库模块、维护软件模块、控制策略算法模块和scada监控系统模块；
51.具体实施时，所述操作系统与底层驱动模块，采用嵌入式linux操作系统，底层驱动包含dm9000a网络设备驱动，16c554扩展串口驱动等，支持多设备接入，用于提供平台运行的操作系统与底层驱动；
52.所述规约转换模块，用于平台与区域内配电自动化终端、计量单元、配电网分布式电源和中低压无功补偿终端的信息交互，支持101、104、modbusrtu、 mobusdtcp、cdt等协议，配电自动化终端与配电网分布式电源和中低压无功补偿终端间利用10kv线路构建电力载波通信网络，在满足通信需求的前提下，可减轻改造力度，便于方案实施；
53.所述数据库模块，采用mysql数据库，用于存储配电自动化终端和计量单元的实时数据，接入规约往数据库中存入数据，转出规约从数据库取出数据，这样能够以异步方式完成规约转换，降低接入规约与转出规约的耦合度，大大提高转换效率；
54.所述维护软件模块，采用lgs保护平台集成开发环境，由本地硬件配置、本地软件配置、逻辑图文件和远端配置文件组成，用于控制策略的制定与下发；
55.所述控制策略算法模块，用于基于从数据库模块内调取的区域无功数据，根据控制策略控制中低压无功补偿终端投切或配电网分布式电源输出无功；
56.所述scada监控系统模块，用于对配电网内多种终端数据进行监控，并可人工下发分布式电源管理指令，优化配网能源管理。
57.具体实施时，所述分布式电源包括小型风力发电、分布式光伏发电及储能系统；
58.所述配电自动化终端包括ftu、dtu、ttu；
59.所述中低压无功补偿终端包括10kv及以下电压等级的线路无功补偿装置。
60.如图4所示，基于上述平台实现的含分布式电源接入的有源配电网信息化交互方法，包括以下步骤：
61.步骤1：平台初始化，规约转换模块初始化；
62.步骤2：如图5所示，利用中低压无功补偿终端或分布式电源与配电自动化终端之间的10kv线路构建电力载波通信网络，通讯协议采用modbusrtu协议，将中低压无功补偿终端或配电网分布式电源数据转发给配电自动化终端。
63.步骤3：配电自动化终端通过电力104协议与含分布式电源接入的有源配网信息化交互平台通讯。
64.步骤4：配电自动化终端实时数据存入数据库模块；
65.步骤5：维护软件模块制定控制策略，生成本地硬件配置、软件配置、逻辑图文件和远端配置文件，并将其下发至控制策略算法模块；
66.步骤6：控制策略算法模块基于从数据库模块内调取的区域无功数据，根据控制策略控制中低压无功补偿终端投切或配电网分布式电源输出无功；
67.具体实施时，可自由选择恒无功策略或恒电压策略模式；
68.1)如图6所示，所述控制策略在恒无功控制模式下，控制策略算法模块根据设定的无功功率参考值，基于控制系统的闭环调节控制中低压无功补偿终端投切或配电网分布式电源输出无功。
69.为保证快速稳定调节，必须对中低压无功补偿终端投切或配电网分布式电源当前无功输出快速计算，为此采用瞬时无功功率理论的计算方法。
70.控制策略算法模块对无功功率参考值和计算得到的瞬时无功功率的差值进行pi调节，使得中低压无功补偿终端或分布式电源输出无功功率等于参考值。
71.2)如图7所示，所述控制策略在恒电压控制模式下，控制策略算法模块会根据设定的电压参考值，计算无功需求并控制中低压无功补偿终端或配电网分布式电源释放或者吸收无功功率，通过动态的无功调节控制将系统电压稳定在一定范围之间。
72.控制算法模块基于参考值和测量得到的系统电压的差值作闭环调节控制。
73.控制算法模块根据当前系统工作状态下发中低压无功补偿终端投切指令或配电网分布式电源无功遥调指令，当系统电压高时，吸收容性无功功率，当系统电压低时，输出容性无功功率，从而将系统稳定在一定范围之内。
74.步骤7：scada监控系统模块对配电网内多种终端数据进行监控，采用104 通讯协议，接收配网终端遥测、遥信数据，并可采用人工下发分布式电源管理指令的方式优化配网
能源管理。
75.本发明可广泛接入配网侧分布式电源、可兼容现有配网自动化终端的接入、可接入配电网中低压无功补偿终端，利用线路进行电力载波通信可减小改造力度，方便工程实施，可基于有源配电网潮流的分析与数据统计，制定多源互补策略，优化电能质量，实现降线损功能，提高配电网管理水平和运行能力。
76.本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。