CN103178542B - 分布式电源并网接口系统的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式电源并网接口系统及控制方法，安装在分布式电站送出线路电网侧，包括主控制单元和分别与主控制单元连接的面向分布式电站服务单元、面向用户服务单元、面向电网企业服务单元和面向电网保护服务单元，本发明能够解决单个设备分布式发电的并网问题、提供可配置的接口、提供标准的XML数据服务，方便应用扩展，能够满足《分布式电源接入配电网相关技术规范》的要求，并且统一接入标准，降低接入成本和技术难度。
Description
技术领域
本发明属于分布式发电技术领域，具体涉及一种分布式电源并网接口系统及控制方法。
背景技术
分布式发电，凭借其容量小、电压等级低、接近负荷、对电网影响小等优势，已广泛应用于工业厂房、公共建筑以及居民屋顶。分布式发电能够充分利用厂矿学校居民住宅的闲置空间，避免集中建设的场地限制因素，尤其面对我国中东部居住密集的现实条件，其大范围推广应用前景极为广阔。
目前国家正大力推广分布式发电的应用，国网公司也出台了《分布式电源接入配电网相关技术规范》，但是现有的发电接入设备均以传统的水电、火电、大型光伏发电、大型风电接入标准为准，接入技术复杂、设备成本高，不利于分布式发电的大规模推广应用。
目前，国内已经建成或在建分布式发电项目均采用传统的发电厂并网设备，即典型的二次方案，如图1所示，分布式发电项目采用了常规发电厂并网二次设备的典型方案，需要三套主设备完成整个发电系统的监控和管理，一是通信管理机对各设备集中通信管理，包括站用直流系统、逆变器、直流配电系统 、低压测控系统、GPS对时系统等进行统一的管理；二是电能量采集终端完成的电能表的计量信息采集与上送；三是电能质量检测装置用于分析和存储电能质量信息，方便供电公司抽查。采用典型方案进行分布式发电并网接入在工程实践中存在如下问题，直接影响了分布式发电推广，具体如下：
1）分布式发电低电压、分散式接入，对现有配电网结构冲击较大，需要电网与业主就保护配置选择、电能质量控制装置及重要用户保电措施达成一致，但是由于协调不足，造成部分项目接入困难；
2）分布式发电接入系统设计不规范，接入系统设计单位在电源接入电压等级、专线T接、第一落点等接入方案的确定随意性较大，通信方式、传输通道和传输信息等二次设备的配置标准不统一，导致部分项目投资偏高，接入电网困难；
3）部分项目业主未开展接入系统设计，项目设计方案未经评审即开工建设，当并网验收时，出现不满足电网安全运行要求的问题，需要重新设计或更换并网接入设备，影响并网进度。
因此，当前急需要分布式发电并网接口，能够满足《分布式电源接入配电网相关技术规范》的要求，并且统一接入标准，降低接入成本和技术难度。
发明内容
本发明所解决的技术问题是克服分布式发电采用传统的常规发电厂并网二次设备，接入技术复杂、设备成本高，不利于分布式发电的大规模推广应用的问题，本发明能够解决单个设备分布式发电的并网问题、提供可配置的接口、提供标准的XML数据服务，方便应用扩展，能够满足《分布式电源接入配电网相关技术规范》的要求，并且统一接入标准，降低接入成本和技术难度。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种分布式电源并网接口系统，其特征在于：安装在分布式电站送出线路电网侧，包括主控制单元和分别与主控制单元连接的面向分布式电站服务单元、面向用户服务单元、面向电网企业服务单元和面向电网保护服务单元，所述面向分布式电站服务单元包括分布式电站配置通讯模块和与其连接的配置存储器；所述面向用户服务单元包括人机界面、面向用户的数据服务器和与其相连的数据存储器，所述面向电网企业服务单元包括面向电网的规约通讯器和计费计量器，所述面向电网保护服务单元包括断路器与欠压延时脱扣模块，所述欠压延时脱扣模块的一端接入分布式电站送出线路电网侧，另一端通过断路器与计费计量器相连接。
前述的一种分布式电源并网接口系统，其特征在于：所述配置存储器包括分布式发电设备的总线地址，分布式发电设备的描述信息和分布式发电设备的数据属性，所述数据属性包括名称、数据类型、数据地址，所述配置存储器为插拔式存储器。
前述的一种分布式电源并网接口系统，其特征在于：所述面向用户的数据服务器通过以太网、GPRS无线网或者WiFi局域网对用户提供数据服务，所述对用户提供数据服务包括发电设备的状态、环境状态、电网状态、并网点状态、计量计费信息，所述对用户提供数据服务数据格式为标准XML数据。
前述的一种分布式电源并网接口系统，其特征在于：所述面向电网的规约通讯器采用基于104电网调度协议通信装置，通讯方式包括但不限于低压载波、RS485、光纤或者230M负控专网。
前述的一种分布式电源并网接口系统，其特征在于：所述主控制器用于协调各服务单元的工作，包括采集保护服务单元的状态、采集分布式电站的状态、采集计费计量器的数据、向分布式电站配置通讯模块与面向用户的数据服务器发送数据、接收电网的调度命令、解析调度命令、向保护服务单元与分布式电站发送调度命令、人机界面的控制。
前述的分布式电源并网接口系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤，
（1）分布式电源并网接口系统上电运行，主控制器开启定时中断和调度中断；
（2）主控制器读取配置存储器中的分布式发电设备的数量及各个设备的描述信息；
（3）主控制器根据描述信息，通过分布式电站配置通讯模块依次读取各分布式发电设备的数据；
（4）主控制器检测人机界面，是否出现人机事件，若出现人机事件进行处理，若不出继续检测；
（5）若定时中断发生，主控制器依次采集保护服务单元的状态机、采集分布式电站的状态、采集计费计量器的数据、向分布式电站配置通讯模块与面向用户的数据服务器发送数据，退出定时中断，重复执行（4）；
（6）若调度中断发生，解析调度命令，并向保护服务单元与布式电站发送调度命令，控制断路器动作，退出调度中断，重复执行（4）；
前述的分布式电源并网接口系统的控制方法，其特征在于：所述调度中断的优先级大于定时中断的优先级。
本发明的有益效果是：本发明能够解决单个设备分布式发电的并网问题、提供可配置的接口、提供标准的XML数据服务，方便应用扩展，能够满足《分布式电源接入配电网相关技术规范》的要求，并且统一接入标准，降低接入成本和技术难度。
附图说明
图1是常规发电厂并网二次设备的典型方案的系统框图。
图2是本发明的分布式电源并网接口系统的系统框图。
图3是本发明的嵌入式Linux平台的架构框图。
图4是本发明的分布式并网系统的一实施例安装图。
图5是本发明的分布式电源并网接口控制方法的流程图。
图6是本发明的配置存储器中读出方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
如图2所示，一种分布式电源并网接口系统，安装在分布式电站送出线路电网侧，包括主控制单元和分别与主控制单元连接的面向分布式电站服务单元、面向用户服务单元、面向电网企业服务单元和面向电网保护服务单元，面向分布式电站服务单元包括分布式电站配置通讯模块和与其连接的配置存储器；面向用户服务单元包括人机界面、面向用户的数据服务器和与其相连的数据存储器，面向电网企业服务单元包括面向电网的规约通讯器和计费计量器，所述面向电网保护服务单元包括设有欠压延时脱扣模块的断路器，，欠压延时脱扣模块在分布式电站送出线路电网低于限定值后延迟10秒以上对断路器进行闭锁，具体限定值由当地电网公司根据保护配置情况设定。
所述分布式电站配置通讯模块通过RS485总线上的Modbus协议与分布式发电设备通讯，通过RS485总线适配器连接多台分布式发电设备，由于这个通讯模块是可配置的，它并不要求连接在RS485总线上的所有分布式发电设备为同一种类型，以分布式光伏发电设备为例，其并网设备为光伏逆变器，目前，光伏逆变器的通讯接口通常为RS485总线上的Modbus协议，然而随着逆变器厂家的不同，总线上的应用层协议也不同，比如逆变器的输出电压、电流、功率值定义在不同的寄存器上，又比如有些逆变器同时可以输出环境温度，再比如各上逆变器提供的电压、电流值的数据格式不同，在与分布式发电设备通讯方面，目前已有的技术方案为分别为不同的设备开发不同的通讯模块，这种技术方案的缺点是开发时间长、成本高，并且在同一个分布式发电工程中若存在不同厂家的设备，除非专为这个工程再次开发通讯模块，否则难以实现各种设备的兼容。
所述配置存储器包括分布式发电设备的总线地址，分布式发电设备的描述信息和分布式发电设备的数据属性，所述数据属性包括名称、数据类型、数据地址，所述配置存储器为插拔式存储器，这里的可插拔插拔式存储器可以通过USB接口的Flash存储器、Flash存储卡（如SD卡，TF卡）或E2PROM实现，成本低廉的实现方式为E2PROM，其中的数据不带文件格式，只存储原始数据，通过I2C总线访问E2PROM，硬件成本低廉，另一个可替代的实现方式为SD卡或TF卡为U盘，其中的数据存储为文本文件，为主控制器需要支持文件格式。
所述面向用户的数据服务器通过以太网、GPRS无线网或者WiFi局域网对用户提供数据服务，所述对用户提供数据服务包括发电设备的状态、环境状态、电网状态、并网点状态、计量计费信息，所述对用户提供数据服务数据格式为标准XML数据，数据通信协议采用TCP/IP协议。
所述面向电网的规约通讯器采用基于104电网调度协议通信装置，通讯方式包括但不限于低压载波、RS485、光纤或者230MHz负荷控制无线网。
所述主控制器用于协调各服务单元的工作，包括采集保护服务单元的状态、采集分布式电站的状态、采集计费计量器的数据、向分布式电站配置通讯模块与面向用户的数据服务器发送数据、接收电网的调度命令、解析调度命令、向保护服务单元与布式电站发送调度命令、人机界面的控制，主控制器还预留4路开关量输入与一路RS485接口以备扩展，采用ARM单片机构建的嵌入式Linux平台，采用嵌入式SQL数据库进行数据管理，如图3所示，架构上采用分层架构，分为操作系统层、业务支撑层、应用功能层，采用嵌入式数据库实现对信息采集和事件管理。
如图4所示，本发明的分布式电源并网接口系统的一安装实施例，本分布式并网系统并入220V单相/380V三相网时的计量计费、调度、监控，安装在分布式发电站送出线路电网侧，如配变低压侧母线、箱式变低压母线、低压环网柜、220V配电箱、380V配电箱处，起到电能上送、计费计量、安全隔离、电网调度执行等作用。
如图5所示，基于上述的分布式电源并网接口系统的控制方法，包括以下步骤，
（1）分布式电源并网接口系统上电运行，主控制器开启定时中断和调度中断；
（2）主控制器读取配置存储器中的分布式发电设备的数量及各个设备的描述信息，
（3）主控制器根据描述信息，通过分布式电站配置通讯模块依次读取各分布式发电设备的数据，如图6所示，从配置存储器中读出总线上分布式发电设备的数量及各个分布式发电设备的描述信息，然后根据第一个分布式发电设备的描述信息读取第一个分布式发电设备的数据，依次读出所有设备的信息后，打包获取；
（4）主控制器检测人机界面，是否出现人机事件，若出现人机事件进行处理，若不出继续检测；
（5）若定时中断发生，主控制器依次采集保护服务单元的状态机、采集分布式电站的状态、采集计费计量器的数据、向分布式电站配置通讯模块与面向用户的数据服务器发送数据，退出定时中断，重复执行（4）；
（6）若调度中断发生，解析调度命令，并向保护服务单元与布式电站发送调度命令，控制断路器动作，退出调度中断，重复执行（4）；
前述的分布式电源并网接口系统的控制方法，其特征在于：所述调度中断的优先级大于定时中断的优先级。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种分布式电源并网接口系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤，
（1）分布式电源并网接口系统上电运行，主控制器开启定时中断和调度中断；
（2）主控制器读取配置存储器中的分布式发电设备的数量及各个设备的描述信息；
（3）主控制器根据描述信息，通过分布式电站配置通讯模块依次读取各分布式发电设备的数据；
（4）主控制器检测人机界面，是否出现人机事件，若出现人机事件进行处理，若不出继续检测；
（5）若定时中断发生，主控制器依次采集保护服务单元的状态、采集分布式电站的状态、采集计费计量器的数据、向分布式电站配置通讯模块与面向用户的数据服务器发送数据，退出定时中断，重复执行（4）；
（6）若调度中断发生，解析调度命令，并向保护服务单元与布式电站发送调度命令，控制断路器动作，退出调度中断，重复执行（4）。
2.根据权利要求1所述的分布式电源并网接口系统的控制方法，其特征在于：所述调度中断的优先级大于定时中断的优先级。
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