CN103389421A - 一种基于goose通讯的孤岛检测装置和方法 - Google Patents

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李富生
雷振锋
马仪成
杨恢宏
唐云龙
王若醒
路进升
刘桂莲
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Abstract

本发明涉及一种基于GOOSE通讯的孤岛检测装置和方法，属于分布式发电技术领域。本发明通过采用分布式采集单元完成电网侧断路器位置监视；采用光纤通讯网以GOOSE报文机制进行信息交互；集中式孤岛检测单元根据电网侧断路器位置综合网络拓扑结构进行孤岛检测，当检测到主网故障无法向微电网供电时发送GOOSE跳闸报文，由保护单元快速跳开PCC公共连接点断路器，实现微电网孤岛运行。本发明具有孤岛检测速度快、可靠性高、二次回路全光纤、系统配置简单的特点。

Description

一种基于GOOSE通讯的孤岛检测装置和方法
技术领域
本发明涉及一种基于GOOSE通讯的孤岛检测装置和方法，属于分布式发电技术领域。
背景技术
智能微电网由于其能利用绿色清洁能源，能分布于用户附近提高负荷侧的供电可靠性，及能实现能源梯级利用，节能环保，能源利用效率高等，逐渐获得世界各国的青睐。
微网（微电网）是由分布式电源、储能和负荷及相关控制保护设备构成的供用电系统，可接入常规电网或独立运行，是发挥分布式电源能效的有效方式之一。微电网运行方式包括并网运行及孤岛运行两种方式；孤岛现象是指当电网供电因故障事故或停电维修而跳脱时,微电网未能检测出停电状态而将自身切离配电网络,而形成由分布电站并网发电系统和周围的负载组成的一个自给供电的孤岛。根据国标规定，微电网应具备快速监视孤岛且立即断开电网连接的能力。
孤岛效应检测技术包括。另外孤岛效应也可以在电网侧进行远程检测,比如利用电力载波通讯等手段实时监控电网状态。被动式检测主要依据为孤岛产生时,其电压及频率均不稳定，主要方法包括：(1)过压保护、欠压保护、过频保护、欠频保护;(2)电压谐波检测法；(3)相位偏移检测；(4)电量的变化率；如频率、功率等；主动式检测方法包括：（1）自动频率/相位偏移法；（2）正反馈检测法；（3）输出无功有功扰动法。被动式检测检测时间长，存在盲区；主动式检测方法中自动频率/相位偏移法影响电能质量，存在盲区；输出无功有功扰动法存在盲区；正反馈检测法实现复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于GOOSE通讯的孤岛检测装置和方法，以解决目前孤岛检测采用主动式检测、被动式检测以及用电力载波通讯采集电网状态的方式所存在的各种缺陷。
本发明为解决上述技术问题而一种基于GOOSE通讯的孤岛检测装置，该检测装置包括集中式检测单元、光纤环网、用于设置在主电网侧各断路器和微电网公共连接点PCC断路器的保护单元，各采集单元通过光纤环网与集中式检测单元通信连接，所述的采集单元用于采集电网侧各断路器的状态，所述的保护单元用于执行GOOSE遥控命令，所述的集中式检测单元用于根据检测到的主电网侧断路器状态和主电网的拓扑结构判断微电网是否处于孤岛状态。
所述的每个采集单元都包括开关量采集模块、光GOOSE收发模块、CPU模块和接口模块，开关量采集模块的输出端与CPU模块的输入端相连，CPU模块通过接口模块与光GOOSE收发模块相连。
所述的集中式检测单元包括CPU模块、接口模块和与采集单元数量相等的光GOOSE收发模块，各光GOOSE收发模块通过接口模块与CPU模块连接。
本发明还提供了一种基于GOOSE通讯的孤岛检测方法，该检测方法的步骤如下：
1）采集主电网侧各断路器的状态，并将采集到各状态信息以GOOSE报文的形式通过光纤环网发送给集中式检测单元；
2）检测单元根据接收到的主电网侧各断路器的状态和主电网的拓扑结构进行孤岛检测；
3）当主电网故障无法向微电网供电时，检测单元向微电网发送GOOSE跳闸报文，使微电网PCC公共连接点断路器跳开，从而实现微电网孤岛运行。
所述步骤1）中采集主电网侧各断路器状态是通过在主电网侧各断路器上设置采集单元实现的。
所述步骤3）中的微电网PCC公共连接点断路器上相应设置有保护单元，该保护单元通过光纤环网对检测单元发送的GOOSE跳闸报文进行接收和解析，并发出对微电网PCC公共连接点断路器的控制命令。
本发明的有益效果是:本发明通过采用分布式采集单元完成电网侧断路器位置监视；采用光纤通讯网以GOOSE报文机制进行信息交互；集中式孤岛检测单元根据电网侧断路器位置综合网络拓扑结构进行孤岛检测，当检测到主网故障无法向微电网供电时发送GOOSE跳闸报文，由保护单元快速跳开PCC公共连接点断路器，实现微电网孤岛运行。本发明具有孤岛检测速度快、可靠性高、二次回路全光纤、系统配置简单的特点。
附图说明
图1是本发明基于GOOSE通讯的孤岛检测装置的系统示意图；
图2是本发明基于GOOSE通讯的孤岛检测方法的检测流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
IEC61850标准是迄今为止最为完善的变电站自动化标准，目前在智能变电站已广泛使用；IEC61850标准中定义了面向通用对象的变电站事件(GOOSE),具有优先级和虚拟局域网(VLAN)标志(IEEE802·1Q)的交换式以太网技术,保证了报文传输的实时性;GOOSE通信机制采用基于发布者/订阅者通信原理的多播应用关联(MCAA)模型,有效解决了一个数据源同时向多个接收者发送实时数据的问题。
本发明一种基于GOOSE通讯的孤岛检测装置的实施例
如图1所示，本发明孤岛检测装置包括集中式检测单元、光纤环网、用于设置在主电网侧各断路器和微电网公共连接点PCC断路器的保护单元，保护单元和各采集单元都通过光纤环网与集中式检测单元通信连接，其中保护单元和每个采集单元都包括开关量采集模块、光GOOSE收发模块、CPU及接口模块和电源模块，集中式检测单元包括CPU模块、接口模块和与采集单元数量相等的光GOOSE收发模块，其具体工作过程如下；
首先采集单元中的开关量采集模块对断路器的状态信息进行采集，然后传送给CPU，CPU将接收到的断路器状态信息量合成GOOSE报文，并将合成的GOOSE报文通过相应的接口模块发送给光GOOSE收发模块，最后光GOOSE收发模块将GOOSE报文通过光纤环网进行通信传输；检测单元中每个光GOOSE收发模块从光纤环网中接收相应检测单元光GOOSE收发模块发送的报文，将接收到的GOOSE报文通过相应接口模块传送给CPU模块进行解析，得到主电网中各个断路器的状态，CPU模块根据得到的各个断路器的状态和内部存储的主电网的网络拓扑结构进行孤岛检测；当检测单元检测到主电网故障无法向微电网供电时，检测单元向微电网发送GOOSE跳闸报文，微电网PCC公共连接点断路器上保护单元中的光GOOSE收发模块通过光纤环网对检测单元发送的GOOSE跳闸报文进行接收，并将接收到的GOOSE跳闸报文发送给相应的CPU模块，CPU模块对接收到的GOOSE跳闸报文进行解析，并发出相应的控制命令控制微电网PCC公共连接点的断路器跳开，从而实现微电网孤岛运行。
本发明的一种基于GOOSE通讯的孤岛检测方法的实施例
本发明的孤岛检测流程如图2所示，孤岛检测方法的具体步骤如下：
1．采集主电网侧各断路器的状态，并将采集到各状态信息以GOOSE报文的形式通过光纤环网发送给集中式检测单元。
这里采集主电网侧各断路器状态是通过在主电网侧各断路器上设置采集单元实现的，每个采集单元包括开关量采集模块、光GOOSE收发模块、CPU及接口模块，开关量采集模块对断路器的状态信息进行采集，然后传送给CPU，CPU将接收到的断路器状态信息量合成GOOSE报文，并将合成的GOOSE报文通过相应的接口模块发送给光GOOSE收发模块，最后光GOOSE收发模块将GOOSE报文通过光纤环网进行通信传输。
2．检测单元根据接收到的主电网侧各断路器的状态和主电网的拓扑结构进行孤岛检测。
这里采用的检测单元包括CPU模块、接口模块和与采集单元数量相等的光GOOSE收发模块，检测单元中的每个光GOOSE收发模块与各检测单元中的光GOOSE收发模块一一对应，检测单元中每个光GOOSE收发模块从光纤环网中接收相应检测单元光GOOSE收发模块发送的报文，将接收到的GOOSE报文通过相应接口模块传送给CPU模块进行解析，得到主电网中各个断路器的状态，CPU模块根据得到的各个断路器的状态和内部存储的主电网的网络拓扑结构进行孤岛检测。
3．当检测单元检测到主电网故障无法向微电网供电时，检测单元向微电网发送GOOSE跳闸报文，使微电网PCC公共连接点断路器跳开，从而实现微电网孤岛运行。
微电网PCC公共连接点断路器上相应设置有保护单元，该保护单元中的光GOOSE收发模块通过光纤环网对检测单元发送的GOOSE跳闸报文进行接收，并将接收到的GOOSE跳闸报文发送给相应的CPU模块，CPU模块对接收到的GOOSE跳闸报文进行解析，并发出相应的控制命令控制微电网PCC公共连接点的断路器跳开。

Claims (6)

1.一种基于GOOSE通讯的孤岛检测装置，其特征在于，该检测装置包括集中式检测单元、光纤环网、用于设置在主电网侧各断路器和微电网公共连接点PCC断路器的保护单元，各采集单元通过光纤环网与集中式检测单元通信连接，所述的采集单元用于采集电网侧各断路器的状态，所述的保护单元用于执行GOOSE遥控命令，所述的集中式检测单元用于根据检测到的主电网侧断路器状态和主电网的拓扑结构判断微电网是否处于孤岛状态。
2.根据权利要求1所述的基于GOOSE通讯的孤岛检测装置，其特征在于，所述的保护单元和每个采集单元都包括开关量采集模块、光GOOSE收发模块、CPU模块和接口模块，开关量采集模块的输出端与CPU模块的输入端相连，CPU模块通过接口模块与光GOOSE收发模块相连。
3.根据权利要求1或2所述的基于GOOSE通讯的孤岛检测装置，其特征在于，所述的集中式检测单元包括CPU模块、接口模块和与采集单元数量相等的光GOOSE收发模块，各光GOOSE收发模块通过接口模块与CPU模块连接。
4.一种基于GOOSE通讯的孤岛检测方法，其特征在于，该检测方法的步骤如下：
1）采集主电网侧各断路器的状态，并将采集到各状态信息以GOOSE报文的形式通过光纤环网发送给集中式检测单元；
2）检测单元根据接收到的主电网侧各断路器的状态和主电网的拓扑结构进行孤岛检测；
3）当主电网故障无法向微电网供电时，检测单元向微电网发送GOOSE跳闸报文，使微电网PCC公共连接点断路器跳开，从而实现微电网孤岛运行。
5.根据权利要求4所述的基于GOOSE通讯的孤岛检测方法，其特征在于，所述步骤1）中采集主电网侧各断路器状态是通过在主电网侧各断路器上设置采集单元实现的。
6.根据权利要求4所述的基于GOOSE通讯的孤岛检测方法，其特征在于，所述步骤3）中的微电网PCC公共连接点断路器上相应设置有保护单元，该保护单元通过光纤环网对检测单元发送的GOOSE跳闸报文进行接收和解析，并发出对微电网PCC公共连接点断路器的控制命令。
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