CN104123427A - 一种基于iec61850标准的区域分布式光伏发电系统建模方法 - Google Patents

一种基于iec61850标准的区域分布式光伏发电系统建模方法 Download PDF

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徐在德
范瑞祥
辛建波
夏永洪
陈娜
金雪
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Abstract

一种基于IEC61850标准的区域分布式光伏发电系统的建模方法，所述方法采用三层结构实现分布式光伏发电系统的建模管理，包括主站、区域管控装置、就地光伏发电设备；主站通过区域管控装置对就地光伏发电设备进行监控管理，光伏发电设备包括光伏组件、汇流箱、逆变器和并网接口；主站与区域管控装置之间通过传递图模文件和实时数据进行信息交换。所述方法光伏发电系统模型包括设备模型、线路模型、电站模型三层结构。电站模型涵盖电站内所有线路模型，线路模型包括各种光伏发电设备模型。本发明方法有利于分布式光伏接受电网调度和管理，实现光伏发电的可控。

Description

一种基于IEC61850标准的区域分布式光伏发电系统建模方法
 
技术领域    
   本发明涉及一种基于IEC61850标准的区域分布式光伏发电系统的建模方法，属太阳能应用技术领域。
背景技术    
分布式光伏并网发电的技术已经成熟，随着相关辅助政策的发布，分布式光伏并网将剧增。为避免分布式光伏发电对配电网影响，发挥分布式光伏对电网的支撑作用，分布式光伏必须接受电网调度和管理，实现发电的可控。目前光伏并网逆变器厂家众多，信息上送、远程调度接口各异，包括Modbus、103、104以及自定义规约等。分布式光伏建设完成并网的测试、验收、调度管理难度较大。
目前配电主站对分布式光伏的管理仅实现了分布式光伏并网点的监控，调度人员对光伏电站的控制包括光伏电站的并网、离网两种。调度人员无法了解到分布式光伏电站内部一次接线结构、单个逆变器发电情况。光伏电站结构发电变化也无法实现管理。
发明内容    
本发明的目的是，为了不同厂家的设备互联提供互操作性,实现分布式光伏发电装置和主站之间的通信及信息共享，实现主站对大规模分布式光伏电站并网的管控与发电调度，本发明提出一种基于IEC61850标准的区域分布式光伏发电系统建模方法。
本发明的技术方案是，本发明一种基于IEC61850标准的分布式光伏发电系统建模方法，本发明方法采用三层结构实现分布式光伏发电系统的建模管理，包括主站、区域管控装置、就地光伏发电设备。主站通过区域管控装置对就地光伏发电设备进行监控管理，光伏发电设备包括光伏组件、汇流箱、逆变器和并网接口；主站与区域管控装置之间通过传递图模文件和实时数据进行信息交换；区域管控装置管理和监控光伏电站模型所涵盖光伏电站内的所有线路的模型。
本发明光伏发电系统模型包括设备模型、线路模型、电站模型三层结构。电站模型涵盖电站内所有线路模型，线路模型包括各种光伏发电设备模型。
光伏电站模型包括一次设备模型信息、二次设备模型信息、一次设备与二次设备逻辑关系、通信参数等描述信息；线路模型包含线路属性信息，状态信息，设备模型和设备连接关系等，线路模型信息由并网接口装置维护；设备模型包括光伏组件、汇流箱、逆变器等设备的建模信息。光伏电站模型以IEC61850标准格式的文件表述，与主站进行信息交换。
光伏电站模型更新的粒度采用基于厂站的方式，当光伏发电系统模型变化时，交换整个光伏子站及子站内的完整光伏模型，以及光伏子站与电网的并网点开关名称以及开关所属线路名称。
分布式光伏发电系统区域管控装置具有分布式光伏电站监视、控制、建模及模型管理、信息维护、web发布等多种功能。区域管控装置导入分布式光伏的scd模型文件，在装置内部自动生成设备的相关信息；区域管控装置依据分布式光伏电站结构绘制一次接线图，并将图形导出SVG图形文件和G格式的模型文件。分布式光伏电站模型发生变更时，区域管控装置通过WebService方式将图形文件、模型文件上送给主站，主站进行光伏电站模型的更新。
面向对象的分布式光伏设备建模方法，包括汇流箱、并网逆变器、并网点的建模。汇流箱模型含MV、SPS信息，MV为支路电流信息，SPS为支路电流的状态位、越限等信息。光伏逆变器模型含MV、MYE、SPS、ASG、SPC信息。并网接口装置含MV、MYE、SPS、SPC信息，这些信息通过模型文件传递到区域管控装置。
设备包括光伏组件、逆变器、汇流箱和并网点开关。采用面向对象的IEC61850标准对分设备建模，形成分布式光伏电站的scd模型文件。
本发明的有益效果是，本发明方法对分布式光伏发电系统实现了全面的监控管理，包括分布式光伏并网点的监控，光伏电站的并网、离网的监控；以及分布式光伏电站内部一次接线结构、单个逆变器发电情况，对光伏电站结构发电变化也可实现管理。有利于分布式光伏接受电网调度和管理，实现光伏发电的可控。
附图说明   
图1分布式光伏发电装置结构；图2光伏电站三层建模结构；图3分布式光伏发电系统建模内容；图4设备模型框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
分布式光伏电站并网的接入控制系统包括主站、区域管控装置、就地光伏发电装置等。就地光伏发电装置由光伏组件、汇流箱、逆变器、并网接口装置组成，如图1所示。
光伏电站模型包括设备模型、线路模型、电站模型三层结构，如图2所示。设备模型包括光伏组件、汇流箱、逆变器等设备的建模信息。线路模型包括就地设备模型和线路容量、电压等级并网状态信息，线路模型信息由并网接口装置维护。光伏电站模型涵盖电站内所有线路的模型，由区域管控装置维护。
分布式光伏电站扩容或线路变更后，区域管控装置更新电站模型，并将模型上送主站，实现光伏的即插即用。
区域管控装置与主站交互分布式光伏电站模型过程中，区域管控装置向主站推送的服务包括：
（1）光伏图模开始服务，区域管控装置向主站推送图模开始服务信息。
（2）光伏设备模型服务，区域管控装置向主站推送设备模型服务。
（3）光伏设备图形服务，区域管控装置向主站推送图形信息。
（4）光伏图模结束服务，区域管控装置向主站推送图形结束信息。
主站到区域管控装置的服务包括，光伏模型响应服务、光伏图形响应服务和光伏图模结束响应服务。
光伏图模是指，光伏的图形和模型，图形是指分布式光伏发电系统的一次接线连接图，模型是指分布式光伏电站的信息模型。
分布式光伏设备建模包括，汇流箱、逆变器、并网接口装置等设备。设备模型的构成如图4所示，将设备的信息来源流向属性划分为采集信息和控制信息，采集信息为就地设备上送主站信息，控制信息为主站下发设备信息。通过IEC61850标准中不同标识表示信息总类，如测量值MV、MYE、SPS、SPC、ASG等。设备的模型在数据库中最终表示为遥测、遥脉、遥信、遥调、遥控等不同属性的信息点，信息内容来自于设备的属性信息、采集信息和控制信息。
 汇流箱建模包含逻辑节点GGIO和MMXU，GGIO节点包含电流零值状态位、高值越限状态位、总告警、总故障信息；MMXU节点包含支路电流值信息。
光伏逆变器建模包含逻辑节点GGIO和MMXU，GGIO节点包含启动/停止控制、运行状态、孤岛状态、总告警、总故障信息；MMXU节点包含电压、电流、功率、频率、逆变器效率、直流电压、直流电流、日发电量等信息和有功功率定值、无功功率定值、功率因数定值等定值信息。
并网接口设备建模包含逻辑节点GGIO、MMXU、MSQI、MHAI、MMTR。GGIO节点含总告警、开关控制输出等信息。MMXU节点含总有功功率、总无功功率、总视在功率、功率因数、频率、线电压有效值等信息，MSQI节点含线路序分量与不平衡信息，MHAI节点含线路的谐波与间谐波信息，MMTR节点含计量信息。 

Claims (5)

1.一种基于IEC61850标准的区域分布式光伏发电系统的建模方法，其特征在于，所述方法采用三层结构实现分布式光伏发电系统的建模管理，包括主站、区域管控装置、就地光伏发电设备；主站通过区域管控装置对就地光伏发电设备进行监控管理，光伏发电设备包括光伏组件、汇流箱、逆变器和并网接口；主站与区域管控装置之间通过传递图模文件和实时数据进行信息交换；
所述方法光伏发电系统模型包括设备模型、线路模型、电站模型三层结构；电站模型涵盖电站内所有线路模型，线路模型包括各种光伏发电设备模型。
2.根据权利要求1所述的一种基于IEC61850标准的区域分布式光伏发电系统的建模方法，其特征在于，所述区域管控装置具有分布式光伏电站监视、控制、建模及模型管理、信息维护、web发布多种功能；区域管控装置导入分布式光伏的scd模型文件，在装置内部自动生成设备的相关信息；区域管控装置依据分布式光伏电站结构绘制一次接线图，并将图形导出SVG图形文件和G格式的模型文件；分布式光伏电站模型发生变更时，区域管控装置通过WebService方式将图形文件、模型文件上送给主站，主站进行光伏电站模型的更新。
3.根据权利要求1所述的一种基于IEC61850标准的区域分布式光伏发电系统的建模方法，其特征在于，所述设备模型中的汇流箱模型含MV、SPS信息，MV为支路电流信息，SPS为支路电流的状态位、越限信息；光伏逆变器模型含MV、MYE、SPS、ASG、SPC信息；并网接口装置含MV、MYE、SPS、SPC信息，这些信息通过模型文件传递到区域管控装置。
4.根据权利要求1所述的一种基于IEC61850标准的区域分布式光伏发电系统的建模方法，其特征在于，所述光伏发电系统模型包括一次设备模型信息、二次设备模型信息、一次设备与二次设备逻辑关系、通信参数描述信息；线路模型包含线路属性信息，状态信息，设备模型和设备连接关系，线路模型信息由并网接口装置维护；设备模型包括光伏组件、汇流箱、逆变器设备的建模信息；光伏电站模型以IEC61850标准格式的文件表述，与主站进行信息交换。
5.根据权利要求3所述的一种基于IEC61850标准的区域分布式光伏发电系统的建模方法，其特征在于，所述光伏发电系统模型更新的粒度采用基于厂站的方式，当光伏发电系统模型变化时，交换整个光伏子站及子站内的完整光伏模型，以及光伏子站与电网的并网点开关名称以及开关所属线路名称。
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