CN104934966A - 一种基于云的微电网广域协调控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实现一种基于云的微电网广域协调控制系统，所述系统包括云服务器、公共互联网、多个微电网和微电网协调控制客户端；所述微电网协调控制客户端通过公共互联网访问云服务器，所述云服务器通过公共互联网将控制命令下发给各个微电网。本发明将微电网协调控制应用程序部署到云服务器，用户可通过WEB页面访问云服务器，可启动各种顺控、功率控制、电压控制、储能优化控制、微电网集群优化控制等控制策略，既可实现单个微电网的协调控制功能，也可对多个微电网进行集群控制、优化调度。

Description

一种基于云的微电网广域协调控制系统
技术领域
本发明涉及一种控制系统，具体涉及一种基于云的微电网广域协调控制系统。
背景技术
微电网技术的提出与分布式发电(DG)技术的应用与发展密切相关。一般而言，DG指的是“直接与配电网或者用户侧连接的小型发电系统”。常见的分布式发电能源利用种类包括天然气(以及煤层气、沼气等)、太阳能、生物质能、氢能、风能、水能等；而储能设施包括蓄电池、超级电容器、飞轮储能等。此外，为了提高能源的利用效率并降低成本，这种发电技术也采用冷、热、电联供的方式。微电网是一种由分布式发电、储能和负荷共同组成的小型低压系统。微电网内部电源以清洁能源为主，主要由电力电子设备实现电能的变换。微电网通过协调控制，实现网络内部的电力电量平衡，可并网或独立运行，相对于外部电网表现为单一的自治受控单元，能够满足用户对电能质量和供电安全方面的需求。
目前，微电网普遍采用主从控制方式。在该方式下，每个微电网配置一套协调控制系统，由协调控制器对整个微电网运行进行控制。微网协调控制器对下与就地设备控制层进行通信，对上与微电网能量管理系统进行数据交换，可独立控制微电网的并网和离网运行状态，并在并网、离网状态之间实现切换控制。微电网协调控制器通过通讯管理机和网络交换机，接入设备数据终端，并通过与微电网并网保护同期装置的配合，实现微电网内各种设备数据的采集、处理、存贮、显示、告警、故障处理以及顺序控制、功率控制等策略。
云是指提供资源的网络、互联网。云计算是指将计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机。云服务器也叫云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，它是在一组集群服务器上划分出来的多个类似独立主机的部分，集群中的每台计算机都有主机的一个镜像备份，当其中一台机器出现故障时系统可以自动访问其他机器上的备份。云服务器有独立的IP、内存、硬盘、带宽等，用户可以根据需要安装各种操作系统以及运行各种软件。主机服务配置可根据用户需要进行配置并可灵活的警醒调整，实现各种应用程序的快速部署。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于云的微电网广域协调控制系统，将微电网协调控制应用程序部署到云服务器，用户可通过WEB页面访问云服务器，可启动各种顺控、功率控制、电压控制、储能优化控制、微电网集群优化控制等控制策略，既可实现单个微电网的协调控制功能，也可对多个微电网进行集群控制、优化调度。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明实现一种基于云的微电网广域协调控制系统，所述系统包括云服务器、公共互联网、多个微电网和微电网协调控制客户端；所述微电网协调控制客户端通过公共互联网访问云服务器，所述云服务器通过公共互联网将控制命令下发给各个微电网。
所述云服务器包括管理服务器、计算服务器群、存储服务器群、操作系统、数据库和微电网协调控制应用程序。
所述管理服务器用于维护和管理云服务器并提供对外管理接口；
所述计算服务器群用于提供高性能计算服务；
所述存储服务器群用于提供数据存储和在线备份服务；
所述操作系统和数据库用于支撑微电网协调控制应用程序的运行。
所述微电网协调控制应用程序部署在云服务器上，能够在同一时间对各个微电网进行协调控制。
所述微电网协调控制应用程序对各个微电网进行协调控制的控制策略包括微电网并网开机顺控、微电网并网停机顺控、微电网离网开机顺控、微电网离网停机顺控、微电网紧急停机顺控、微电网并网转离网切换顺控、微电网离网转并网切换顺控、微电网外部故障并网转离网切换、微电网恒功率控制、微电网功率平滑控制、微电网无功/电压控制、微电网发电计划优化控制和微电网集群控制。
所述微电网包括微电网站内通讯系统和并网保护同期装置。
所述微电网站内通讯系统包括通讯管理机、网络交换机和路由器；
所述通讯管理机用于将就地设备控制器接入微电网，进行报文解析和转换；
所述网络交换机采用工业三层交换机，用于微电网站内数据交互；
所述路由器实现微电网与公共互联网的通信连接。
所述就地设备控制器用于对就地设备进行控制；
所述就地设备包括光伏逆变器、风电机组、储能逆变器、柴油机、微燃机、负荷和测控保护设备。
所述微电网站内通讯系统采集就地设备的数据信息，并将采集的数据信息通过公共互联网转发给云服务器。
用户通过微电网协调控制客户端以WEB页面的方式访问云服务器，调用微电网协调控制应用程序，查看微电网的运行状态并启动各个控制策略。
所述微电网协调控制应用程序根据用户选用的控制策略，通过公共互联网向微电网下发相应的协调控制命令；所述微电网站内通讯系统将协调控制命令分解到各个就地设备控制器，由各个就地设备控制器执行微电网协调控制命令。
所述并网保护同期装置与微电网协调控制应用程序相配合，完成微电网并/离网的切换。
微电网并网转离网的切换过程如下：
微电网协调控制应用程序发送并网转离网切换命令给并网保护同期装置，所述并网保护同期装置下发并网开关跳闸指令给并网开关，并同步下发启动信号给就地设备控制器，通知就地设备控制器停止P/Q运行方式，准备进入V/F运行方式，就地设备控制器检测到并网开关跳闸指令后，立刻以V/F运行方式启动，实现负荷的不间断供电。
微电网离网转并网的切换过程如下：
微电网协调控制应用程序发送离网转并网切换命令给并网保护同期装置，所述并网保护同期装置首先检测并网开关两侧的电压和频率是否满足同期条件，若满足则下发并网开关合闸指令给并网开关，并同步下发启动信号给就地设备控制器，通知就地设备控制器做好并网运行准备，并网开关合闸后，其送出并网开关合闸信号至就地设备控制器，就地设备控制器立即停止V/F运行方式，进入P/Q运行方式，之后进入待机运行状态；否则并网保护同期装置将并网开关两侧的电压和频率运行值送给就地设备控制器，就地设备控制器以接收的电网侧的电压和频率运行值为参考，调整微电网的电压和频率，以满足同期条件。
所述微电网协调控制客户端包括微电网协调控制终端和客户端软件；
所述微电网协调控制终端为台式电脑、笔记本电脑、平板电脑或智能手机；
所述客户端软件安装在所述微电网协调控制终端，用户运行客户端软件，并登陆WEB页面访问云服务器，完成对微电网的控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)云服务器的服务器集群中的每台计算机都有主机的一个镜像备份，当其中一台机器出现故障时系统可以自动访问其他机器上的备份，因此大大提高了微电网协调控制器的可靠性；
2)通过采用云服务器使得用户面对的协调控制器虚拟设备，减少了用户的设备维护量；
3)该系统可以接入多个微电网，除了对单个微电网进行协调控制的功能，还能根据调度需求，以单个微电网为目标，对多个微电网进行协调控制，可实现较大区域范围内的削峰填谷，进而实现微电网的广域协调控制。
附图说明
图1是本发明实施例中基于云的微电网广域协调控制系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1，本发明实现一种基于云的微电网广域协调控制系统，所述系统包括云服务器、公共互联网、多个微电网和微电网协调控制客户端；所述微电网协调控制客户端通过公共互联网访问云服务器，所述云服务器通过公共互联网将控制命令下发给各个微电网。
所述云服务器包括管理服务器、计算服务器群、存储服务器群、操作系统、数据库和微电网协调控制应用程序。
所述管理服务器用于维护和管理云服务器并提供对外管理接口；
所述计算服务器群用于提供高性能计算服务；
所述存储服务器群用于提供数据存储和在线备份服务；
所述操作系统和数据库用于支撑微电网协调控制应用程序的运行。
所述微电网协调控制应用程序部署在云服务器上，能够在同一时间对各个微电网进行协调控制。
所述微电网协调控制应用程序对各个微电网进行协调控制的控制策略包括微电网并网开机顺控、微电网并网停机顺控、微电网离网开机顺控、微电网离网停机顺控、微电网紧急停机顺控、微电网并网转离网切换顺控、微电网离网转并网切换顺控、微电网外部故障并网转离网切换、微电网恒功率控制、微电网功率平滑控制、微电网无功/电压控制、微电网发电计划优化控制和微电网集群控制。
所述微电网包括微电网站内通讯系统和并网保护同期装置。
所述微电网站内通讯系统包括通讯管理机、网络交换机和路由器；
所述通讯管理机用于将就地设备控制器接入微电网，进行报文解析和转换；
所述网络交换机采用工业三层交换机，用于微电网站内数据交互；
所述路由器实现微电网与公共互联网的通信连接。
所述就地设备控制器用于对就地设备进行控制；
所述就地设备包括光伏逆变器、风电机组、储能逆变器、柴油机、微燃机、负荷和测控保护设备。
所述微电网站内通讯系统采集就地设备的数据信息，并将采集的数据信息通过公共互联网转发给云服务器。
用户通过微电网协调控制客户端以WEB页面的方式访问云服务器，调用微电网协调控制应用程序，查看微电网的运行状态并启动各个控制策略。
所述微电网协调控制应用程序根据用户选用的控制策略，通过公共互联网向微电网下发相应的协调控制命令；所述微电网站内通讯系统将协调控制命令分解到各个就地设备控制器，由各个就地设备控制器执行微电网协调控制命令。
所述并网保护同期装置与微电网协调控制应用程序相配合，完成微电网并/离网的切换。
微电网并网转离网的切换过程如下：
微电网协调控制应用程序发送并网转离网切换命令给并网保护同期装置，所述并网保护同期装置下发并网开关跳闸指令给并网开关，并同步下发启动信号给就地设备控制器，通知就地设备控制器停止P/Q运行方式，准备进入V/F运行方式，就地设备控制器检测到并网开关跳闸指令后，立刻以V/F运行方式启动，实现负荷的不间断供电。
微电网离网转并网的切换过程如下：
微电网协调控制应用程序发送离网转并网切换命令给并网保护同期装置，所述并网保护同期装置首先检测并网开关两侧的电压和频率是否满足同期条件，若满足则下发并网开关合闸指令给并网开关，并同步下发启动信号给就地设备控制器，通知就地设备控制器做好并网运行准备，并网开关合闸后，其送出并网开关合闸信号至就地设备控制器，就地设备控制器立即停止V/F运行方式，进入P/Q运行方式，之后进入待机运行状态；否则并网保护同期装置将并网开关两侧的电压和频率运行值送给就地设备控制器，就地设备控制器以接收的电网侧的电压和频率运行值为参考，调整微电网的电压和频率，以满足同期条件。
所述微电网协调控制客户端包括微电网协调控制终端和客户端软件；
所述微电网协调控制终端为台式电脑、笔记本电脑、平板电脑或智能手机；
所述客户端软件安装在所述微电网协调控制终端，用户运行客户端软件，并登陆WEB页面访问云服务器，完成对微电网的控制。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (15)

1.一种基于云的微电网广域协调控制系统，其特征在于：所述系统包括云服务器、公共互联网、多个微电网和微电网协调控制客户端；所述微电网协调控制客户端通过公共互联网访问云服务器，所述云服务器通过公共互联网将控制命令下发给各个微电网。
2.根据权利要求1所述的基于云的微电网广域协调控制系统，其特征在于：所述云服务器包括管理服务器、计算服务器群、存储服务器群、操作系统、数据库和微电网协调控制应用程序。
3.根据权利要求2所述的基于云的微电网广域协调控制系统，其特征在于：所述管理服务器用于维护和管理云服务器并提供对外管理接口；
所述计算服务器群用于提供高性能计算服务；
所述存储服务器群用于提供数据存储和在线备份服务；
所述操作系统和数据库用于支撑微电网协调控制应用程序的运行。
4.根据权利要求2或3所述的基于云的微电网广域协调控制系统，其特征在于：所述微电网协调控制应用程序部署在云服务器上，能够在同一时间对各个微电网进行协调控制。
5.根据权利要求4所述的基于云的微电网广域协调控制系统，其特征在于：所述微电网协调控制应用程序对各个微电网进行协调控制的控制策略包括微电网并网开机顺控、微电网并网停机顺控、微电网离网开机顺控、微电网离网停机顺控、微电网紧急停机顺控、微电网并网转离网切换顺控、微电网离网转并网切换顺控、微电网外部故障并网转离网切换、微电网恒功率控制、微电网功率平滑控制、微电网无功/电压控制、微电网发电计划优化控制和微电网集群控制。
6.根据权利要求1或5所述的基于云的微电网广域协调控制系统，其特征在于：所述微电网包括微电网站内通讯系统和并网保护同期装置。
7.根据权利要求6所述的基于云的微电网广域协调控制系统，其特征在于：所述微电网站内通讯系统包括通讯管理机、网络交换机和路由器；
所述通讯管理机用于将就地设备控制器接入微电网，进行报文解析和转换；
所述网络交换机采用工业三层交换机，用于微电网站内数据交互；
所述路由器实现微电网与公共互联网的通信连接。
8.根据权利要求6所述的基于云的微电网广域协调控制系统，其特征在于：所述就地设备控制器用于对就地设备进行控制；
所述就地设备包括光伏逆变器、风电机组、储能逆变器、柴油机、微燃机、负荷和测控保护设备。
9.根据权利要求6-8任一所述的基于云的微电网广域协调控制系统，其特征在于：所述微电网站内通讯系统采集就地设备的数据信息，并将采集的数据信息通过公共互联网转发给云服务器。
10.根据权利要求6所述的基于云的微电网广域协调控制系统，其特征在于：用户通过微电网协调控制客户端以WEB页面的方式访问云服务器，调用微电网协调控制应用程序，查看微电网的运行状态并启动各个控制策略。
11.根据权利要求10所述的基于云的微电网广域协调控制系统，其特征在于：所述微电网协调控制应用程序根据用户选用的控制策略，通过公共互联网向微电网下发相应的协调控制命令；所述微电网站内通讯系统将协调控制命令分解到各个就地设备控制器，由各个就地设备控制器执行微电网协调控制命令。
12.根据权利要求6所述的基于云的微电网广域协调控制系统，其特征在于：所述并网保护同期装置与微电网协调控制应用程序相配合，完成微电网并/离网的切换。
13.根据权利要求12所述的基于云的微电网广域协调控制系统，其特征在于：微电网并网转离网的切换过程如下：
微电网协调控制应用程序发送并网转离网切换命令给并网保护同期装置，所述并网保护同期装置下发并网开关跳闸指令给并网开关，并同步下发启动信号给就地设备控制器，通知就地设备控制器停止P/Q运行方式，准备进入V/F运行方式，就地设备控制器检测到并网开关跳闸指令后，立刻以V/F运行方式启动，实现负荷的不间断供电。
14.根据权利要求12所述的基于云的微电网广域协调控制系统，其特征在于：微电网离网转并网的切换过程如下：
微电网协调控制应用程序发送离网转并网切换命令给并网保护同期装置，所述并网保护同期装置首先检测并网开关两侧的电压和频率是否满足同期条件，若满足则下发并网开关合闸指令给并网开关，并同步下发启动信号给就地设备控制器，通知就地设备控制器做好并网运行准备，并网开关合闸后，其送出并网开关合闸信号至就地设备控制器，就地设备控制器立即停止V/F运行方式，进入P/Q运行方式，之后进入待机运行状态；否则并网保护同期装置将并网开关两侧的电压和频率运行值送给就地设备控制器，就地设备控制器以接收的电网侧的电压和频率运行值为参考，调整微电网的电压和频率，以满足同期条件。
15.根据权利要求1或10或所述的基于云的微电网广域协调控制系统，其特征在于：所述微电网协调控制客户端包括微电网协调控制终端和客户端软件；
所述微电网协调控制终端为台式电脑、笔记本电脑、平板电脑或智能手机；
所述客户端软件安装在所述微电网协调控制终端，用户运行客户端软件，并登陆WEB页面访问云服务器，完成对微电网的控制。
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