CN105553103B - 一种区域主动配电网能量管理系统及方法 - Google Patents

一种区域主动配电网能量管理系统及方法 Download PDF

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CN105553103B CN201610040928.1A CN201610040928A CN105553103B CN 105553103 B CN105553103 B CN 105553103B CN 201610040928 A CN201610040928 A CN 201610040928A CN 105553103 B CN105553103 B CN 105553103B
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Abstract

本发明公开了一种区域主动配电网能量管理系统及方法。该系统包括:配网控制层、微电网控制层和过程层;过程层包括一次设备的测控终端;微电网控制层包括微网协调控制器;配网控制层包括:主动配电网运行调度模块和微电网调度与评估模块;微电网调度与评估模块用于根据离网微电网内测控终端的运行数据制定离网微电网的调度计划指令;主动配电网运行调度模块用于根据配电网DG测控终端、配电测控终端以及并网微电网内测控终端的运行数据制定主动配电网的调度计划指令。本发明通过测控终端的运行数据制定调度计划指令,对一次设备进行能量的协调控制,以保证区域主动配电网的安全可靠性和运行经济性。

Description

一种区域主动配电网能量管理系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及智能配电网技术领域,具体涉及一种区域主动配电网能量管理系统及 方法。
背景技术
[0002] 随着分布式电源(distributed generation,DG)与微电网(microgrid,MG)的快速 发展与持续接入,配电网主动型能量流动的特性越来越明显,主动配电网技术的研宄与发 展越来越迫切。为DG与MG渗透率较高区域的配电网(即区域主动配电网)构建能量管理系 统,将DG与MG作为可控可调度单元参与区域主动配电网最优潮流的运行调度,通过源/网的 协调控制实现该区域主动配电网的全局优化能量管理,可以达到最大限度的消纳可再生能 源、减少本区域配电网运行成本、降低网损、提高供电可靠性的目的。
[0003]目前,国内外针对主动配电网的研宄主要集中在最优潮流的经济运行调度方法、 协调控制策略以及信息交互技术等关键技术方法上,对于大规模分布式电源与微电网接入 的区域主动配电网构建灵活可扩展的能量管理系统的研究与文献还未见介绍。
发明内容
[0004] 针对现有技术中的缺陷,本发明提供了一种区域主动配电网能量管理系统及方 法,能保证主动配电网的安全可靠性和运行经济性。
[0005] 本发明提供了一种区域主动配电网能量管理系统包括:配网控制层、微电网控制 层和过程层;
[0006] 所述过程层用于一次设备的本地控制与运行数据的采集;
[0007] 所述过程层包括:配电网DG的测控终端、配电测控终端以及微电网测控终端;
[0008] 所述微电网控制层,用于根据所述配网控制层发送的调度计划指令控制对应测控 终端下的一次设备;
[0009] 所述配网控制层用于采集所述过程层测控终端的运行数据制定调度计划指令并 下发;
[0010] 所述配网控制层包括:数据采集与通信模块、主动配电网运行调度模块和微电网 调度与评估模块;
[0011] 所述数据采集与通信模块,用于采集所述过程层测控终端的运行数据,并将所述 调度计划指令发送至对应测控终端和所述微电网控制层的微网协调控制器;
[0012] 所述微电网调度与评估模块,用于根据离网微电网内测控终端的运行数据制定各 离网微电网的调度计划指令,并将所述离网微电网的调度计划指令发送至所述数据采集与 通信模块;
[0013] 所述主动配电网运行调度模块,用于根据配电网DG测控终端、配电测控终端以及 并网微电网内测控终端的运行数据制定主动配电网调度计划指令,并将所述主动配电网调 度计划指令发送至所述数据采集与通信模块。
[0014] 可选的,所述微电网调度与评估模块包括:微电网发/用电预测单元、微电网能量 优化调度单元和供电潜力评估单元;
[0015] 所述微电网发/用电预测单元,用于根据微电网内风力发电、光伏发电、负荷功率 的运行数据,获取微电网的发/用电预测数据;
[0016] 所述微电网能量优化调度单元,用于根据离网微电网的发/用电预测数据生成离 网微电网的调度计划指令,并将所述离网微电网的调度计划指令发送至对应微网协调控制 器,以使微网协调控制器根据所述离网微电网的调度计划控制对应测控终端;
[0017] 所述供电潜力评估单元,用于根据微电网的发/用电预测数据生成微电网的供电 潜力评估数据。
[0018] 可选的,所述离网微电网的调度计划指令包括:离网微电网中各DG的发电计划和 负荷的投切计划;
[0019] 相应地,所述微网协调控制器还用于:根据所述各DG的发电计划和负荷的投切计 划,并考虑本微电网内实时功率平衡情况,在确保微电网安全稳定运行前提下,生成控制指 令,并将所述控制指令发送至对应的测控终端,以使测控终端对微电网DG进行控制。
[0020] 可选的,所述供电潜力评估数据为微电网对外呈现的电源/负荷特性量化指标;
[0021] 所述电源/负荷特性量化指标为微电网入口双向功率调度的约束范围以及最大支 援发电功率。
[0022] 可选的,所述主动配电网运行调度模块包括:主动配电网发/用电预测单元和主动 配电网能量优化调度单元;
[0023] 所述主动配电网发/用电预测单元,用于根据主动配电网内风力发电、光伏发电、 负荷功率的运行数据获取主动配电网的发/用电预测数据;
[0024] 所述主动配电网能量优化调度单元,用于根据所述主动配电网的发/用电预测数 据和所述供电潜力评估数据制定主动配电网调度计划指令,所述主动配电网调度计划指令 为下一调度周期主动配电网内各DG的发电计划以及处于并网状态的微电网入口交互功率 计划,并将所述发电计划和所述微电网入口交互功率计划发送至对应测控终端和并网微电 网的协调控制器。
[0025] 可选的,所述主动配电网运行调度模块还包括:供电恢复孤岛划分单元;
[0026] 所述供电恢复孤岛划分单元,用于在主动配电网故障停电时,判断故障线路位置, 根据所述供电潜力评估数据和主动配电网的发/用电预测数据生成供电恢复指令,并将所 述供电恢复指令发送至对应测控终端和微网协调控制器。
[0027] 可选的,所述供电恢复孤岛划分单元还用于:
[0028] 对所述供电恢复指令进行解析获取开关控制指令和微电网运行指令;
[0029] 将所述开关控制指令发送至对应测控终端,以使测控终端控制对应开关执行合 闸/分闸操作;
[0030] 将所述微电网运行指令发送至对应微网协调控制器,以使所述微网协调控制器根 据所述微电网运行指令控制对应的微电网;
[0031] 其中,所述微电网运行指令为有余电微电网以最大发电功率运行。
[0032] 可选的,还包括:数据处理模块;
[0033] 所述数据处理模块包括:状态估计单元和历史数据存储单元;
[0034]所述状态估计单元,用于接收所述数据采集与通信模块发送的所述过程层测控终 端的运行数据,并根据所述运行数据生成成熟数据,所述成熟数据为主动配电网的状态数 据,将所述成熟数据发送至所述历史数据存储单元;
[0035]所述历史数据存储单元,用于将所述成熟数据存入数据库。
[0036]本发明还提供了一种基于上述系统的区域主动配电网能量管理方法,其特征在 于,包括:
[0037]采集所述过程层测控终端的运行数据;
[0038] 根据所述运行数据制定离网微电网的调度计划指令和主动配电网调度计划指令; [0039] 将所述离网微电网的调度计划指令发送至对应测控终端;
[0040] 将所述主动配电网调度计划指令发送至对应配电网DG测控终端、配电测控终端和 微网协调控制器。
[0041] 可选的,所述根据所述运行数据制定离网微电网的调度计划指令和主动配电网调 度计划指令,具体包括:
[0042] 检测主动配电网和配电网内各微电网的运行状态;
[0043]根据离网微电网的发/用电预测数据制定离网微电网中各DG的发电计划和负荷的 投切计划,并将所述各DG的发电计划和负荷的投切计划发送至对应测控终端;
[0044] 根据所述主动配电网的发/用电预测数据和所述供电潜力评估数据制定配电网各 DG的发电计划和并网微电网入口交互功率计划,并将所述发电计划发送至对应测控终端, 将所述入口交互功率计划发送至对应微网协调控制器;
[0045]在主动配电网故障停电时,根据所述供电潜力评估数据和所述主动配电网的发/ 用电预测数据生成供电恢复指令,并将所述供电恢复指令发送至对应测控终端和微网协调 控制器。
[0046]由上述技术方案可知,本发明提出的区域主动配电网能量管理系统通过测控终端 的运行数据制定调度计划指令,对一次设备进行能量的协调控制,以保证区域主动配电网 的安全可靠性和运行经济性。
附图说明
[0047]通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点,附图是示意性的而不应理 解为对本发明进行任何限制,在附图中:
[0048]图1示出了本发明一实施例提供的区域主动配电网能量管理系统的结构示意图; [0049]图2示出了本发明一实施例提供的区域主动配电网能量管理系统中能量管理应用 服务器的结构不意图;
[0050]图3示出了本发明一实施例提供的区域主动配电网能量管理方法的流程示意图; [0051]图4示出了本发明另一实施例提供的区域主动配电网能量管理方法的流程示意 图。
具体实施方式
[0052]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例 中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是 本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人 员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。 [0053]图1为本发明一实施例提供的区域主动配电网能量管理系统的结构示意图,参照 图1,该能量管理系统,包括:配网控制层110、微电网控制层120和过程层130;
[0054]所述过程层用于一次设备的本地控制与运行数据的采集;
[0055]所述过程层包括:配电网DG的测控终端、配电测控终端以及微电网测控终端;
[0056]需要说明的是,测控终端用于风/光/负荷/气象站/储能等一次设备的本地控制与 运行数据的采集;
[0057]配网控制层110,用于采集所述过程层测控终端的运行数据,根据所述过程层测控 终端的运行数据制定调度计划指令,并将所述调度计划指令发送至过程层的对应测控终端 和所述微电网控制层120的微网协调控制器;
[0058]所述微电网控制层120的微网协调控制器根据接收到的调度计划指令控制对应测 控终端下的一次设备;
[0059]所述配网控制层用于采集所述过程层测控终端的运行数据制定调度计划指令并 下发;
[0060]需要说明的是,由图1可知,微电网控制层120中包括多个微网协调控制器,微电网 控制层120在接收到调度计划指令后,将通过微网协调控制器控制所属的测控终端,以达到 协调控制的目的;
[0061] 另外,由图1可知,过程层130中有多个测控终端,例如:储能测控终端、光伏测控终 端等,配电网过程层130的测控终端在接收到调度计划指令后,将直接执行决策。
[0062]本发明通过过程层130测控终端的运行数据制定调度计划指令,对主动配电网内 的一次设备进行能量的协调控制,以保证主动配电网的安全可靠性和运行经济性;另外,由 于本发明的各层间通信协议采用IEC61850规约,满足各类分布式电源DG及测控终端的即插 即用性,兼顾了系统未来发展的需要,维护方便。
[0063]由图1可知,本实施例的配网控制层11〇包括:能量管理应用服务器、与能量管理应 用服务器连接的大屏幕、打印机、数据库服务器。
[0064]图2为本发明一实施例提供的区域主动配电网的能量管理系统中能量管理应用服 务器的结构示意图,下面参照图2对本系统的能量管理应用服务器进行详细说明:
[0065]能量管理应用服务器包括:数据采集与通信模块210、微电网调度与评估模块220 和主动配电网运行调度模块230;
[0066]所述数据采集与通信模块210,用于采集过程层测控终端,例如:所述配电网DG测 控终端、配电测控终端和所述微电网内测控终端的运行数据,将调度计划指令发送至对应 测控终端和微网协调控制器;
[0067]需要说明的是,为了优化能量调度过程,数据采集与通信模块210还可以采集储 能、气象站等其他测控终端的运行数据;
[0068]所述微电网调度与评估模块220,用于根据离网微电网内测控终端的运行数据制 定各离网微电网的调度计划指令,并将所述离网微电网的调度计划指令发送至数据采集与 通信模块,由数据采集与通信模块将离网微电网的调度计划指令发送至对应微网协调控制 器,以使微网协调控制器根据离网微电网的调度计划指令控制对应测控终端;
[0069] 需要说明的是,当微电网离网运行时,微电网不参与主动配电网整体优化调度计 算,而是由各微电网调度与评估模块基于离网微电网内测控终端的运行数据,以可再生能 源发电利用率最高、微电网供电成本尽量小、供电可靠性尽量高为目标,制定本微网内分布 式电源发电计划、储能充放电计划、以及负荷投切计划下达给该微网协调控制器,由微网协 调控制器根据微网内实际发/储/用功率平衡情况,在确保微电网安全稳定前提下依据各单 元调度计划向对应测控终端下发控制指令;
[0070] 所述主动配电网运行调度模块230,用于根据配电网DG测控终端、配电测控终端以 及并网微电网内测控终端的运行数据制定主动配电网调度计划指令,并将所述主动配电网 的调度计划指令发送至数据采集与通信模块,由数据采集与通信模块将主动配电网的调度 计划指令发送至对应配电网DG测控终端、配电测控终端和微网协调控制器;
[0071]需要说明的是,主动配电网运行调度模块230以最大限度的消纳可再生能源、减少 本区域配电网运行成本、降低网损、提高供电可靠性为目的,基于配电网DG测控终端、配电 测控终端以及并网微电网内测控终端的运行数据,实现区域主动配电网正常运行情况下各 DG与微电网MG的经济调度。
[0072]为了提高能量调度控制的可靠性,能量管理应用服务器还包括:数据处理模块 240;
[0073] 数据处理模块240主要任务是建立起区域主动配电网完整的、精确的成熟数据库, 包括状态估计单元和历史数据存储单元。
[0074]状态估计单元,用于接收所述数据采集与通信模块210发送的所述过程层测控终 端的运行数据,并根据运行数据进行不良数据检测与辨识、网络拓扑分析与状态估计计算, 最终形成精确的能完整反映区域主动配电网系统状态的成熟数据,并发送至历史数据存储 模块。
[0075]历史数据存储模块,用于接收状态估计单元得发送的主动配电网系统成熟状态数 据,并按预设时间间隔定点储存于数据库服务器,形成历史数据库。
[0076]为了提高系统的使用便利性,能量管理应用服务器还包括:人机界面MMI模块250; [0077] 人机界面MMI模块250,用于负责主动配电网能量管理系统各功能的展示与人机交 互管理等公共性服务,包括实现对主动配电网、微电网、风/光/储/负荷实时运行状态的监 视控制;实现风/光/负荷预测数据、区域主动配电网能量优化调度计划(主动配电网调度计 划指令)、区域主动配电网故障定位与供电恢复孤岛划分方案(供电恢复指令)、微电网能量 优化调度计划(离网微电网的调度计划指令)、微电网供电潜力评估指标(供电潜力评估数 据)的展示;实现配电网内风/光/储/负荷/其它类型微电源的历史运行数据在自定义时间 段内的查询显示;实现区域主动配电网内各微网协调控制器、各测控终端通信状态的实时 监视;实现能量管理系统正常运行所要进行的各设备与功能软件的参数设置与管理等。 [0078]下面对微电网调度与评估模块220进行详细说明:
[0079]微电网调度与评估模块220包括:微电网发/用电预测单元、微电网能量优化调度 单元和供电潜力评估单元;
[0080] 所述微电网发/用电预测单元,用于根据微电网内风力发电、光伏发电、负荷功率 的运行数据,获取各微电网的发/用电预测数据;
[0081] 需要说明的是,每个微电网可对应一个微电网发/用电预测单元,以对各微电网的 发/用电预测数据进行实时预测,并把实时预测的数据传输至微电网能量优化调度单元;
[0082] 所述微电网能量优化调度单元,用于根据离网微电网的发/用电预测数据生成离 网微电网的调度计划指令,并将所述离网微电网的调度计划指令发送至对应微网协调控制 器,以使微网协调控制器根据所述离网微电网的调度计划控制对应测控终端;
[0083] 需要说明的是,由于离网的微电网不参与主动配电网的整体优化调度计算,因此 对于离网的微电网,将由与离网微电网对应的微电网能量优化调度单元根据该离网微电网 的发/用电预测数据生成离网微电网的调度计划指令,以对该离网微电网进行能量优化调 度;
[0084] 所述供电潜力评估单元,用于根据微电网的发/用电预测数据生成微电网的供电 潜力评估数据;
[0085] 其中,供电潜力评估数为微电网对外呈现的电源/负荷特性量化指标,所述电源/ 负荷特性量化指标为微电网入口双向功率调度的约束范围以及最大支援发电功率;
[0086] 需要说明的是,供电潜力评估模块根据微电网内风/光/负荷预测数据得到未来时 段T内可再生能源电源与负荷的不平衡能量情况,以及储能单元平抑电源和负载随机性的 能力,进行未来时段T内微电网供电潜力评估计算,评估出微电网对外呈现的电源/负荷特 性量化指标,以用于主动配电网能量的协调控制的基础数据。
[0087] 本实施例中,离网微电网的调度计划指令包括:离网微电网中各DG的发电计划和 负荷的投切计划;
[0088] 可理解的是,微网协调控制器,还用于根据所述各DG的发电计划和负荷的投切计 划,并考虑本微电网内实时功率平衡情况,在确保微电网安全稳定运行前提下,生成控制指 令,并将所述控制指令发送至对应的测控终端,以使测控终端对微电网DG进行控制。
[0089] 下面对主动配电网运行调度模块230进行详细说明:
[0090] 主动配电网运行调度模块230包括:主动配电网发/用电预测单元和主动配电网能 量优化调度单元;
[0091] 所述主动配电网发/用电预测单元,用于根据主动配电网内风力发电、光伏发电、 负荷功率的运行数据获取主动配电网的发/用电预测数据;
[0092] 需要说明的是,主动配电网发/用电预测单元基于主动配电网内分散的风力发电、 光伏发电与负荷功率历史数据以及天气预报,根据科学有效的预测模型和算法进行未来时 段T内风力发电功率预测、光伏发电功率预测与负荷预测,为主动配电网能量优化调度与故 障自愈提供基础数据;
[0093] 所述主动配电网能量优化调度单元,用于根据所述主动配电网的发/用电预测数 据和所述供电潜力评估数据制定主动配电网调度计划指令,所述主动配电网调度计划指令 为下一调度周期主动配电网内各DG的发电计划以及处于并网状态的微电网入口交互功率 计划,并将所述发电计划和所述微电网入口交互功率计划发送至对应测控终端和并网微电 网的协调te制器;
[0094] 需要说明的是,主动配电网能量优化调度单元基于微电网对外呈现的电源/负荷 特性量化指标和主动配电网的发/用电预测数据,以可再生能源发电利用率最高、主动配电 网运行成本尽量小为目标,并将并网微电网对外呈现的电源/负荷特性量化指标作为微电 网入口双向功率调度的约束范围,制定下一调度周期主动配电网内各DG发电计划以及并网 微电网入口交互功率计划,分别下发给主动配电网对应测控终端以及对应微网协调控制器 执行;
[0095] 其中,微网协调控制器根据微电网内实际发/储/用功率平衡情况,在确保微电网 安全稳定前提下依据微电网入口交互功率计划解析成各微电源与负荷的控制指令下发至 微网内各测控终端执行。
[0096] 本实施例中,主动配电网运行调度模块230还包括:供电恢复孤岛划分单元;
[0097] 供电恢复孤岛划分单元用于在主动配电网故障停电时,判断故障线路位置,根据 所述供电潜力评估数据和主动配电网的发/用电预测数据生成供电恢复指令,并将所述供 电恢复指令发送至对应测控终端和微网协调控制器;
[0098] 其中,供电恢复孤岛划分单元还用于对所述供电恢复指令进行解析获取开关控制 指令和微电网运行指令;将所述开关控制指令发送至对应测控终端,以使测控终端控制对 应开关执行合闸/分闸操作;将所述微电网运行指令发送至对应微网协调控制器,以使所述 微网协调控制器根据所述微电网运行指令控制对应的微电网;其中,所述微电网运行指令 为有余电微电网以最大发电功率运行。
[0099] 需要说明的是,供电恢复孤岛划分单元在主动配电网故障停电时,首先根据实时 保护动作和开关跳闸遥信量判断故障线路位置;然后基于微电网对外呈现的电源/负荷特 性量化指标和主动配电网的发/用电预测数据,以主动配电网故障后供电恢复负荷尽可能 多、孤岛数尽可能少为目标,制定主动配电网供电恢复孤岛划分方案;并根据优化恢复方案 解析成开关控制指令下发到对应配电测控终端执行开关操作,同时将有余电微网以最大发 电功率运行的指令下发到微网协调控制器,从而将主动配电网重构为若干孤岛自治运行。
[0100] 为了优化能量调度控制,本发明的数据库服务器包括:主动配电网能量管理系统 数据库;
[0101] 主动配电网能量管理系统数据库是区域主动配电网能量管理系统各软件模块间 的数据交换存储基地,提供能量管理所需的所有历史运行数据、预测、评估与调度数据的管 理与查询,包括风/光/储/负荷/其它类型微电源等设备的历史运行数据、气象数据、风/光/ 负荷的预测数据、微电网能量优化调度计划、微电网供电潜力评估指标、主动配电网能量优 化调度计划、主动配电网故障自愈方案等。
[0102] 综上所述,配网控制层是区域主动配电网系统监视控制、安全经济运行的决策层, 区域主动配电网能量管理模块主要集中在此决策层。物理设备至少包括能量管理应用服务 器、数据库服务器、IEC61850数据交换机、大屏幕显示系统等。数据库服务器用于交换存储 能量管理所需求各类数据;能量管理应用服务器负责采集各类物理设备监测的区域配电网 运行数据,通过能量优化调度等一系列高级分析计算,制定系统优化调度计划并下发到相 应的物理设备执行。
[0103] 微网控制层的物理设备主要包括微网协调控制器,支持IEC61850规约,满足即插 即用性。微网协调控制器负责接收配网控制层下发的本微网调度计划指令,再考虑本微网 内实时功率平衡情况,在确保微电网安全稳定运行前提下,解析成各微电源与负荷的控制 指令下发至微网内各测控终端执行。
[0104] 过程层的物理设备主要指各类测控终端,它是主动配电网中一次发储用设备接入 二次系统的关键设备。各类测控终端支持IEC61850规约,满足即插即用性,主要包括配电网 内分散的风机、光伏、储能、可控微电源测控终端、配电测控终端、气象站管理终端等,以及 微网内的风机、光伏、储能、可控微电源测控终端等。过程层向配网控制层提供各一次设备 的运行数据,同时也能接收配网控制层下发的决策信息指令,对分布式发电、储能、配电开 关等进行调度控制;另外,过程层也可以根据本地信息做出局部决策,实现电压、频率的单 元级一次就地调节控制。
[0105]本发明具有以下优点:
[0106] (1)本发明基于IEC61850标准设计区域配电网能量管理系统物理架构与软件体系 功能结构。物理架构遵循IEC61850标准划分为配网控制层、微电网控制层与过程层,各层间 通信协议采用IEC61850规约,满足各类分布式电源设备及测控终端的即插即用性,兼顾了 系统未来发展的需要,维护简单明了。
[0107]软件体系结构以数据采集与通信模块为系统与物理设备数据上传下达的传输模 块,以能量管理系统数据库为实时数据和历史数据的交换存储基地,实现主动配电网数据 处理、微电网能量优化调度与供电潜力评估、主动配电网能量优化调度与故障自愈等高级 应用功能,并通过人机交互MMI界面展示。
[0108] (2)本发明将区域主动配电网中所辖的微电网看作出力可正可负的分布式电源, 在并网时作为可功率双向调度的独立单元参与配电网优化调度计算,从而不用直接考虑为 数众多的微网内部分布式电源、负荷和储能的调度与控制问题,降低了区域配电网全局调 度的复杂性;
[0109] 当微电网并网运行时,通过主动配电网能量优化调度单元制定配网内各DG发电计 划以及微电网入口交互功率计划,分别下发给配网各测控终端以及各微网协调控制器执 行,其中微网协调控制器根据微网内实际发/储/用功率平衡情况,在确保微电网安全稳定 前提下依据微电网入口交互功率计划向对应测控终端下发控制指令;
[0110] 当微电网离网运行时,微电网不参与配网整体优化调度计算,而是由各微电网能 量调度单元制定本微网内分布式电源发电计划、储能充放电计划、及负荷投切计划下达给 该微网协调控制器,由微网协调控制器根据微网内实际发/储/用功率平衡情况,在确保微 电网安全稳定前提下依据各单元调度计划向对应测控终端下发控制指令。
[0111] (3)系统中的微电网供电潜力评估单元能够评估微电网对外呈现的电源/负荷特 性量化指标。在区域主动配电网正常运行时,该指标可为配电网能量优化调度模块进行的 优化调度计算提供微电网入口双向功率调度的约束范围;在区域主动配电网故障停电时, 电源特性指标可为供电恢复孤岛划分单元进行的孤岛划分计算提供微电网能支援的最大 发电功率,从而使得有余电的微电网参与孤岛划分,扩大配电网故障后恢复供电范围,提高 了供电可靠性。
[0112] 图3为本发明一实施例提供的区域主动配电网能量管理方法的流程示意图,参照 图3,该能量管理方法,包括:
[0113] 310、采集所述过程层测控终端的运行数据;
[0114] 320、根据所述运行数据制定离网微电网的调度计划指令和主动配电网调度计划 指令;
[0115] 330、将所述离网微电网的调度计划指令发送至对应测控终端;
[0116] 将所述主动配电网调度计划指令发送至对应配电网DG测控终端、配电测控终端和 微网协调控制器。
[0117]由上述技术方案可知,本发明通过过程层测控终端的运行数据制定调度计划指 令,对过程层的一次设备进行能量的协调控制,以保证主动配电网的安全可靠性和运行经 济性
[0118]图4为本发明另一实施例提供的区域主动配电网能量管理方法的流程示意图,参 照图4,步骤320具体包括:
[0119] 检测主动配电网和配电网内各微电网的运行状态;
[0120]根据离网微电网的发/用电预测数据制定离网微电网中各DG的发电计划和负荷的 投切计划,并将所述各DG的发电计划和负荷的投切计划发送至对应测控终端;
[0121]根据所述主动配电网的发/用电预测数据和所述供电潜力评估数据制定配电网各 DG的发电计划和并网微电网入口交互功率计划,并将所述发电计划发送至对应测控终端, 将所述入口交互功率计划发送至对应微网协调控制器;
[0122] 在主动配电网故障停电时,根据所述供电潜力评估数据和主动配电网的发/用电 预测数据生成供电恢复指令,并将所述供电恢复指令发送至对应测控终端和微网协调控制 器。
[0123]需要说明的是,故障停电的处理过程包括:首先根据实时保护动作和开关跳闸遥 信量判断故障线路位置;然后基于微电网对外呈现的电源特性量化指标数据和主动配电网 内的风/光/负荷功率预测数据,以主动配电网故障后供电恢复负荷尽可能多、孤岛数尽可 能少为目标,制定主动配电网供电恢复孤岛划分方案;并根据优化恢复方案解析成开关控 制指令下发到对应配电测控终端执行开关操作,同时将有余电微网以最大发电功率运行的 指令下发到微网协调控制器,从而将主动配电网重构为若千孤岛自治运行。
[0124] 对于方法实施方式,为了简单描述,故将其都表述为一系列的动作组合,但是本领 域技术人员应该知悉,本发明实施方式并不受所描述的动作顺序的限制,因为依据本发明 实施方式,某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次,本领域技术人员也应该知悉, 说明书中所描述的实施方式均属于优选实施方式,所涉及的动作并不一定是本发明实施方 式所必须的。
[0125] 应当注意的是,在本发明的装置的各个部件中,根据其要实现的功能而对其中的 部件进行了逻辑划分,但是,本发明不受限于此,可以根据需要对各个部件进行重新划分或 者组合,例如,可以将一些部件组合为单个部件,或者可以将一些部件进一步分解为更多的 子部件。
[0126] 本发明的各个部件实施方式可以以硬件实现,或者以在一个或者多个处理器上运 行的软件模块实现,或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解,可以在实践中使 用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施方式的装置中的一些或者全 部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或 者全部的设备或者装置程序(例如,计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的 程序可以存储在计算机可读介质上,或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号 可以从因特网网站上下载得到,或者在载体信号上提供,或者以任何其他形式提供。
[0127] 应该注意的是上述实施方式对本发明进行说明而不是对本发明进行限制,并且本 领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施方式。在权利要求 中,不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存 在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这 样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来 实现。在列举了若干装置的单元权利要求中,这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件 项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为 名称。
[0128]虽然结合附图描述了本发明的实施方式,但是本领域技术人员可以在不脱离本发 明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型,这样的修改和变型均落入由所附权利要求 所限定的范围之内。

Claims (9)

1. 一种区域主动配电网能量管理系统,其特征在于,包括:配网控制层、微电网控制层 和过程层; 所述过程层用于一次设备的本地控制与运行数据的采集; 所述过程层包括:配电网DG的测控终端、配电测控终端以及微电网测控终端; 所述微电网控制层,用于根据所述配网控制层发送的调度计划指令控制对应测控终端 下的一次设备; 所述配网控制层用于采集所述过程层测控终端的运行数据制定调度计划指令并下发; 所述配网控制层包括:数据采集与通信模块、主动配电网运行调度模块和微电网调度 与评估模块; 所述数据采集与通信模块,用于采集所述过程层测控终端的运行数据,并将所述调度 计划指令发送至对应测控终端和所述微电网控制层的微网协调控制器; 所述微电网调度与评估模块,用于根据离网微电网内测控终端的运行数据制定各离网 微电网的调度计划指令,并将所述离网微电网的调度计划指令发送至所述数据采集与通信 模块; 所述主动配电网运行调度模块,用于根据配电网DG测控终端、配电测控终端以及并网 微电网内测控终端的运行数据制定主动配电网调度计划指令,并将所述主动配电网调度计 划指令发送至所述数据采集与通信模块; 其中,所述微电网调度与评估模块包括:微电网发/用电预测单元、微电网能量优化调 度单元和供电潜力评估单元; 所述微电网发/用电预测单元,用于根据微电网内风力发电、光伏发电、负荷功率的运 行数据,获取微电网的发/用电预测数据; 所述微电网能量优化调度单元,用于根据离网微电网的发/用电预测数据生成离网微 电网的调度计划指令,并将所述离网微电网的调度计划指令发送至对应微网协调控制器, 以使微网协调控制器根据所述离网微电网的调度计划控制对应测控终端; 所述供电潜力评估单元,用于根据微电网的发/用电预测数据生成微电网的供电潜力 评估数据。
2. 根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述离网微电网的调度计划指令包括:离 网微电网中各DG的发电计划和负荷的投切计划; 相应地,所述微网协调控制器还用于:根据所述各DG的发电计划和负荷的投切计划,并 考虑本微电网内实时功率平衡情况,在确保微电网安全稳定运行前提下,生成控制指令,并 将所述控制指令发送至对应的测控终端,以使测控终端对微电网DG进行控制。
3. 根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述供电潜力评估数据为微电网对外呈现 的电源/负荷特性量化指标; _ 所述电源/负荷特性量化指标为微电网入口双向功率调度的约束范围以及最大支援发 电功率。
4. 根据权利要求1所述的系统其特征在于,所述主动配电网运行调度模块包括:主动配 电网发/用电预测单元和主动配电网能量优化调度单元; 所述主动配电网发/用电预测单元,用于根据主动配电网内风力发电、光伏发电、负荷 功率的运行数据获取主动配电网的发/用电预测数据; 所述主动配电网能量优化调度单元,用于根据所述主动配电网的发/用电预测数据和 所述供电潜力评估数据制定主动配电网调度计划指令,所述主动配电网调度计划指令为下 一调度周期主动配电网内各DG的发电计划以及处于并网状态的微电网入口交互功率计划, 并将所述发电计划和所述微电网入口交互功率计划发送至对应测控终端和并网微电网的 协调控制器。
5. 根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述主动配电网运行调度模块还包括:供 电恢复孤岛划分单元; 所述供电恢复孤岛划分单元,用于在主动配电网故障停电时,判断故障线路位置,根据 所述供电潜力评估数据和主动配电网的发/用电预测数据生成供电恢复指令,并将所述供 电恢复指令发送至对应测控终端和微网协调控制器。
6. 根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述供电恢复孤岛划分单元还用于: 对所述供电恢复指令进行解析获取开关控制指令和微电网运行指令; 将所述开关控制指令发送至对应测控终端,以使测控终端控制对应开关执行合闸/分 闸操作; 将所述微电网运行指令发送至对应微网协调控制器,以使所述微网协调控制器根据所 述微电网运行指令控制对应的微电网; 其中,所述微电网运行指令为有余电微电网以最大发电功率运行。
7. 根据权利要求1所述的系统,其特征在于,还包括:数据处理模块; 所述数据处理模块包括:状态估计单元和历史数据存储单元; 所述状态估计单元,用于接收所述数据采集与通信模块发送的所述过程层测控终端的 运行数据,并根据所述运行数据生成成熟数据,所述成熟数据为主动配电网的状态数据,将 所述成熟数据发送至所述历史数据存储单元; 所述历史数据存储单元,用于将所述成熟数据存入数据库。
8. —种基于权利要求1-7任一项所述系统的区域主动配电网能量管理方法,其特征在 于,包括: 采集所述过程层测控终端的运行数据; 根据所述运行数据制定离网微电网的调度计划指令和主动配电网调度计划指令; 将所述离网微电网的调度计划指令发送至对应测控终端; 将所述主动配电网调度计划指令发送至对应配电网DG测控终端、配电测控终端和微网 协调控制器。
9. 根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述根据所述运行数据制定离网微电网的 调度计划指令和主动配电网调度计划指令,具体包括: 检测主动配电网和配电网内各微电网的运行状态; 根据离网微电网的发/用电预测数据制定离网微电网中各DG的发电计划和负荷的投切 计划,并将所述各DG的发电计划和负荷的投切计划发送至对应测控终端; 根据所述主动配电网的发/用电预测数据和所述供电潜力评估数据制定配电网各DG的 发电计划和并网微电网入口交互功率计划,并将所述发电计划发送至对应测控终端,将所 述入口交互功率计划发送至对应微网协调控制器; 在主动配电网故障停电时,根据所述供电潜力评估数据和所述主动配电网的发/用电 预测数据生成供电恢复指令,并将所述供电恢复指令发送至对应测控终端和微网协调控制 器。
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