CN109936144A - 一种基于主动配电网的智能网荷互动控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于主动配电网的智能网荷互动控制系统及方法，包括负荷控制中心站、控制子站、用户就近变电站和用户子站；在每个用户处分别设置用户子站，用户子站用于采集用户设备开关的负荷信息，将负荷信息传输至相应的用户就近变电站，并接收和执行用户就近变电站传输的切负荷命令；用户就近变电站用于接收用户子站发送的负荷信息，汇总后负荷信息发送至相应的控制子站；控制子站用于接收用户就近变电站发送的负荷信息，汇总后传输至负荷控制中心，并执行负荷控制中心站发送的切负荷命令，将所需切负荷量分配至相应的用户子站；负荷控制中心站与每个控制子站通信连接，用于接收每个控制子站发送的负荷信息，并向控制子站发送切负荷命令。

Description

一种基于主动配电网的智能网荷互动控制系统及方法

技术领域

本发明涉及智能电网配电技术领域，具体涉及一种基于主动配电网的智能网荷互动控制系统及方法。

背景技术

传统配电网基于确定性理论的分析、研究源、网、荷三者的关系，其控制方式为电源跟踪负荷行为进行变化调整，控制方式单相，且没有形成互动关系，如图1所示。主动配电网中，由于源、网、荷三者均具备一定柔性特征，因此将呈现出全面的“源网荷”互动关系。主动配电网中“源网荷”互动运行模式主要有源源互补、源网协调、源荷协调和网荷互动等多种互动方式，如图2所示。

现有的源网荷”互动运行模式有以下几种：

(1)源源互补，通过主动配电网源源互补互动运行利用主网电能、储能设备、多类型分布式等能源的广域互补性，相关性效应来弥补单一分布式可再生能源的随机性、间歇性、波动性等缺点，可以提高配电网供电可靠性、提高可再生能源利用率、提高系统自我调节能力、减少电网备用容量；

(2)源网协调，将大规模接入的间歇性新能源与传统水电、火电甚至核电进行分工协作，进行联合打捆外送；对主动配电网内部丰富的分布式能源进行组合应用，提高配电网的灵活性，经济性，提高配电网的运行效率。源网协调技术将极大提高间歇性可再生能源可调度性、可控制性，提高电网对新能源的消纳能力，提高新能源的友好性；

(3)源荷协调，分布广泛的多元电源和负荷将成为未来电网的重要组成部分，可控负荷侧和多元电源侧可调度的资源逐渐增加，同时用户侧的对配电网管理的参与度和决策度也将逐渐增强，源荷可互动性大大增强，配电网源荷协调将获得很大的发展。源荷协调将增强系统的可调度资源，成为平衡间歇性能源功率波形的重要手段，提高可再生资源利用率，减少能量损耗、同时可以提高电源侧传统发电机组运行的稳定性；

(4)网荷互动，随着分布式电源、电动汽车、储能设备的广泛应用，配电网中新型负荷将呈现柔性，具备“发电”和“储能”特性，电网侧和负荷侧的能量交互从原来单一模式走向双向模式，可以参加电网的调控，逐步实现电力系统的网荷互动。

目前关于配电网互动运行的研究，绝大多数局限于源网协调或者网荷互动，只有部分研究涉及“源网荷”三者协调互动运行，也难以提供“源网荷”互动运行的系统性解决方案，因此，如何设计一种基于主动配电网的智能网荷互动终端系统，实现地区企业用户可中断负荷量实时汇总，紧急情况下完成地区可中断负荷的精准控制，仍是待解决的技术问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于主动配电网的智能网荷互动控制系统及方法，通过负荷控制中心站接收电网决策总站的切负荷容量命令，通过通信网络将命令发送给控制子站，控制子站接收主站命令后，计算得出各负荷控制终端的各类切负荷容量，经接入用户就近变电站，与各负荷控制终端通信，最终形成各负荷控制终端的切负荷指令，实施精准切负荷。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于主动配电网的智能网荷互动控制系统，包括负荷控制中心站、控制子站、用户就近变电站和用户子站；在每个用户处分别设置用户子站，所述用户子站与用户设备开关连接，用于采集用户设备开关的负荷信息，将采集到的负荷信息传输至相应的用户就近变电站，并接收和执行用户就近变电站传输的切负荷命令；所述用户就近变电站设置在110kV变电站，用于接收用户子站发送的负荷信息，并进行汇总，将汇总的负荷信息发送至相应的控制子站；所述控制子站设置在220kV变电站，用于接收用户就近变电站发送的负荷信息，汇总后传输至负荷控制中心，并执行负荷控制中心站发送的切负荷命令，将所需切负荷量分配至相应的用户子站；所述负荷控制中心站安装在500kV变电站，与每个控制子站通信连接，用于接收每个控制子站发送的负荷信息，并向控制子站发送切负荷命令。

进一步的，所述负荷控制中心站包括2套负荷协控主站装置，2套负荷协控主站装置之间采用复用光纤通信连接。

进一步的，所述控制子站包括2套精准切负荷子站装置，2套精准切负荷子站装置之间采用复用2M电缆通信连接。

进一步的，所述用户就近变电站包括接入交换机，所述接入交换机通过2M电缆分别与控制子站和用户子站通信连接。

进一步的，所述用户子站包括负荷控制终端装置，所述负荷控制终端装置通过光纤与用户就近变电站通信连接。

一种实现上述的基于主动配电网的智能网荷互动控制系统的控制方法，包括以下步骤：

负荷控制中心站接收电网决策总站的切负荷容量命令，通过通信网络将命令发送给控制子站；

控制子站接收负荷控制中心站命令后，计算得出各负荷控制终端装置的各类切负荷容量，形成各负荷控制终端装置的切负荷指令，经过用户就近变电站将切负荷指令发送至各负荷控制终端装置；

通过各负荷控制终端装置执行接收的切负荷命令，实施精准切负荷。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明将用户分路可中断负荷接入，并以光纤为通道，接入用户就近变电站网络；用于设备开关与负荷控制终端装置相连，由负荷控制终端装置输出跳闸动作控制用户设备开关，实现负荷调控，开关动作应满足系统稳定要求，确保动作时间控制在毫秒级以内，将经济损失、社会影响降至了最低；

(2)本发明中负荷控制中心站、控制子站按双套配置，用户子站与用于就近变电站单套配置；负荷控制中心站与控制子站均设置在变电站，负荷控制中心站可接入12个控制子站，各控制子站接入220个用户子站；用户就近变电站在控制系统中起到电力公网与企业用户通道跨接桥梁作用；

(3)本发明实现地区企业用户可中断负荷量实时汇总，紧急情况下完成地区可中断负荷的精准控制；从电网故障发生到负荷切除，整组时间控制在440ms以内。

附图说明

图1是传统配电网“源网荷”划分及运行关系；

图2是主动配电网“源网荷”划分及互动关系；

图3是本发明的基于主动配电网的智能网荷互动控制系统结构图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在难以提供“源网荷”互动运行的控制系统不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种基于主动配电网的智能网荷互动控制系统及方法。

本申请的一种典型的实施方式中，如图3所示，提供了一种基于主动配电网的智能网荷互动控制系统，该系统改变传统稳控装置以110kV线路为对象集中负荷控制方式，以35kV、10kV生产企业为最小节点，以企业内部短时间可中断的380V负荷分支回路为具体控制对象，在电网故障紧急情况下既实现快速的批量负荷控制，确保大电网的稳定，同时又实现了负荷的精准、友好控制，将电力用户的损失降至最小。

该系统包括负荷控制中心站、控制子站、用户就近变电站和用户子站4层架构；在每个用户处分别设置用户子站，所述用户子站与用户设备开关连接，用于采集用户设备开关的负荷信息，将采集到的负荷信息传输至相应的用户就近变电站，并接收和执行用户就近变电站传输的切负荷命令；所述用户就近变电站设置在110kV变电站，用于接收用户子站发送的负荷信息，并进行汇总，将汇总的负荷信息发送至相应的控制子站；所述控制子站设置在220kV变电站，用于接收用户就近变电站发送的负荷信息，汇总后传输至负荷控制中心，并执行负荷控制中心站发送的切负荷命令，将所需切负荷量分配至相应的用户；所述负荷控制中心站安装在500kV变电站，与每个控制子站通信连接，用于接收每个控制子站发送的负荷信息，并向控制子站发送切负荷命令。

在本实施例中，所述负荷控制中心站包括2套负荷协控主站装置，2套负荷协控主站装置之间采用复用光纤通信连接。

在本实施例中，所述控制子站包括2套精准切负荷子站装置，2套精准切负荷子站装置之间采用复用2M电缆通信连接。

在本实施例中，所述用户就近变电站包括接入交换机，所述接入交换机通过2M电缆分别与控制子站和用户子站通信连接。

在本实施例中，所述用户子站包括负荷控制终端装置，所述负荷控制终端装置通过光纤与用户就近变电站通信连接。

在本实施例中，负荷控制中心站、控制子站按双套配置，用户子站与用于就近变电站单套配置。负荷控制中心站与控制子站均设置在变电站，负荷控制中心站接入12个控制子站，各控制子站接入220个用户子站；其中，用户就近变电站在控制系统中起到电力公网与企业用户通道跨接桥梁作用，数量决定于用户的地理分布情况，一般呈1：5比例。

该控制系统实现地区企业用户可中断负荷量实时汇总，紧急情况下完成地区可中断负荷的精准控制。从电网故障发生到负荷切除，整组时间控制在440ms以内。

本发明实施例提出的基于主动配电网的智能网荷互动控制系统，将用户分路可中断负荷接入，并以光纤为通道，接入就近变电站网络；用户设备开关与负荷控制终端装置相连，由终端输出跳闸动作控制用户设备开关，实现负荷调控，开关动作应满足系统稳定要求，确保动作时间控制在毫秒级以内，将经济损失、社会影响降至了最低。

本申请的另一种典型实施方式中，提供了一种实现上述的基于主动配电网的智能网荷互动控制系统的控制方法，该方法包括以下步骤：

负荷控制中心站接收电网决策总站的切负荷容量命令，通过通信网络将命令发送给控制子站；

控制子站接收负荷控制中心站命令后，计算得出各负荷控制终端装置的各类切负荷容量，形成各负荷控制终端装置的切负荷指令，经过用户就近变电站将切负荷指令发送至各负荷控制终端装置；

通过各负荷控制终端装置执行接收的切负荷命令，实施精准切负荷。

本发明实施例提出的基于主动配电网的智能网荷互动控制方法，将用户分路可中断负荷接入，并以光纤为通道，接入就近变电站网络；用户设备开关与负荷控制终端装置相连，由终端输出跳闸动作控制用户设备开关，实现负荷调控，开关动作应满足系统稳定要求，确保动作时间控制在毫秒级以内，将经济损失、社会影响降至了最低。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

(1)本发明可对客户的可中断负荷按照重要等级进行分类；

(2)可优先切除非生产负荷；

(3)本发明最大程度保障企业产能和电网设备安全。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种基于主动配电网的智能网荷互动控制系统，其特征是，包括负荷控制中心站、控制子站、用户就近变电站和用户子站；在每个用户处分别设置用户子站，所述用户子站与用户设备开关连接，用于采集用户设备开关的负荷信息，将采集到的负荷信息传输至相应的用户就近变电站，并接收和执行用户就近变电站传输的切负荷命令；所述用户就近变电站设置在110kV变电站，用于接收用户子站发送的负荷信息，并进行汇总，将汇总的负荷信息发送至相应的控制子站；所述控制子站设置在220kV变电站，用于接收用户就近变电站发送的负荷信息，汇总后传输至负荷控制中心，并执行负荷控制中心站发送的切负荷命令，将所需切负荷量分配至相应的用户子站；所述负荷控制中心站安装在500kV变电站，与每个控制子站通信连接，用于接收每个控制子站发送的负荷信息，并向控制子站发送切负荷命令。

2.根据权利要求1所述的基于主动配电网的智能网荷互动控制系统，其特征是，所述负荷控制中心站包括2套负荷协控主站装置，2套负荷协控主站装置之间采用复用光纤通信连接。

3.根据权利要求1所述的基于主动配电网的智能网荷互动控制系统，其特征是，所述控制子站包括2套精准切负荷子站装置，2套精准切负荷子站装置之间采用复用2M电缆通信连接。

4.根据权利要求1所述的基于主动配电网的智能网荷互动控制系统，其特征是，所述用户就近变电站包括接入交换机，所述接入交换机通过2M电缆分别与控制子站和用户子站通信连接。

5.根据权利要求1所述的基于主动配电网的智能网荷互动控制系统，其特征是，所述用户子站包括负荷控制终端装置，所述负荷控制终端装置通过光纤与用户就近变电站通信连接。

6.一种实现权利要求1-5中任一项所述的基于主动配电网的智能网荷互动控制系统的控制方法，其特征是，包括以下步骤：

负荷控制中心站接收电网决策总站的切负荷容量命令，通过通信网络将命令发送给控制子站；

控制子站接收负荷控制中心站命令后，计算得出各负荷控制终端装置的各类切负荷容量，形成各负荷控制终端装置的切负荷指令，经过用户就近变电站将切负荷指令发送至各负荷控制终端装置；

通过各负荷控制终端装置执行接收的切负荷命令，实施精准切负荷。