CN110784007A - 一种微网协调控制装置主备机冗余方法 - Google Patents

一种微网协调控制装置主备机冗余方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微网协调控制装置主备机冗余方法，微网控制系统中配置两台程序完全相同的微网协调控制装置，装置的运行状态分为初始化状态、主机运行状态、备机运行状态、主备机切换状态及闭锁状态，正常运行时两台装置其中一台处于主机运行状态，另外一台处于备机运行状态，主机向备机实时传送装置运行逻辑变量实现数据同步，两台装置互传送及互校验装置实时运行状态信息实现主备机切换逻辑，避免其中一台机发生故障进而引起微网系统失控或运行模式切换失败、频率电压失稳甚至崩溃，提高了控制系统的安全性和可靠性，适合实际工程应用。

Description

一种微网协调控制装置主备机冗余方法
技术领域
本发明涉及微电网控制领域，尤其涉及一种微网协调控制装置主备机冗余方法。
背景技术
微网协调控制装置是保障微网安全、稳定、经济运行的指挥大脑，承担着微网的并离网模式切换、分布式电源功率及模式控制、系统频率电压稳定及紧急控制等功能，其运行可靠性与稳定性至关重要，目前微网系统多采用单个微网协调控制装置运行或者微网协调控制装置备机冷备用运行方式，当存在不可预测的因素导致微网协调控制装置异常、闭锁或对下主控电源通讯断链等情况时，微网系统将完全或部分失去控制导致运行模式切换失败、频率电压失稳甚至崩溃。
微网协调控制装置在微网控制系统中的重要性要求其能安全可靠运行，装置正常状态时具备主备机数据同步及状态互校验功能，异常状态时具备主备机无扰快速切换控制功能，同时应避免主备机频繁切换现象，实现主备机切换过程中系统平滑控制对微网稳定可靠运行具有重大意义。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种微网协调控制装置主备机冗余方法，适用于微电网控制系统，当主机控制器出现异常情况时，备机控制器迅速切换到主机运行状态，实现主备机切换过程中系统平滑控制，确保微网稳定可靠运行。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：一种微网协调控制装置主备机冗余方法，包括：
微网控制系统中配置两台程序完全相同的微网协调控制装置；
所述装置的运行状态包括：初始化状态、主机运行状态、备机运行状态、主备机切换状态及闭锁状态；
正常运行时两台装置其中一台处于主机运行状态，另外一台处于备机运行状态；
主机向备机实时传送装置运行逻辑变量实现数据同步；
两台装置互传送及互校验装置实时运行状态信息并据此进行主备机切换。
进一步地，两台微网协调控制装置对上级微网主站采用104通讯协议，对下级控制设备根据其实际通信接口采用MODBUS、103、104或者GOOSE通讯协议，两台微网协调控制装置对上级及下级的通讯点表配置完全相同，同时上送给上级微网主站装置信息及接收下级控制设备状态信息。
进一步地，所述微网协调控制装置设置主机控制软压板，根据装置运行状态对主机控制软压板定值进行自动修改，所述主机控制软压板投入时装置作为主机运行，只有主机接收上级微网主站系统运行模式切换、可调节电源功率控制命令及下发给下级控制设备运行模式、功率、跳合闸控制命令，两台微网协调控制装置间采用独立GOOSE数据网络实现两台装置数据同步及装置实时运行状态信息的互发。
进一步地，两台微网协调控制装置互相传送的装置运行逻辑变量包含：主站计划曲线模式指令及总功率指令、主动并网转离网指令、主动离网转并网指令、自动离网转并网动作信号、自动黑启动动作信号、下级控制设备功率指令及重要状态标志；互相传送的装置实时运行状态信息包含：主机标志、主备机切换标志、心跳计数及重要异常报警信息。
进一步地，微网系统电压、电流模拟量及开关量信号分别独立接入两台微网协调控制装置，两台装置硬件出口回路并联接在一起输出，同时将各自装置闭锁信号通过硬接线方式连接至对机开入板卡。
进一步地，任意一台微网协调控制装置首次上电的主备机状态确认流程如下所示：
步骤11：微网协调控制装置上电启动完成后若未处于闭锁状态，则判定其运行于初始化状态并进入步骤12；
步骤12：初始化状态时实时检测另一台微网协调控制装置的运行状态；若另一台装置处于闭锁状态，则控制本台微网协调控制装置切换至主机运行状态；否则进入步骤13；
步骤13：另一台装置未处于闭锁状态时，进一步判断同步通道心跳报文是否正常；如果同步通道心跳报文正常，进入步骤14，否则进入步骤15；
步骤14：同步通道心跳报文正常时，当另一台装置未处于主备机切换状态及主机运行状态时控制本台微网协调控制装置切换至主机运行状态，当另一台装置处于主备机切换状态或主机运行状态时则控制本台微网协调控制装置切换至备机运行状态；
步骤15：同步通道心跳报文异常时，若本台微网协调控制装置默认参数为主机运行方式，则控制本台微网协调控制装置切换至主机运行状态，否则切换至备机运行状态。
进一步地，作为主机运行的微网协调控制装置未处于闭锁状态且同步通道心跳报文正常，当其出现异常情况时，根据备机传递过来的装置实时运行状态信息校验备机运行状态；
若备机运行正常，控制主机切换为备机运行状态；
若备机运行异常，主机保持当前主机运行状态继续运行。
进一步地，作为备机运行的微网协调控制装置未处于闭锁状态，当检测到主机装置处于闭锁状态，或同步通道心跳报文正常且主机未处于主备机切换状态及主机运行状态，则控制备机切换为主机运行状态。
进一步地，两台微网协调控制装置主备机同时运行，均未发生装置闭锁，同步通道心跳报文异常，主机出现异常情况时，不进行主备机切换控制。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种微网协调控制装置主备机冗余方法，两台微网协调控制装置软硬件完全相同，通过逻辑变量的实时同步和装置运行状态的实时互传送互校验保证微网协调控制装置主备机运行状态的快速、准确、无扰切换，避免了主备机频繁切换现象，同时避免了其中一台机发生故障进而引起微网系统失控或运行模式切换失败、频率电压失稳甚至崩溃，提高了微网系统的安全性、可靠性、稳定性。
附图说明
图1是微网协调控制装置冗余配置示意图。
图2是微网协调控制装置首次上电运行状态切换逻辑图。
图3是微网协调控制装置作为主机运行时状态切换逻辑图。
图4是微网协调控制装置作为备机运行时状态切换逻辑图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明提供一种微网协调控制装置主备机冗余方法，微网控制系统中配置两台程序完全相同的微网协调控制装置，装置的运行状态包括：初始化状态、主机运行状态、备机运行状态、主备机切换状态及闭锁状态，正常运行时两台装置其中一台处于主机运行状态，另外一台处于备机运行状态，主机向备机实时传送装置运行逻辑变量实现数据同步，两台装置互传送及互校验装置实时运行状态信息并据此进行主备机切换。
本发明应用场景为微电网控制系统，微网控制器冗余配置示意图如图1所示，微网协调控制装置主机和备机分别通过各自装置PT采集微网电压，CT采集电流，开入板卡采集开入量信息，主机和备机硬件出口回路并联接在一起输出，装置闭锁接点分别通过硬接线连接至对机开入板卡，两台微网协调控制装置对上级微网主站采用104通讯协议，对下级控制设备储能、光伏、柴油发电机、风电根据其实际通信接口可采用MODBUS、103、104、GOOSE通讯协议，两台微网协调控制装置对上级及下级的通讯点表配置完全相同，同时上送给上级微网主站装置信息及接收下级控制设备状态信息。
微网协调控制装置设置主机控制软压板，根据装置运行状态对主机控制软压板定值进行自动修改，主机控制软压板投入时装置作为主机运行，只有主机接收上级微网主站系统运行模式切换、可调节电源功率控制命令及下发给下级控制设备运行模式、功率、跳合闸控制命令，两台微网协调控制装置间采用独立GOOSE数据网络实现两台装置数据同步及装置实时运行状态信息的互发。
两台微网协调控制装置互相传送的装置运行逻辑变量包含：主站计划曲线模式指令及总功率指令、主动并网转离网指令、主动离网转并网指令、自动离网转并网动作信号、自动黑启动动作信号、下级控制设备功率指令及重要状态标志；互相传送的装置实时运行状态信息包含：主机标志、主备机切换标志、心跳计数及重要异常报警信息。
微网系统电压、电流模拟量及开关量信号分别独立接入两台微网协调控制装置，两台装置硬件出口回路并联接在一起输出，同时将各自装置闭锁信号通过硬接线方式连接至对机开入板卡。
微网协调控制装置首次上电的主备机状态确认流程的一个实施例如图2所示，具体为：
步骤11：微网协调控制装置上电启动完成后若未处于闭锁状态，则判定其运行于初始化状态并进入步骤12；
步骤12：初始化状态时实时检测另一台微网协调控制装置的运行状态；若另一台装置处于闭锁状态，则控制本台微网协调控制装置切换至主机运行状态；否则进入步骤13；
步骤13：另一台装置未处于闭锁状态时，进一步判断同步通道心跳报文是否正常；如果同步通道心跳报文正常，进入步骤14，否则进入步骤15；
步骤14：同步通道心跳报文正常时，当另一台装置未处于主备机切换状态及主机运行状态时控制本台微网协调控制装置切换至主机运行状态，当另一台装置处于主备机切换状态或主机运行状态时则控制本台微网协调控制装置切换至备机运行状态；
步骤15：同步通道心跳报文异常时，若本台微网协调控制装置默认参数为主机运行方式，则控制本台微网协调控制装置切换至主机运行状态，否则切换至备机运行状态。
微网协调控制装置作为主机运行时，主备机冗余方法实施例具体包括：作为主机运行的微网协调控制装置未处于闭锁状态且同步通道心跳报文正常，当其出现异常情况时，根据备机传递过来的装置实时运行状态信息校验备机运行状态；若备机运行正常，控制主机切换为备机运行状态；若备机运行异常，主机保持当前主机运行状态继续运行。
微网协调控制装置作为主机运行时，主备机冗余方法的另一个实施例如图3所示，包括如下步骤：
步骤1：微网协调控制装置主机运行，主机向备机实时传送装置运行逻辑变量及运行状态信息；
步骤2：微网协调控制装置主机未处于闭锁状态；
步骤3：微网协调控制装置主机出现异常情况，进入步骤4，否则回到步骤1；
步骤4：若同步通道心跳报文正常，进入步骤5，否则进入步骤6；
步骤5：根据微网协调控制装置备机传递过来的装置信息校验备机运行状态，若备机运行正常，控制微网协调控制装置主机切换为备机运行状态，否则保持当前主机运行状态继续运行，回到步骤1；
步骤6：微网协调控制装置主机不进行主备机切换控制，保持当前主机运行状态继续运行，回到步骤1。
当微网协调控制装置作为备机运行时，主备机冗余方法的实施例具体包括：作为备机运行的微网协调控制装置未处于闭锁状态，当检测到主机装置处于闭锁状态，或同步通道心跳报文正常且主机未处于主备机切换状态及主机运行状态，则控制备机切换为主机运行状态。
当微网协调控制装置作为备机运行时，主备机冗余方法的另一个实施例如图4所示，包括如下步骤：
步骤1：微网协调控制装置备机运行，备机向主机实时传送装置运行状态信息；
步骤2：微网协调控制装置备机未处于闭锁状态；
步骤3：若微网协调控制装置主机出现装置闭锁，控制微网协调控制装置备机切换为主机运行状态，否则进入步骤4；
步骤4：若同步通道心跳报文正常，进入步骤5，否则进入步骤6；
步骤5：根据微网协调控制装置主机传递过来的装置信息判断其未处于主备机切换状态及主机运行状态，控制微网协调控制装置备机切换为主机运行状态，否则保持当前备机运行状态继续运行，回到步骤1；
步骤6：微网协调控制装置备机不进行主备机切换控制，保持当前备机运行状态继续运行，回到步骤1。
当两台微网协调控制装置主备机同时运行，均未发生装置闭锁，同步通道心跳报文异常，主机出现异常情况时，不进行主备机切换控制。
为了避免微网协调控制装置主备机频繁切换，当切换为备机的原微网协调控制装置主机重新投入正常运行时，若主机运行正常，不再进行主备机切换控制，工作于备机运行状态。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种微网协调控制装置主备机冗余方法，其特征在于，包括：
微网控制系统中配置两台程序完全相同的微网协调控制装置；
所述装置的运行状态包括：初始化状态、主机运行状态、备机运行状态、主备机切换状态及闭锁状态；
正常运行时两台装置其中一台处于主机运行状态，另外一台处于备机运行状态；
主机向备机实时传送装置运行逻辑变量实现数据同步；
两台装置互传送及互校验装置实时运行状态信息并据此进行主备机切换。
2.如权利要求1所述的一种微网协调控制装置主备机冗余方法，其特征在于：两台微网协调控制装置对上级微网主站采用104通讯协议，对下级控制设备根据其实际通信接口采用MODBUS、103、104或者GOOSE通讯协议，两台微网协调控制装置对上级及下级的通讯点表配置完全相同，同时上送给上级微网主站装置信息及接收下级控制设备状态信息。
3.如权利要求1所述的一种微网协调控制装置主备机冗余方法，其特征在于：所述微网协调控制装置设置主机控制软压板，根据装置运行状态对主机控制软压板定值进行自动修改，所述主机控制软压板投入时装置作为主机运行，只有主机接收上级微网主站系统运行模式切换、可调节电源功率控制命令及下发给下级控制设备运行模式、功率、跳合闸控制命令，两台微网协调控制装置间采用独立GOOSE数据网络实现两台装置数据同步及装置实时运行状态信息的互发。
4.如权利要求1所述的一种微网协调控制装置主备机冗余方法，其特征在于：两台微网协调控制装置互相传送的装置运行逻辑变量包含：主站计划曲线模式指令及总功率指令、主动并网转离网指令、主动离网转并网指令、自动离网转并网动作信号、自动黑启动动作信号、下级控制设备功率指令及重要状态标志；互相传送的装置实时运行状态信息包含：主机标志、主备机切换标志、心跳计数及重要异常报警信息。
5.如权利要求1所述的一种微网协调控制装置主备机冗余方法，其特征在于：微网系统电压、电流模拟量及开关量信号分别独立接入两台微网协调控制装置，两台装置硬件出口回路并联接在一起输出，同时将各自装置闭锁信号通过硬接线方式连接至对机开入板卡。
6.如权利要求1所述的一种微网协调控制装置主备机冗余方法，其特征在于：任意一台微网协调控制装置首次上电的主备机状态确认流程如下所示：
步骤11：微网协调控制装置上电启动完成后若未处于闭锁状态，则判定其运行于初始化状态并进入步骤12；
步骤12：初始化状态时实时检测另一台微网协调控制装置的运行状态；若另一台装置处于闭锁状态，则控制本台微网协调控制装置切换至主机运行状态；否则进入步骤13；
步骤13：另一台装置未处于闭锁状态时，进一步判断同步通道心跳报文是否正常；如果同步通道心跳报文正常，进入步骤14，否则进入步骤15；
步骤14：同步通道心跳报文正常时，当另一台装置未处于主备机切换状态及主机运行状态时控制本台微网协调控制装置切换至主机运行状态，当另一台装置处于主备机切换状态或主机运行状态时则控制本台微网协调控制装置切换至备机运行状态；
步骤15：同步通道心跳报文异常时，若本台微网协调控制装置默认参数为主机运行方式，则控制本台微网协调控制装置切换至主机运行状态，否则切换至备机运行状态。
7.如权利要求1所述的一种微网协调控制装置主备机冗余方法，其特征在于：作为主机运行的微网协调控制装置未处于闭锁状态且同步通道心跳报文正常，当其出现异常情况时，根据备机传递过来的装置实时运行状态信息校验备机运行状态；
若备机运行正常，控制主机切换为备机运行状态；
若备机运行异常，主机保持当前主机运行状态继续运行。
8.如权利要求1所述的一种微网协调控制装置主备机冗余方法，其特征在于：作为备机运行的微网协调控制装置未处于闭锁状态，当检测到主机装置处于闭锁状态，或同步通道心跳报文正常且主机未处于主备机切换状态及主机运行状态，则控制备机切换为主机运行状态。
9.如权利要求1所述的一种微网协调控制装置主备机冗余方法，其特征在于：两台微网协调控制装置主备机同时运行，均未发生装置闭锁，同步通道心跳报文异常，主机出现异常情况时，不进行主备机切换控制。
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GR01 Patent grant
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