CN114530853A - 一种高安全性的电网协同控制系统及方法 - Google Patents

一种高安全性的电网协同控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高安全性的电网协同控制系统及方法，包括：气象监控装置，能够为电力预测提供实时环境数据；子系统接口，能够对子系统进行监控管理与策略控制；子系统，能够对不同约束进行调控；主调控系统，能够对子系统进行统一调配；能够实现最大程度的光伏消纳，提高抗暂态冲击、抗稳态扰动的能力，运行成本低，网络线损小，提高了综合能效；能够根据电网运行过程中的数据进行调控控制策略，提高了电网系统的资源利用率，就地控制的同时减少综合系统能耗；能够实现子系统的就地控制，在子系统的运行数据异常需要协同控制时安全高效的上报需求，提高了协同控制的响应速度，减少了主系统的运算步骤，提高了协同控制效率。

Description

一种高安全性的电网协同控制系统及方法
技术领域
本发明涉及电网控制技术领域，尤其涉及一种高安全性的电网协同控制系统及方法。
背景技术
现有技术中，电网控制系统统筹控制能力差，子项的控制响应需求难以满足，当大电网出现故障造成主网频率大幅度波动的情况下，分布式电源大规模脱网，将进一步加剧电网运行风险，且区域内以光伏为主的新能源发电渗透率高，在光照充足的时段内，剩余电量向上级电网倒送的现象严重，依赖于传统的配电网控制模式，难以完成就地消纳的目标，而且光伏发电的接入使电网出现了大量的电力电子器件，产生的主变功率倒送及谐波问题，使电网的电压水平和无功潮流受到了很大的影响。
例如，一种在中国专利文献上公开的“一种适用于多子网结构微电网的协同控制方法”，其公告号：CN103944169B，公开了通过主网与次网切换实现最优输出功率，但是该方案没有考虑到对于不同电网设备的不同策略以及不同约束的协同控制，实用性较差。
发明内容
为此，本发明提供一种高安全性的电网协同控制系统及方法，能够对电网系统中各设备进行统一协控，提高了协同控制系统的响应速度，能够提高区域内光伏消纳能力与系统稳定性。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高安全性的电网协同控制系统，包括：气象监控装置，能够为电力预测提供实时环境数据；子系统接口，能够对子系统进行监控管理与策略控制；子系统，能够对不同约束进行调控；主调控系统，能够对子系统进行统一调配。子系统后连接设有安全接入区，安全接入区包括纵向加密认证装置，纵向加密认证装置后连接设有数采交换机，数采交换机后连接设有前置服务器，前置服务器后连接设有第二交换机，第二交换机后连接设有正反向安全隔离装置，能够对电网信息进行加密传输，同时对实时数据与调控指令进行辨别传输。
作为优选的，子系统包括负荷互动平台，能够监控实时运行数据；直流配网模块，能够监控直流配网运行状态；可视化模块，能够将运行数据与指标转换为可视化数据；充电桩子系统，能够监控充放电状态与调节指标信息；自动化模块，能够检测配网设备运行数据。负荷互动平台通过子系统接口发送客户信息，包括实时运行数据，实时运行数据包括有功、电压、电流数据、指标数据，指标数据包括可调裕度、持续时间；并形成控制策略；直流配网模块能够实时展示直流配网运行状态，对直流配网进行全景监控；可视化模块包括重组原展厅LED电子图文的后台搭建逻辑程序，建立后台内容、数据管理平台库，实现页面内容外链后台编辑的功能，通过三维动态场景及地理信息3D地图场景结合项目运行实时数据，过地理信息覆盖及落点分布、三维场景结合详实的运行成效及运行过程数据，最后通过全场景数据可视化面板展示整个园区在供电可靠率、电压合格率、清洁能源消纳、配网自动化覆盖率。充电桩子系统能够实时监控当前充放电状态信息，状态信息包括充电功率和是否可调，实时监控调节指标，调节指标包括当前容量、剩余容量及可调节容量。自动化模块能够监控配网自动化设备信息，能够完善配网线路侧运行数据，完善配网拓扑结构，为区域电网控制策略定制提供支撑。
作为优选的，主系统包括需求响应模块，用于调节负荷需求；负荷控制模块，能够控制可中断的负荷。需求响应模块能够实现接收可调节负荷的实时数据，并将调节指令下发至可调节负荷；负荷控制模块能够根据控制策略及可中断负荷的实时数据下发调节指令。
作为优选的，子系统还包括仿真计算模块，能够对子系统中的约束进行仿真计算，得到最优预测值。能够将模拟计算结果进行反馈，提高仿真效果。
作为优选的，气象监控装置包括能见度传感器、环境采集器、双电源供电装置，能够监测大气温度、大气湿度、雨量、风速、风向、气压、辐射、照度气象要素，气象监控装置还包括太阳能监测系统，能够监测和预测太阳能资源利用率。通过安装气象系统监控装置，为系统的发电预测、负荷预测等功能提供必要的实时环境数据，其嵌入太阳能监测系统可以极大增强区域太阳能资源研究和预测的能力。
一种高安全性的电网协同控制方法，包括如下步骤：
S1、实时监控配网中运行状态数据并上传到主调控系统中；
S2、根据运行状态数据与运行策略确定主调控系统与子系统之间不同运行模式。
作为优选的，运行模式包括：负荷资源聚合、自治运行、协同控制、需求响应及微网管理，能够用于不同系统配合响应以及目的性响应。负荷资源聚合中，用户侧可控资源包括可控分布式光伏、可控分布式储能、可控负荷，可控负荷包括电负荷和冷/热负荷，能够实时采集能源使用情况并进行分区域分类别统计，便于响应各类调控需求；自治运行时，由子系统根据经济性目标、安全性目标或低排放目标进行控制；协同控制时，由主调控系统进行孤立子系统或支持子系统的控制模式；需求响应时，需求响应分为实时和邀约两种方式，实时方式下，子系统负责实时监控秒级负荷并上传给主调控系统，接收主调控遥控指令并进行分解与下发；邀约方式下，子系统接收负荷互动平台上传的可调资源信息，包括实时状态、响应方式、响应潜力，并上送给主调控系统接收其负荷调节指令后，进行策略分解，并下发给子系统，进行响应执行和响应收益统计；微网管理包括括互补潜力分析、能源计划、能效控制，能够根据用户的用能及供能数据进行负荷以及能源的日前预测，分析微能网柔性控制裕量，以运行成本最低、碳排放最低等为优化目标进行用能优化策略的制定，获得各个系统的能源调度指令，下发指令至用户侧，并实时监测相关设备的运行状态，实现本地用能优化。
本发明的实施方式具有如下优点：
（1）能够实现最大程度的光伏消纳，提高抗暂态冲击、抗稳态扰动的能力，运行成本低，网络线损小，提高了综合能效；（2）能够根据电网运行过程中的数据进行调控控制策略，提高了电网系统的资源利用率，就地控制的同时减少综合系统能耗；（3）能够实现子系统的就地控制，在子系统的运行数据异常需要协同控制时安全高效的上报需求，提高了协同控制的响应速度，减少了主系统的运算步骤，提高了协同控制效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达到的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
图1是本发明的系统结构示意图。
图中：
1-主系统；2-子系统接口；3-安全接入区；4-子系统；5-气象监控装置。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的认识可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。
如图 1所示，在一个较佳的实施例中，本发明公开了一种高安全性的电网协同控制系统，包括：气象监控装置，能够为电力预测提供实时环境数据；子系统接口，能够对子系统进行监控管理与策略控制；子系统，能够对不同约束进行调控；主调控系统，能够对子系统进行统一调配。子系统后连接设有安全接入区，安全接入区包括纵向加密认证装置，纵向加密认证装置后连接设有数采交换机，数采交换机后连接设有前置服务器，前置服务器后连接设有第二交换机，第二交换机后连接设有正反向安全隔离装置，能够对电网信息进行加密传输，同时对实时数据与调控指令进行辨别传输。
子系统包括负荷互动平台，能够监控实时运行数据；直流配网模块，能够监控直流配网运行状态；可视化模块，能够将运行数据与指标转换为可视化数据；充电桩子系统，能够监控充放电状态与调节指标信息；自动化模块，能够检测配网设备运行数据。负荷互动平台通过子系统接口发送客户信息，包括实时运行数据，实时运行数据包括有功、电压、电流数据、指标数据，指标数据包括可调裕度、持续时间；并形成控制策略；直流配网模块能够实时展示直流配网运行状态，对直流配网进行全景监控；可视化模块包括重组原展厅LED电子图文的后台搭建逻辑程序，建立后台内容、数据管理平台库，实现页面内容外链后台编辑的功能，通过三维动态场景及地理信息3D地图场景结合项目运行实时数据，过地理信息覆盖及落点分布、三维场景结合详实的运行成效及运行过程数据，最后通过全场景数据可视化面板展示整个园区在供电可靠率、电压合格率、清洁能源消纳、配网自动化覆盖率。充电桩子系统能够实时监控当前充放电状态信息，状态信息包括充电功率和是否可调，实时监控调节指标，调节指标包括当前容量、剩余容量及可调节容量。自动化模块能够监控配网自动化设备信息，能够完善配网线路侧运行数据，完善配网拓扑结构，为区域电网控制策略定制提供支撑。
主系统包括需求响应模块，用于调节负荷需求；负荷控制模块，能够控制可中断的负荷。需求响应模块能够实现接收可调节负荷的实时数据，并将调节指令下发至可调节负荷；负荷控制模块能够根据控制策略及可中断负荷的实时数据下发调节指令。
子系统还包括仿真计算模块，能够对子系统中的约束进行仿真计算，得到最优预测值。能够将模拟计算结果进行反馈，提高仿真效果。
气象监控装置包括能见度传感器、环境采集器、双电源供电装置，能够监测大气温度、大气湿度、雨量、风速、风向、气压、辐射、照度气象要素，气象监控装置还包括太阳能监测系统，能够监测和预测太阳能资源利用率。通过安装气象系统监控装置，为系统的发电预测、负荷预测等功能提供必要的实时环境数据，其嵌入太阳能监测系统可以极大增强区域太阳能资源研究和预测的能力。
一种高安全性的电网协同控制方法，包括如下步骤：
S1、实时监控配网中运行状态数据并上传到主调控系统中；
S2、根据运行状态数据与运行策略确定主调控系统与子系统之间不同运行模式。
运行模式包括：负荷资源聚合、自治运行、协同控制、需求响应及微网管理，能够用于不同系统配合响应以及目的性响应。负荷资源聚合中，用户侧可控资源包括可控分布式光伏、可控分布式储能、可控负荷，可控负荷包括电负荷和冷/热负荷，能够实时采集能源使用情况并进行分区域分类别统计，便于响应各类调控需求；自治运行时，由子系统根据经济性目标、安全性目标或低排放目标进行控制；协同控制时，由主调控系统进行孤立子系统或支持子系统的控制模式；需求响应时，需求响应分为实时和邀约两种方式，实时方式下，子系统负责实时监控秒级负荷并上传给主调控系统，接收主调控遥控指令并进行分解与下发；邀约方式下，子系统接收负荷互动平台上传的可调资源信息，包括实时状态、响应方式、响应潜力，并上送给主调控系统接收其负荷调节指令后，进行策略分解，并下发给子系统，进行响应执行和响应收益统计；微网管理包括括互补潜力分析、能源计划、能效控制，能够根据用户的用能及供能数据进行负荷以及能源的日前预测，分析微能网柔性控制裕量，以运行成本最低、碳排放最低等为优化目标进行用能优化策略的制定，获得各个系统的能源调度指令，下发指令至用户侧，并实时监测相关设备的运行状态，实现本地用能优化。
在另一个实施例中，安全接入区还包括电流转换器，能够将不同的电流信号转换为对应大小的电流，电流转换器后连接设有电磁铁，能够根据电流大小改变磁性，电磁铁旁对应设有主动槽轮，主动槽轮背面设有与电磁铁相对应的磁铁组，磁铁组呈环形阵列布置在主动槽轮背面，主动槽轮旁设有啮合的被动槽轮，被动槽轮的槽底部设有检测开关，检测开关与主系统相连，能够根据电流大小改变槽轮旋转角度，从而判断所传递信号是否到达限定值，当检测开关被触发，检测开关向主系统发送请求控制策略，能够让主系统接收到子系统数据后下发对应控制策略，避免了主系统需要先判断子系统上传的数据再进行策略布置的过程，提高了协同控制响应速度。能够将子系统的实时数据与需求同步上传至主系统，提高了协同控制效率。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种高安全性的电网协同控制系统，其特征在于，包括：气象监控装置，能够为电力预测提供实时环境数据；子系统接口，能够对子系统进行监控管理与策略控制；子系统，能够对不同约束进行调控；主调控系统，能够对子系统进行统一调配；子系统后连接设有安全接入区。
2.根据权利要求1所述的一种高安全性的电网协同控制系统，其特征在于，子系统包括负荷互动平台，能够监控实时运行数据；直流配网模块，能够监控直流配网运行状态；可视化模块，能够将运行数据与指标转换为可视化数据；充电桩子系统，能够监控充放电状态与调节指标信息；自动化模块，能够检测配网设备运行数据。
3.根据权利要求1或2所述的一种高安全性的电网协同控制系统，其特征在于，还包括：主系统包括需求响应模块，用于调节负荷需求；负荷控制模块，能够控制可中断的负荷。
4.根据权利要求1或2所述的一种高安全性的电网协同控制系统，其特征在于，还包括：子系统还包括仿真计算模块，能够对子系统中的约束进行仿真计算，得到最优预测值。
5.根据权利要求4所述的一种高安全性的电网协同控制系统，其特征在于，还包括：气象监控装置包括能见度传感器、环境采集器、双电源供电装置，气象监控装置还包括太阳能监测系统，能够监测和预测太阳能资源利用率。
6.一种高安全性的电网协同控制方法，适用于如权利要求1至5所述的一种高安全性的电网协同控制系统，其特征在于，包括如下步骤：
S1、实时监控配网中运行状态数据并上传到主调控系统中；
S2、根据运行状态数据与运行策略确定主调控系统与子系统之间不同运行模式。
7.根据权利要求1所述的一种高安全性的电网协同控制系统，其特征在于，运行模式包括：负荷资源聚合、自治运行、协同控制、需求响应及微网管理，能够用于不同系统配合响应以及目的性响应。
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