CN203553962U - 微电网保护协调控制器 - Google Patents

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顾欣欣
李魏宏
彭森
曹秋伟
卢增队
邢跃春
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NANJING GWDR RELAYS TECHNOLOGY CO LTD
State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
Xiamen Power Supply Co of State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
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NANJING GWDR RELAYS TECHNOLOGY Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
Xiamen Power Supply Co of State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
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Abstract

本实用新型涉及一种微电网保护协调控制器，属于电力系统控制技术领域。该控制器包括总线背板、CPU插件、交流采样插件、数据处理插件、GOOSE插件和开入开出插件，所述CPU插件、交流采样插件、数据处理插件、GOOSE插件和开入开出插件均插接在总线背板上，所述交流采样插件、数据处理插件、GOOSE插件和开入开出插件均通过CAN总线与CPU插件连接。该控制器可以实现对微电网状态变化的实时控制，实现微电网并网到孤网以及孤网到并网的平滑切换。

Description

微电网保护协调控制器
技术领域
本实用新型涉及一种微电网保护协调控制器，属于电力系统控制技术领域。
背景技术
微电网存在并网和孤岛这两种运行模式，当微电网处于并网运行模式时，潮流可以双向流动；也可以脱离电力系统独立运行，通常称为孤岛运行模式，此种运行方式下，微电网独立向内部负荷供电。相对应地，微电网有四种运行状态：两种稳定运行状态：并网运行状态和孤网运行状态；两种暂态运行状态：并网切换暂态和孤网切换暂态。
微电网的暂态特性较为复杂，与其内部的分布式电源特性、负荷特性、储能系统特性密切相关。例如，光伏、风力发电这一类的自然能源不可调度，且这类发电不同于传统发电机，它的输出是逆变器这一类电力电子设备，这就决定了风、光发电微电网系统缺少惯性，不利于系统稳定运行。能够独立运行的自然能源微电网要配置一定容量的储能。另外，微电网在与电力系统并网运行时，还与电力系统相互作用，直接影响微电网和电力系统的稳定性。因此，微电网的稳定运行需要完善的稳定控制系统。
以往微电网稳定主要靠逆变器本身调节（下称自主控制），逆变器通过采集系统电气量，发现电气量变化，判断出微电网负荷波动或突然与电力系统断开。微电网负荷波动或突然与电力系统断开，即发生非计划孤岛，为了维持微电网电压、频率，需要有一台储能逆变器立即响应微电网运行模式的变化，为微电网系统提供电压和频率的参考值，并且同时平衡微电网内部有功和无功的供需。
自主控制的缺点是：
1、控制滞后。逆变器通过采集系统电气量，判断微电网电气量变化的时候，微电网已在功率不平衡状态下运行，并且已呈现P、V、Q、f等参数向不稳定方向发展，这种控制是滞后的。
2、响应速度无法保证微网系统稳定性。从测量判断到响应，逆变器实现输出调整的时间大约为100ms。在并网点功率交换比较大的情况下，微电网与电力系统突然断开，其功率的不平衡可以导致在几十毫秒内，微电网就会失去稳定。
因此，仅靠逆变器的调控维持微电网稳定，不是完善的解决方案。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：提出一种可以对微电网状态变化实时控制的微电网保护协调控制器，该控制器能够实现微电网并网到孤网以及孤网到并网的平滑切换。
本实用新型为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种微电网保护协调控制器，包括总线背板、CPU插件、交流采样插件、数据处理插件、GOOSE插件和开入开出插件，所述CPU插件、交流采样插件、数据处理插件、GOOSE插件和开入开出插件均插接在总线背板上，所述交流采样插件、数据处理插件、GOOSE插件和开入开出插件均通过CAN总线与CPU插件连接。
对上述技术方案的完善是：还设有用于人机交互并显示交互结果的人机接口插件，所述人机接口插件插接在总线背板上，并通过CAN总线与CPU插件连接。
对上述技术方案的进一步完善是：所述CPU插件为两个，两个CPU插件分别用于微电网的区域控制和本地元件的保护。
本实用新型带来的有益效果是：本实用新型通过对微电网和并网点电气量的数据采集和处理，可以预判微电网的状态变化，实现对微电网状态变化的实时控制，从而实现微电网并网到孤网以及孤网到并网的平滑切换。本实用新型采用双CPU的处理机制，将保护和控制任务由两个处理器分别处理，利用微电网多点电气信息，构建全网数据共享，实现微电网区域控制和本地元件保护的相互协调，响应速度快。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的微电网保护协调控制器作进一步说明。
图1为本实用新型实施例一的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
本实施的微电网保护协调控制器，包括总线背板7、CPU插件4、交流采样插件2、数据处理插件1、GOOSE插件5和开入开出插件3，其中CPU插件4、交流采样插件2、数据处理插件1、GOOSE插件5和开入开出插件3均插接在总线背板7上，交流采样插件2、数据处理插件1、GOOSE插件5和开入开出插件3均通过CAN总线与CPU插件4连接。
本实施例还包括用于人机交互并显示交互结果的人机接口插件6，人机接口插件6也插接在总线背板上，并通过CAN总线与CPU插件4连接。
本实施例的总线背板7，实现内部板间数据传输，所有的功能插件板通过标准的哈丁端子与母板连接，并按照CPU数据总线不出背板的原则，设计出背板与插件间的数据传输采用CAN总线传输，主要作用是为内部数据交互提供通信信道，可有效保证采样数据在各插件之间传输的实时性及可靠性。
本实施例的交流采样插件2主要用于采集电流电压信号。
本实施例的数据处理插件1可采用高性能DSP处理器或者高速运算功能的FPGA等。数据处理插件1主要负责对各路电子式互感器采集过来的电流电压信息IEC61850-9-2的数据接受、解码校验并进行数字滤波、软件跟频重采样，计算出电流的幅值存入数据缓存区，供其他应用模块引用。
本实施例的开入开出插件3采集外部的开关状态量，为保护逻辑和控制方案提供必要的状态信息。开关量的信号采集电路设计通过光电隔离器件完全隔离内部和外部的电平信号，用以保证良好的电磁兼容性能和抗干扰能力。在检测到控制状态需要切换或保护动作发生时，发出GOOSE跳闸命令，GOOSE插件5主要转发GOOSE跳闸命令。
本实施例中CPU插件4采用 MOTOROLA公司的 32 位通信微处理器 MC68360，交流采样插件2、开入开出插件3和GOOSE插件5均可由DSP实现。本实施例中的数据处理插件1、交流采样插件2、开入开出插件3 、CPU插件4和GOOSE插件5均为现有技术，以上插件都可购买得到。
实施例二
本实施例是在实施例一基础上的改进，与实施例一的不同之处在于：本实施例的CPU插件为两个，分别为第一CPU插件和第二CPU插件，第一CPU插件用于微电网的区域控制，第二CPU插件用于本地元件的保护。
由于微电网系统短路电流小、双向潮流的特性，同时微电网内控制设备多且信息交换复杂，保护协调控制器必须适应微电网并网或孤岛的运行模式，加之保护协调控制器需要面向变电站和本地的多信息采集，且保护控制的实时性要求高，因此单处理器方式已难以适应目前微电网保护协调控制的需要，本实施例设计了基于双处理器的微电网保护协调控制器，将保护和控制任务由两个CPU插件分别处理，利用微电网多点电气信息，构建全网数据共享，实现微电网区域控制和本地元件保护的相互协调。
本实用新型的微电网保护协调控制器不局限于上述实施例，例如，可以不设人机接口插件6，等等。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种微电网保护协调控制器，其特征在于:包括总线背板、CPU插件、交流采样插件、数据处理插件、GOOSE插件和开入开出插件，所述CPU插件、交流采样插件、数据处理插件、GOOSE插件和开入开出插件均插接在总线背板上，所述交流采样插件、数据处理插件、GOOSE插件和开入开出插件均通过CAN总线与CPU插件连接。
2.根据权利要求1所述微电网保护协调控制器，其特征在于：还设有用于人机交互并显示交互结果的人机接口插件，所述人机接口插件插接在总线背板上，并通过CAN总线与CPU插件连接。
3.根据权利要求1或2所述微电网保护协调控制器，其特征在于：所述CPU插件为两个，两个CPU插件分别用于微电网的区域控制和本地元件的保护。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109062088A (zh) * 2018-07-10 2018-12-21 长沙国通电力科技有限公司 一种低压余热余压发电机组控制系统
CN111682588A (zh) * 2020-06-22 2020-09-18 海南金盘智能科技股份有限公司 一种微网系统控制方法及微网系统控制器
CN112186787A (zh) * 2020-10-22 2021-01-05 上海申能新动力储能研发有限公司 一种微网及储能协调控制器

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