CN214311408U - 一种基于主动配电网协调式出力控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于主动配电网协调式出力控制系统，包括多个智能监控设备、本地控制中心、SCADA系统、优化中心服务器，多个智能监控设备分别与本地控制中心或SCADA系统连接，本地控制中心与SCADA系统连接，SCADA系统与所述优化中心服务器连接，其中，多个智能监控设备分别用于采集首段变压器侧电力数据及控制变压器变比，采集光伏系统接入侧电力数据及调节光伏系统出力，采集负荷侧电力数据及控制负荷接入；SCADA系统收集和汇总智能监控设备采集的电力数据，优化中心服务器根据该电力数据向所述智能监控设备发送控制指令。本实用新型解决大规模太阳能发电系统接入配电网时能源消纳、主动控制管理的问题。

Description

一种基于主动配电网协调式出力控制系统

技术领域

本实用新型属于电力技术领域，具体是一种基于主动配电网协调式出力控制系统。

背景技术

由于配电网与光伏系统缺乏有效互动，光伏系统大规模并网后的主要问题表现在如下三方面：(1)光伏系统与配电网刚性连接，配电网运行异常时导致光伏系统停机停运，降低光伏系统的利用效率；(2)光伏系统大规模并网时，出力的不确定性加剧配电网功率波动和电压波动，导致配电网电能质量等运行问题；(3)现有配电网缺乏对光伏系统的调节能力，导致配电网峰谷差加大，设备利用率进一步降低。

现有的一些光伏发电系统接入往往不考虑对其进行主动控制调节，可能为电网带来潜在的隐患。当发电系统随机出力时，有可能使电网电气参量不断波动，引发负荷损失问题。油气管道站场除SCADA数据采用备用方式外，其它业务大部分仅通过光通信设备进行传输，一旦光通信出现问题，其它业务数据中断，对油气管道的正常运行产生风险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于主动配电网协调式出力控制系统，解决大规模太阳能发电系统接入配电网时能源消纳、主动控制管理的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种基于主动配电网协调式出力控制系统，包括多个智能监控设备、本地控制中心、数据采集与监视控制系统、优化中心服务器，所述多个智能监控设备分别与所述本地控制中心或所述数据采集与监视控制系统连接，所述本地控制中心与所述数据采集与监视控制系统连接，所述数据采集与监视控制系统与所述优化中心服务器连接，其中，

所述多个智能监控设备分别用于采集首段变压器侧电流、电压和变压器档位及控制变压器变比，采集光伏系统接入侧电压、电流和出力及调节光伏系统出力，采集负荷侧电压、电流和出力及控制负荷接入；所述数据采集与监视控制系统收集和汇总所述智能监控设备采集的电力数据，所述优化中心服务器根据该电力数据向所述智能监控设备发送控制指令。

优选的，所述智能监控设备包括通信单元、采集单元、控制单元。

优选的，所述采集单元包括电压互感器、电流互感器。

优选的，所述智能监控设备包括第一智能监控设备，用于采集第一条支路的首段变压器侧电流、电压和变压器档位及控制变压器变比。

优选的，所述智能监控设备还包括第二智能监控设备，用于采集光伏系统接入侧电压、电流和出力及调节光伏系统出力。

优选的，所述智能监控设备还包括第三智能监控设备，用于采集负荷侧电压、电流和出力及控制负荷接入。

优选的，所述智能监控设备还包括第四智能监控设备，用于采集第二条支路的首段变压器侧电流、电压和变压器档位及控制变压器变比。

优选的，所述智能监控设备还包括第五和第六智能监控设备，用于采集光伏系统接入侧电压、电流和出力及调节光伏系统出力。

优选的，所述智能监控设备还包括第七和第八智能监控设备，用于采集负荷侧电压、电流和出力及控制负荷接入。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

1、本实用新型协调各光伏接入单元出力，确保进一步提高光伏系统的消纳情况，提升系统经济性；实时监测系统电压波动，通过调节光伏出力情况，进一步提升系统电压安全裕度。此外，还考虑到负荷需求以及间歇式能源功率波动的频繁扰动，不断调整接入容量以保障系统的安全性。

2、本实用新型采用直接控制与间接控制的结合，提高了对于配电网信息采集的效率，能够更加有针对性地对配电网整体情况进行评价。同时，通过引入本地控制中心的结构，能够对局部电网特性进行细致分析，提高了系统控制的精度，从而满足不同范围的出力控制要求。

附图说明

图1是本实用新型的整体系统框图；

图2是智能监控设备的线路连接图。

具体实施方式

实施例一：

如图1所示，一种基于主动配电网协调式出力控制系统，包括多个智能监控设备、本地控制中心4、数据采集与监视控制系统5、优化中心服务器6，所述多个智能监控设备分别与所述本地控制中心4或所述数据采集与监视控制系统5连接，所述本地控制中心4与所述数据采集与监视控制系统5连接，所述数据采集与监视控制系统5与所述优化中心服务器6连接，其中，

所述多个智能监控设备分别用于采集首段变压器侧电流、电压和变压器档位及控制变压器变比，采集光伏系统接入侧电压、电流和出力及调节光伏系统出力，采集负荷侧电压、电流和出力及控制负荷接入；所述数据采集与监视控制系统5收集和汇总所述智能监控设备采集的电力数据，所述优化中心服务器6根据该电力数据向所述智能监控设备发送控制指令。

所述智能监控设备包括第一智能监控设备10、第二智能监控设备20、第三智能监控设备30、第四智能监控设备40、第五智能监控设备50、第六智能监控设备70、第七智能监控设备60和第八智能监控设备80。

各智能监控设备在线路中的设置如图2所示，其中，第一智能监控设备10采集第一条支路的首段变压器侧电流、电压和变压器档位及控制变压器变比，第二智能监控设备20采集第一条支路的光伏系统接入侧电压、电流和出力及调节光伏系统出力，第三智能监控设备30采集第一条支路的负荷侧电压、电流和出力及控制负荷接入。第四智能监控设备40采集第二条支路的首段变压器侧电流、电压和变压器档位及控制变压器变比，第五智能监控设备50和第六智能监控设备70采集第二条支路的光伏系统接入侧电压、电流和出力及调节光伏系统出力，第七智能监控设备60和第八智能监控设备80采集第二条支路的负荷侧电压、电流和出力及控制负荷接入。

数据采集与监视控制系统5(Supervisory Control And Data Acquisition)，即SCADA系统，用以实现主动配电网的数据采集和监视控制，在电力系统中的应用最为广泛，技术发展也最为成熟，有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，现已经成为电力调度不可缺少的工具。它对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益，减轻调度员，实现电力调度自动化与现代化，提高调度的效率和水平方面有着不可替代的作用。在本实用新型中，SCADA系统对配电网各点电压，潮流信息进行采集，同时当光伏系统出力变化时进行实时汇总。

优化中心服务器6，通过物理连接SCADA系统，实时接受系统中各点电压，潮流的变化值，并进行多次潮流计算，对系统安全性能进行评估，在此基础之上调节光伏系统出力，以保障系统安全性。

本地控制中心4，与SCADA系统以及线路中的智能监控设备相连，对于线路中的智能监控设备而言，控制中心采集对应本地电气信息，对各智能监控设备传达控制指令，包括，光伏出力控制指令，电压调节控制指令等。对于SCADA系统而言，将所搜集的电气信息上传至系统中，从而实现整体通信。

智能监控设备，具体包括三个部分，采集单元2，通信单元1，控制单元3，其中采集单元包括电压互感器，电流互感器等电力信息采集设备，以固定的时间间隔对系统中的电气特性进行监测。通信单元负责对本地控制中心以及SCADA系统进行通信连接。控制单元负责直接控制对应设备的，包括光伏单元，电压补偿设备等，从而满足系统的安全。

如图1所示，第一智能监控设备10通过通信单元与SCADA系统直接相连，通过采集单元采集首段变压器电流电压以及对应档位信息，通过控制单元传达对于变压器变比的控制指令。第二智能监控设备20通过通信单元与SCADA系统直接相连，通过采集单元采集光伏系统接入系统侧电流电压以及对应出力信息，通过控制单元传达对于光伏系统出力的调节信息。第三智能监控设备30通过通信单元与SCADA系统直接相连，通过采集单元采集负荷侧对应电压电流以及出力情况，通过控制单元传达对于负荷接入的控制指令。第四智能监控设备40通过通信单元与本地控制中心4进行通信连接，通过采集单元采集首段变压器电流电压以及对应档位信息，通过控制单元传达对于变压器变比的控制指令。第五智能监控设备50和第六智能监控设备70通过通信单元与本地控制中心4进行通信连接，通过采集单元采集光伏系统接入系统侧的电压电流值以及对应出力情况，通过控制单元传达对于光伏系统出力的调节情况。第七智能监控设备60和第八智能监控设备80通过通信单元与本地控制中心4进行通信连接，通过采集单元采集负荷侧对应电压电流以及出力情况，通过控制单元传达对于负荷接入的控制指令。

本地控制中心4与SCADA系统以及第四至第八智能监控设备40，50，60，70，80进行通信，对向上传递的信息进行汇总并进行预处理，减小上级系统的通信压力，同时将优化中心服务器6对于各控制器的控制指令进行传达，从而实现对于本地控制以及信息采集的功能。

SCADA系统与本地控制中心4以及第一至第三智能监控设备10，20，30进行通信，对向上传递的信息进行汇总，实现对于全局信息收集分析功能，为优化中心服务器6展开决策提供有效的支持。

优化中心服务器6与SCADA系统5进行通信，同时依据电压安全，供电平衡等目标对全系统的安全进行合理分析，根据安全性，经济性等考虑指标对全系统光伏系统出力进行调节，从而提升系统的安全以及新能源消纳比例。

本实用新型实施例的主动配电网联合优化系统的工作原理如下：

步骤1：通过线路中的第一至第八智能监控设备10，20，30，40，50，60，70，80实时采集线路中的电压，电流，功率等信息。

步骤2：直连式控制的第一至第三智能监控设备10，20，30直接上传信息至SCADA系统5，间接式控制的第四至第八智能监控设备40，50，60，70，80上传信息至本地控制中心4。

步骤3：本地控制中心4对收集的电压，电流，功率等电气信息进行初步加工汇总，上传至SCADA系统5。

步骤4：SCADA系统5对所采集信息进行汇总，打包上传至优化中心服务器6。

步骤5：优化中心服务器6接收所述SCADA系统5，第一至第三智能监控设备10，20，30所上传的信息，并根据预先设定的判断条件进行分析处理，同时对系统基本特性进行计算从而得到各节点线路电气特征，依据安全性以及经济性等指标进行全局优化，得到输出对应的控制指令，并逐级传递至各控制单元。

步骤6：各智能监控设备基于优化中心服务器6所输出的指令进行调节，从而保障系统安全性与经济性，通过控制单元3实现对应功能。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种基于主动配电网协调式出力控制系统，其特征在于：包括多个智能监控设备、本地控制中心(4)、数据采集与监视控制系统(5)、优化中心服务器(6)，所述多个智能监控设备分别与所述本地控制中心(4)或所述数据采集与监视控制系统(5)连接，所述本地控制中心(4)与所述数据采集与监视控制系统(5)连接，所述数据采集与监视控制系统(5)与所述优化中心服务器(6)连接，其中，

所述多个智能监控设备分别用于采集首段变压器侧电流、电压和变压器档位及控制变压器变比，采集光伏系统接入侧电压、电流和出力及调节光伏系统出力，采集负荷侧电压、电流和出力及控制负荷接入；所述数据采集与监视控制系统(5)收集和汇总所述智能监控设备采集的电力数据，所述优化中心服务器(6)根据该电力数据向所述智能监控设备发送控制指令。

2.如权利要求1所述的一种基于主动配电网协调式出力控制系统，其特征在于：所述智能监控设备包括通信单元(1)、采集单元(2)、控制单元(3)。

3.如权利要求2所述的一种基于主动配电网协调式出力控制系统，其特征在于：所述采集单元(2)包括电压互感器、电流互感器。

4.如权利要求1所述的一种基于主动配电网协调式出力控制系统，其特征在于：所述智能监控设备包括第一智能监控设备(10)，用于采集第一条支路的首段变压器侧电流、电压和变压器档位及控制变压器变比。

5.如权利要求4所述的一种基于主动配电网协调式出力控制系统，其特征在于：所述智能监控设备还包括第二智能监控设备(20)，用于采集光伏系统接入侧电压、电流和出力及调节光伏系统出力。

6.如权利要求4所述的一种基于主动配电网协调式出力控制系统，其特征在于：所述智能监控设备还包括第三智能监控设备(30)，用于采集负荷侧电压、电流和出力及控制负荷接入。

7.如权利要求4所述的一种基于主动配电网协调式出力控制系统，其特征在于：所述智能监控设备还包括第四智能监控设备(40)，用于采集第二条支路的首段变压器侧电流、电压和变压器档位及控制变压器变比。

8.如权利要求4所述的一种基于主动配电网协调式出力控制系统，其特征在于：所述智能监控设备还包括第五和第六智能监控设备(50)(70)，用于采集光伏系统接入侧电压、电流和出力及调节光伏系统出力。

9.如权利要求1所述的一种基于主动配电网协调式出力控制系统，其特征在于：所述智能监控设备还包括第七和第八智能监控设备(60)(80)，用于采集负荷侧电压、电流和出力及控制负荷接入。

Images