CN219643658U - 一种用于交直流柔性互联微电网系统的分布式协调控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于交直流柔性互联微电网系统的分布式协调控制器，包括串口区域模块、测控区域模块、无线通信区域模块、能量管理区域模块和主控区域模块，均基于可配置的插件端口实现相应功能；其中，主控区域模块基于串口区域模块、无线通信区域模块和能量管理区域模块采集数据信息后，基于串口区域模块完成输出控制；测控区域模块和无线通信区域模块采集数据信息后传输至能量管理区域模块以实现就地能量管理功能。本实用新型为分布式、可配置插件的“即插即用”式协调控制器，能够有效规避集中式控制存在的弊端。

Description

一种用于交直流柔性互联微电网系统的分布式协调控制器

技术领域

本实用新型属于综合能源系统技术领域，尤其涉及一种用于交直流柔性互联微电网系统的分布式协调控制器。

背景技术

互联微电网系统中控制对象众多、源荷随机性强、运行方式多变，运行控制难度大。互联微电网的控制器需要协调多种控制主体，应对灵活的拓扑结构，实现多种控制目标，目前市场上控制器的集中式控制架构难以支撑复杂网络拓扑的控制需求，集中式控制方法存在实施成本高、通信网络复杂、“单点故障”风险以及不利于保护用户隐私等问题。

因此，系统迫切需要一种具备分布式控制架构、“即插即用”的控制器来有效避免集中式控制方法存在的弊端。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型提供了一种分布式协调控制器，能够“即插即用”，避免集中式控制方法存在的弊端。

一种用于交直流柔性互联微电网系统的分布式协调控制器，包括串口区域模块、测控区域模块、无线通信区域模块、能量管理区域模块和主控区域模块，均基于可配置的插件端口实现相应功能；

其中，主控区域模块与串口区域模块、无线通信区域模块和能量管理区域模块相连接，主控区域模块基于串口区域模块、无线通信区域模块和能量管理区域模块采集数据信息后，基于串口区域模块完成输出控制；能量管理区域模块还与测控区域模块和无线通信区域模块相连接，基于测控区域模块和无线通信区域模块采集数据信息后传输至能量管理区域模块以实现就地能量管理功能；所述区域模块之间均基于数据总线实现数据交互。

作为优选，基于所述串口区域模块和无线通信区域模块实现通信管理功能，对整个微电网进行管理维护；串口区域模块包括串口485模块、串口232模块、开关量输入输出模块、RJ45模块；无线通信区域模块包括以太网口模块、电力载波模块、LC光纤接口模块、LoRa通信模块、BLE蓝牙通信模块、WiFi通信模块、4G/5G通信模块。

作为优选，基于测控区域模块实现保护、控制功能，测控区域模块包括模拟量采集模块、AC模块、AC_DC模块、DC模块、开关量输入模块、开关量输出模块。

作为优选，基于能量管理区域模块实现就地能量管理功能；基于主控区域模块实现业务功能。

作为优选，协调控制器还包括电源模块，所述电源模块与电源总线连接，供电电源选配AC/DC-87-220V或DC-48/24V。

作为优选，分布式协调控制器背板采用背插式，最小可配置插件端口为4个尺寸大小一致的2*2端口。

作为优选，除电源模块外，其余区域模块任意选配一个或多个。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型整合了通信管理机和保护测控装置功能，支持海量物联信号的接入和实时控制功能的实现；

(2)本实用新型采用模块化配置，极大降低了使用成本，提高场景适用性；

(3)本实用新型可实现就地级别的能量管理策略，实现设备的分布式运行和集中式管理。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本实用新型一个实施例的协调控制器背板图；

图2是本实用新型一个实施例的可配置最小单元模块；

图3是本实用新型一个实施例的各区域内部连接图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供一种用于交直流柔性互联微电网系统的分布式协调控制器，产品硬件结合设计整体架构如图1所示，将分布式协调控制器划分不同的功能区域，每块区域配置不同功能的插件，基于统一的插件端口对外连接。产品采用背插式，标准4U整层尺寸(480mm x 175mm x 280mm)机箱；所有插件均基于母板通过高速数据总线连接。

产品可选配的插件一共可分为四个区域，其中区域1和3的插件支持通信管理功能的实现，区域2的插件支持保护控制功能实现，区域4支持就地能量管理功能实现。

配合可选配插件，产品区域5/主控区域模块，用于连接CPU插件，以实现业务功能。

供电电源/电源模块可选配：AC/DC-87-220V，DC-48/24V，电源模块连接电源总线。

产品各区域可配置的插件模块包括：

区域1/串口区域模块：16端口485串口模块、8端口232串口模块、开关量输入输出(DI/DO)模块、RJ45模块。

区域2/测控区域模块：模拟量采集模块(AV_AC(交流电压、交流电流))、AC(交流电流)、AC_DC(交流电压、交流电流)、DC(直流电流)、开关量输入模块(DI)、开关量输出模块(DO)。基于采集的电压、电流、开关量等数据，实现微电网离网启动与停止、并网与离网切换等保护、控制功能。

区域3/无线通信区域模块：以太网口模块(RJ45连接器端口，用于将计算机连接到局域网)、电力载波模块(Power line Communication)、LC光纤接口模块、PLC输入输出端子、无线通信板1和无线通信板2，其中无线通信板1LoRa通信模块、BLE蓝牙通信模块和WiFi通信模块，无线通信板2包括4G、5G通信模块以及GPRS无线分组业务模块。

区域4/能量管理区域模块：能量管理区域模块。

产品的最小可配置模块如图2所示，为尺寸大小一致、呈2*2排列的4端口单元，可实现“即插即用”。

产品的各模块内部连接方案如图3所示：主控区域模块/区域5通过数据总线分别与串口区域模块/区域1、能量管理区域模块/区域4、无线通信区域模块/区域3进行数据交互，所有具有连接的模块之间均为双向连接，主控区域模块5基于串口区域模块1、无线通信区域模块3和能量管理区域模块4采集数据信息后，基于串口区域模块1完成输出控制，以实现微电网的保护控制和通信管理功能；测控区域模块/区域2、无线通信区域模块/区域3和能量管理区域模块/区域4通过数据总线互相进行数据交互，能量管理区域模块基于测控区域模块及无线通信区域模块采集输入的数据，实现微电网的能量管理功能。本实用新型所采取的分布式连接能够降低通信网络复杂程度和建设维护成本、规避中央控制单元失效，控制系统崩溃的风险，以及通信线路发生故障控制主体将无法参与控制的风险。

本协调控制器集微网保护控制、通信管理、能量管理能于一体，通过硬件配置可以有效实现下述功能：

1.保护功能：通过选配区域2中的AC模块为交流采样模块(AV_AC)或者直流采样模块(DC)，使控制器具备交流母线、直流母线保护功能，互感器、开关量输入和开关量输出数量可配置；

2.控制功能：具备微网并离网无缝协调控制、微网电压、功率平衡控制；

3.通信管理功能：具备接入多类型有线/无线传感器，可按需配置数量；具有图形化规约转换功能，可实现IEC61850、IEC 60870(101、103、104)、CDT、DISA、DL/T645、DL/T698、CAN、MQTT、Modbus RTU、Modbus TCP等电力规约的图形化自由转换配置；

4.就地能量管理功能：具备负荷预测、有序充电、波动平抑、曲线跟随、经济运行、负载均衡、能量互济和能效分析等功能，可通过图形化方式实现功能选配和基本逻辑修改。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于交直流柔性互联微电网系统的分布式协调控制器，其特征在于，所述控制器包括串口区域模块(1)、测控区域模块(2)、无线通信区域模块(3)、能量管理区域模块(4)和主控区域模块(5)，均基于可配置的插件端口实现相应功能；

其中，主控区域模块(5)与串口区域模块(1)、无线通信区域模块(3)和能量管理区域模块(4)相连接，所述能量管理区域模块(4)还与测控区域模块(2)和无线通信区域模块(3)相连接；区域模块之间均基于数据总线实现数据交互。

2.根据权利要求1所述的用于交直流柔性互联微电网系统的分布式协调控制器，其特征在于，基于所述串口区域模块(1)和无线通信区域模块(3)实现通信管理功能，对整个微电网进行管理维护；串口区域模块(1)包括串口485模块、串口232模块、开关量输入输出模块、RJ45模块；无线通信区域模块(3)包括以太网口模块、电力载波模块、LC光纤接口模块、LoRa通信模块、BLE蓝牙通信模块、WiFi通信模块和4G/5G通信模块。

3.根据权利要求2所述的用于交直流柔性互联微电网系统的分布式协调控制器，其特征在于，基于测控区域模块(2)实现保护、控制功能，测控区域模块包括模拟量采集模块、AC模块、AC_DC模块、DC模块、开关量输入模块、开关量输出模块。

4.根据权利要求3所述的用于交直流柔性互联微电网系统的分布式协调控制器，其特征在于，所述协调控制器还包括电源模块，所述电源模块与电源总线连接，供电电源选配AC/DC-87-220V或DC-48/24V。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的用于交直流柔性互联微电网系统的分布式协调控制器，其特征在于，所述分布式协调控制器背板采用背插式，最小可配置插件端口为4个尺寸大小一致的2*2端口。

6.根据权利要求5所述的用于交直流柔性互联微电网系统的分布式协调控制器，其特征在于，除电源模块外，其余区域模块任意选配一个或多个。