[发明专利]一种符合IEC61850规范的微电网分层控制系统的建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微电网信息通信的建模方法，具体涉及一种符合IEC61850规范的微电网分层控制系统的建模方法。

背景技术

微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统。微电网中的电源多为容量较小的分布式电源，即含有电力电子接口的小型机组，包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置。它们接在用户侧，具有成本低、电压低以及污染小等特点。

微电网的运行控制对微电网高效可靠经济运行具有重要意义。在典型的分层控制架构中（参照图2），微电网集中控制器起到承上启下的作用：一方面接受上层主站能量调度指令并下发给底层的分布式电源控制单元，另一方面实时监测底层设备状态，并上送到能量管理平台。其中，微网集中控制器还具有独立控制底层设备的功能，此时控制器以系统稳定运行为目标，在储能系统、光伏发电系统、风力发电系统等电源的可控范围内完成实时调度，必要时对负荷进行分级投切，维持系统电压幅值、频率稳定。

随着传统一次能源的日益短缺及环境保护压力的增大，分布式发电、微电网技术在世界范围内迅速发展起来。但在技术的推广和应用过程中也存在一些问题。主要体现在各个制造商按照适合自己设备通信协议开发的微电网监控系统，增加了智能大电网和电力调度部门对微电网监控和调度的难度，大大增加了二次开发的成本，减缓了微电网的发展步伐。

IEC61850标准是目前电力事业领域中主流的通信协议，最初应用在变电站自动化系统（SAS）领域，是一套以实现智能电子设备之间的互操作性和互换性为目的的面向电力系统对象统一建模的标准体系。目前该标准的应用已扩展到配电自动化系统及分布式可再生能源应用领域。IEC61860-7-420中针对柴油发电机组、太阳能电池发电、燃料电池和热电联产四种方式的分布式能源提出了系统建模模板，IEC61400-25系列标准针对风力发电专门制定了相关建模规范，该标准与IEC61850标准是兼容的，是对其的一种继承。遵循IEC61850标准通信模型的微电源可以很容易地实现不同厂家设备的互换性和互操作，有利于构建具备“即插即用”特性的微电网运行控制系统。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种符合IEC61850规范的微电网分层控制系统的建模方法，该方法首次提出符合IEC61850及其兼容规范IEC61400-25的微电网分层控制架构设计方法，对微网分层控制系统的各层IED进行了功能建模，实现微网设备间的互操作，降低一致性测试技术门槛，有助于微网设备更新换代和即插即用。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种符合IEC61850规范的微电网分层控制系统的建模方法，所述微电网分层控制系统包括依次连接的能量管理层、集中控制层和就地控制层，所述能量管理层对应电力系统中的站控层；所述集中控制层和就地控制层对应电力系统中的间隔层，电力系统包括过程层，所述过程层为电网一次设备，包括线路测控终端和开关；

所述能量管理层包括微网能量管理主站；所述集中控制层包括微网集中控制器；所述就地控制层包括分布式电源控制器、负荷控制器和线路测控保护装置；

其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

<1>对微电网分层控制系统进行信息服务映射；

<2>对微电网分层控制系统的服务器进行建模；

<3>对微电网分层控制系统的逻辑设备进行建模。

进一步地，所述步骤<1>中，微电网分层控制系统与数字化变电站不同的物理设备包括：物理量量测设备、一次能量转换装置（如风机、光伏组件等）和并网发电转换装置（整流、逆变接口）；所述一次能源转换装置、并网发电转换装置的建模统一在分布式电源控制器中完成；

对微电网分层控制系统进行信息服务映射包括：

A、建立过程层采集网；

B、间隔层建模；和

C、站控层建模。

进一步地，所述A中，过程层包括智能开关设备、电子式电压、电流互感器以及合并单元；

建立过程层采集网包括：采集线路测控保护装置电压电流采样值及开关状态值传送数据为实时数据，方式为：建立过程总线，采用采样值SAV及变电站事件GOOSE专网或共网传输的快速报文实现；

分布式电源控制器与分布式电源之间采用内部总线传输实时采样数据及控制信息，内部总线包括CAN总线和Modbus总线。