一種用于多端口多電壓等級直流電網(wǎng)實證系統(tǒng)的監(jiān)控平臺的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種用于多端口多電壓等級直流電網(wǎng)實證系統(tǒng)的監(jiān)控平臺，包括：站控管理層、網(wǎng)絡通訊層和現(xiàn)場設備層；現(xiàn)場設備層通過網(wǎng)絡通訊層與站控管理層進行信息交互；主站設備經(jīng)以太網(wǎng)交換機連接主機服務器的以太網(wǎng)接口；顯示終端連接主機服務器的HDMI接口；工作站的顯示器連接主機服務器的VGA接口；保護開關柜經(jīng)以太網(wǎng)交換機和串口服務器與主機服務器連接；錄波終端與所述錄波裝置連接。本實用新型的站控管理層具備靈活的控制手段和豐富的運行監(jiān)控方式，實現(xiàn)了直流電網(wǎng)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制并能最大效率的利用新能源發(fā)電。
【專利說明】
一種用于多端口多電壓等級直流電網(wǎng)實證系統(tǒng)的監(jiān)控平臺
技術領域
[0001]本實用新型涉及新能源發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控，具體講涉及一種用于多端口多電壓等級直流電網(wǎng)實證系統(tǒng)的監(jiān)控平臺。
【背景技術】
[0002]隨著直流分布式電源的發(fā)展、直流用電負荷比例的增高、儲能裝置使用的增多以及敏感負荷對供電質(zhì)量要求的提高，供用電領域采用直流方式組織電源、儲能、負載及監(jiān)控裝置構成小型直流電網(wǎng)已經(jīng)成為當前的重要模式，與此同時，直流電網(wǎng)的監(jiān)控技術也越來越受到重視。
[0003]目前，我國在交流電網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)控技術領域已經(jīng)取得很多成果，各種SCADA(Supervisory Control And Data Acquisit1n)電力監(jiān)控系統(tǒng)在電力行業(yè)得以應用，例如0N3000、D5000o
[0004]相比于交流系統(tǒng)，我國直流電網(wǎng)監(jiān)控技術的研究主要集中在點對點直流輸電技術和多端直流輸電技術上，對直流電網(wǎng)輸電技術研究較少，尤其是小型多電壓等級多端口的直流電網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)研究，主要是受限于傳統(tǒng)的交流監(jiān)控技術規(guī)范，直流系統(tǒng)監(jiān)控目前還沒有相關規(guī)范出臺，不同大小直流系統(tǒng)采用的監(jiān)控技術與規(guī)范也不盡相同，因此沒有現(xiàn)實可靠的參考依據(jù)。
[0005]此外，直流系統(tǒng)中不同電壓等級的直流線路需要依賴DC/DC變換器來互聯(lián)，因此，直流系統(tǒng)中電壓等級越多、需要協(xié)調(diào)控制的DC/DC變換器就越多，控制就越復雜;如果直流電網(wǎng)中某點發(fā)生了直流短路故障，直流電網(wǎng)極有可能發(fā)生系統(tǒng)崩潰，從而導致整個電網(wǎng)系統(tǒng)中電力傳輸中斷；同時，由于目前VSC換流器普遍沒有隔離直流故障的能力，被直流電網(wǎng)互聯(lián)的交流系統(tǒng)也會受到直流短路故障的影響。
[0006]傳統(tǒng)的SCADA電力監(jiān)控系統(tǒng)如0N3000在一定情況下也適用于小型的微電網(wǎng)系統(tǒng)，但由于其硬件架設成本高以及開發(fā)費用高等原因，并不適合小型多電壓等級多端口直流電網(wǎng)系統(tǒng)中推廣使用。另外，其他一些基于組態(tài)開發(fā)的SCADA系統(tǒng)，由于平臺限制功能相對較少，不能完成系統(tǒng)所需全部功能，因此，急需一種適用于小型多電壓等級多端口直流電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控平臺。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服現(xiàn)有技術的上述缺陷，本實用新型提出了一種用于多端口多電壓等級直流電網(wǎng)實證系統(tǒng)的監(jiān)控平臺。
[0008]本實用新型通過如下技術方案實現(xiàn):
[0009]—種用于多端口多電壓等級直流電網(wǎng)實證系統(tǒng)的監(jiān)控平臺，包括:站控管理層、網(wǎng)絡通訊層和現(xiàn)場設備層;現(xiàn)場設備層通過所述網(wǎng)絡通訊層與站控管理層進行信息交互，站控管理層包括:工作站、主機服務器、顯示終端和錄波終端;現(xiàn)場設備層包括:直流電網(wǎng)實證系統(tǒng)、保護開關柜和錄波裝置;網(wǎng)絡通訊層包括:以太網(wǎng)交換機和串口服務器。
[0010]直流電網(wǎng)實證系統(tǒng)中的主站設備經(jīng)以太網(wǎng)交換機連接主機服務器的以太網(wǎng)接口；顯示終端連接主機服務器的HDMI接口 ；工作站的顯示器連接主機服務器的VGA接口 ；保護開關柜經(jīng)以太網(wǎng)交換機和串口服務器與主機服務器連接;錄波終端與錄波裝置連接。
[0011]以太網(wǎng)交換機設有24個千兆以太網(wǎng)接口；串口服務器設有16個485轉(zhuǎn)以太網(wǎng)口。保護開關柜包括交流開關柜和直流開關柜；16個485轉(zhuǎn)以太網(wǎng)口分別與交流開關柜和直流開關柜相連。
[0012]直流電網(wǎng)實證系統(tǒng)包括VSCl換流站、LCCl換流站、LCC2換流站、DC/DC1變換器、DC/DC2變換器、DC/DC3變換器、DC/DC4變換器、DC/DC5變換器、DC/DC6變換器、DC/DC7變換器。
[0013]VSCl換流站連接第一交流電網(wǎng)，LCCl換流站連接第二交流電網(wǎng)，LCC2換流站連接第三交流電網(wǎng)。
[0014]第一新能源發(fā)電基地連接DC/DC5變換器的輸入端，DC/DC5變換器的輸出端與DC/DC4變換器的第一輸入端相連;第二新能源發(fā)電基地連接DC/DC6變換器的輸入端，DC/DC6變換器的輸出端與DC/DC4變換器的第二輸入端相連;DC/DC4變換器的第一輸出端與DC/DC2變換器的輸入端相連;DC/DC4變換器的第二輸出端與DC/DC7變換器的輸入端相連。
[0015]第一母線一端連有DC/DC2變換器，另一端連有VSCl換流站;第二母線一端連有DC/DC2變換器，另一端連有DC/DC1變換器;DC/DC7變換器的輸出端連接DC/DC3變換器的輸入端;DC/DC3變換器的輸出端連接LCCl換流站和LCC2換流站。
[0016]與最接近的現(xiàn)有技術比，本實用新型具有如下有益效果:
[0017]1、本實用新型將多條直流線路在直流側互聯(lián)形成直流電網(wǎng)實證系統(tǒng)，實現(xiàn)對整個直流電網(wǎng)系統(tǒng)中各個站點進行數(shù)據(jù)監(jiān)控、協(xié)調(diào)控制和系統(tǒng)綜合保護。
[0018]2、本實用新型直流電網(wǎng)系統(tǒng)中使用VSC換流站、LCC換流站和DC/DC變換器，實現(xiàn)了不同電壓等級的互聯(lián)控制。
[0019]3、本實用新型的站控管理層具備靈活的控制手段和豐富的運行監(jiān)控方式，實現(xiàn)了直流電網(wǎng)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制并能最大效率的利用新能源發(fā)電。
[0020]4、本實用新型實現(xiàn)實現(xiàn)廣域內(nèi)交、直流電網(wǎng)的互聯(lián)和互補，實現(xiàn)了廣域功率的調(diào)節(jié)和互濟，極大提升現(xiàn)有電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是本實用新型的監(jiān)控平臺構成圖；
[0022]圖2是本實用新型的直流電網(wǎng)實證系統(tǒng)圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本實用新型的作進一步詳細的描述。
[0024]附圖1所示的監(jiān)控平臺按照“站控管理層一網(wǎng)絡通訊層一現(xiàn)場設備層”三層設計，各層之間通過智能測控裝置、網(wǎng)絡設備及計算機設備互聯(lián)布局而成。
[0025]站控管理層包括:工作站、主機服務器、顯示終端和錄波終端；主機服務器具備以太網(wǎng)接口、HDMI接口、VGA接口 ；主機服務器的以太網(wǎng)接口用來連接網(wǎng)絡通訊層的以太網(wǎng)交換機，HDMI用來連接顯示終端，VGA接口用來連接工作站的顯示器;錄波終端用以太網(wǎng)單獨連接故障錄波儀。
[0026]網(wǎng)絡通訊層包括:以太網(wǎng)交換機和串口服務器；以太網(wǎng)交換機具備24個千兆以太網(wǎng)接口，連接現(xiàn)場設備層的換流站設備。串口服務器具備16個485轉(zhuǎn)以太網(wǎng)口，連接現(xiàn)場設備層的開關站。
[0027]現(xiàn)場設備層包括:主站設備、保護開關柜和錄波裝置。主站設備采用標準ModBusTCP/IP協(xié)議，通過以太網(wǎng)連接交換機，連接到主機服務器。保護開關柜包括一臺交流開關柜和三臺直流開關柜，其采用ModBus RTU協(xié)議，通過串口服務器和以太網(wǎng)交換機最后連接到主站服務器。故障錄波裝置包括一臺故障錄波儀和一臺顯示終端，采用ModBus TCP/IP協(xié)議單獨連接到錄波終端。
[0028]如附圖2所示的直流電網(wǎng)實證系統(tǒng)包括VSCl換流站、LCCl換流站、LCC2換流站、DC/DCl變換器、DC/DC2變換器、DC/DC3變換器、DC/DC4變換器、DC/DC5變換器、DC/DC6變換器、DC/DC7變換器，VSCl換流站、LCCl換流站和LCC2換流站連接三個不同的交流電網(wǎng)，DC/DC5、DC/DC6變換器連接新能源發(fā)電基地，將兩端直流轉(zhuǎn)變成三端直流，輸送到DC/DC4，DC/DC4兩個端口，其輸出電壓分別通過DC/DC2和DC/DC7升壓到電壓I和電壓2后，與母線I和母線2相連，之后通過DC/DC3和DC/DC1連接到不同的VSC I換流站、LCCl換流站和LCC2換流站，最終實現(xiàn)與三個隔離的交流電網(wǎng)互聯(lián)。
[0029]網(wǎng)絡通訊協(xié)議層的物理層接口采用10M/100M自適應以太網(wǎng)方式，默認固定端口號;通訊協(xié)議采用ModBus-TCP通訊協(xié)議。
[0030]根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)中各裝置的運行特性與優(yōu)先關系將電網(wǎng)系統(tǒng)的裝置劃分為兩個控制區(qū)，控制區(qū)I和控制區(qū)2，控制區(qū)I中的裝置啟動優(yōu)先級大于控制區(qū)2中的裝置。
[0031]監(jiān)控平臺的系統(tǒng)保護由三部分組成:第一部分裝置本身保護，第二部分平臺保護、第三部分錄波保護。
[0032]裝置本身保護由裝置本身在端口檢測出過壓、過流等故障時立即切斷端口。系統(tǒng)中開關站在系統(tǒng)過流時也會實時進行保護，切斷線路阻斷故障。
[0033]平臺保護包含操作保護和系統(tǒng)檢測保護。操作保護為對在平臺中進行的每一項操作進行再次確認，尤其是對下發(fā)的控制值，軟件后臺會將下發(fā)的控制值與當前運行模式進行檢測比較，經(jīng)過規(guī)則檢查后才進行下發(fā)，否則上報錯誤提醒。另外，平臺在模式運行過程中會實時檢測故障，如發(fā)現(xiàn)故障可及時通過“急?！眮磉M行系統(tǒng)停止。
[0034]錄波保護由錄波裝置在系統(tǒng)各主要節(jié)點進行電壓、電流的錄制，在電壓、電流波動達到故障錄波觸發(fā)閾值的時候，錄波裝置自動啟動并記錄波形。
[0035]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本實用新型的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本實用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種用于多端口多電壓等級直流電網(wǎng)實證系統(tǒng)的監(jiān)控平臺，包括:站控管理層、網(wǎng)絡通訊層和現(xiàn)場設備層;所述現(xiàn)場設備層通過所述網(wǎng)絡通訊層與所述站控管理層進行信息交互，其特征在于， 所述站控管理層包括:工作站、主機服務器、顯示終端和錄波終端;所述現(xiàn)場設備層包括:主站設備、保護開關柜和錄波裝置;所述網(wǎng)絡通訊層包括:以太網(wǎng)交換機和串口服務器；所述主站設備經(jīng)以太網(wǎng)交換機連接所述主機服務器的以太網(wǎng)接口；所述顯示終端連接所述主機服務器的HDMI接口 ；所述工作站的顯示器連接所述主機服務器的VGA接口 ；所述保護開關柜經(jīng)所述以太網(wǎng)交換機和串口服務器與所述主機服務器連接;所述錄波終端與所述錄波裝置連接。2.根據(jù)權利要求1所述的監(jiān)控平臺，其特征在于， 所述以太網(wǎng)交換機設有24個千兆以太網(wǎng)接口 ；所述串口服務器設有16個485轉(zhuǎn)以太網(wǎng)□ O3.根據(jù)權利要求2所述的監(jiān)控平臺，其特征在于， 所述保護開關柜包括交流開關柜和直流開關柜;所述16個485轉(zhuǎn)以太網(wǎng)口分別與所述交流開關柜和所述直流開關柜相連。4.根據(jù)權利要求3所述的監(jiān)控平臺，其特征在于， 所述直流電網(wǎng)實證系統(tǒng)包括VSCl換流站、LCCl換流站、LCC2換流站、DC/DC1變換器、DC/DC2變換器、DC/DC3變換器、DC/DC4變換器、DC/DC5變換器、DC/DC6變換器、DC/DC7變換器。5.根據(jù)權利要求4所述的監(jiān)控平臺，其特征在于， 所述VSCl換流站連接第一交流電網(wǎng)，所述LCCl換流站連接第二交流電網(wǎng)，所述LCC2換流站連接第三交流電網(wǎng)。6.根據(jù)權利要求5所述的監(jiān)控平臺，其特征在于，所述DC/DC5變換器的輸入端連接第一新能源發(fā)電基地，所述DC/DC5變換器的輸出端與所述DC/DC4變換器的第一輸入端相連； 所述DC/DC6變換器的輸入端連接第二新能源發(fā)電基地，所述DC/DC6變換器的輸出端與所述DC/DC4變換器的第二輸入端相連； 所述DC/DC4變換器的第一輸出端與所述DC/DC2變換器的輸入端相連； 所述DC/DC4變換器的第二輸出端與所述DC/DC7變換器的輸入端相連。7.根據(jù)權利要求6所述的監(jiān)控平臺，其特征在于， 第一母線一端連有所述DC/DC2變換器，另一端連有所述VSCl換流站； 第二母線一端連有所述DC/DC2變換器，另一端連有所述DC/DC1變換器； 所述DC/DC7變換器的輸出端連接所述DC/DC3變換器的輸入端； 所述DC/DC3變換器的輸出端連接所述LCCl換流站和所述LCC2換流站。
【文檔編號】H02J13/00GK205544584SQ201521118214
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年12月29日
【發(fā)明人】盧俊峰, 姚良忠, 楊波, 曹遠志, 莊俊, 丁杰, 吳福保, 遲永寧, 陶以彬, 許曉慧, 李官軍, 胡金杭, 崔紅芬, 李琰, 孫蔚, 王志冰, 周晨, 余豪杰, 劉歡, 鄢盛馳, 馮鑫振, 李躍龍, 朱紅保, 侯書毅, 葉季蕾, 陶瓊, 王德順, 馬鑫鑫
【申請人】中國電力科學研究院, 國家電網(wǎng)公司