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CN102916484A - 基于iec61850协议的分布式一体化电源系统 - Google Patents

基于iec61850协议的分布式一体化电源系统 Download PDF

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CN102916484A CN2012103781545A CN201210378154A CN102916484A CN 102916484 A CN102916484 A CN 102916484A CN 2012103781545 A CN2012103781545 A CN 2012103781545A CN 201210378154 A CN201210378154 A CN 201210378154A CN 102916484 A CN102916484 A CN 102916484A
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郭占栋
于士友
孙健
王宁
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QINGDAO HARDHITTER ELECTRIC Co Ltd
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QINGDAO HARDHITTER ELECTRIC Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种基于IEC61850协议的分布式一体化电源系统，它包括控制系统、电网、电池系统和负载，电网通过控制系统为负载供电和为电池系统充电，当电网故障或停电时，由电池系统通过控制系统为负载供电；它还包括新能源电源系统和电动汽车充电电源系统，新能源电源系统、电动汽车充电电源系统与电网及电池系统并联接入控制系统；本发明整合了各站用电源系统、新能源电源系统及电动汽车充电电源系统，使一体化电源系统成为一个具有发电、供电、储能、馈能的分布式能源管理系统，能量在各个系统间有效的流动、利用，大大提高了能源利用率，降低了损耗。

Description

基于IEC61850协议的分布式一体化电源系统
技术领域
本发明属于变电站的电源管理系统技术领域，具体涉及一种基于IEC61850协议的电源系统。
背景技术
数字化变电站技术是变电站自动化技术发展中具有里程碑意义的一次变革，对变电站自动化系统的各方面将产生深远的影响。数字化变电站三个主要的特征就是“一次设备智能化，二次设备网络化，符合IEC61850标准”，即数字化变电站内的信息全部做到数字化，信息传递实现网络化，通信模型达到标准化，使各种设备和功能共享统一的信息平台。这使得数字化变电站在系统可靠性、经济性、维护简便性方面均比常规变电站有大幅度提升。
数字化变电站也对站用电源系统提出了智能化、网络化的需求，一体化电源系统应运而生。但是目前市场上的一体化电源系统都是将原有的直流系统、交流系统、通信电源系统、UPS电源系统进行简单组合，图1为现有技术变电站用一体化电源系统示意图，主要是在原来各站用电源系统的后端加入一层，添加一个一体化主监控单元，监控各站用电源系统主监控单元，再通过IEC61850协议转换单元进行协议转换接入变电站网络系统。由于添加了一层监控网络以及通信总线繁多，复杂性较高，可靠性较低，而且IEC61850协议通过协议转换单元实现，智能化、网络化程度较低。图2为现有技术变电站用一体化电源系统能量流示意图，逆变电源模块、通信电源模块等直接挂接到直流输出母线上，节省了其他站用电源系统的蓄电池组。但能量还是单向流动，能耗并没有降低，而且智能化程度较低，互动性较差。
发明内容
为了克服现有技术领域存在的上述缺陷，本发明的目的在于，提供一种基于IEC61850协议的分布式一体化电源系统，解决现有变电站用一体化电源系统的智能化、网络化程度较低，能耗大，互动性较差的问题。
本发明提供的基于IEC61850协议的分布式一体化电源系统，它包括控制系统、电网、电池系统和负载，电网通过控制系统为负载供电和为电池系统充电，当电网故障或停电时，由电池系统通过控制系统为负载供电；它还包括新能源电源系统和电动汽车充电电源系统，新能源电源系统、电动汽车充电电源系统与电网及电池系统并联接入控制系统；所述新能源电源系统通过控制系统为负载供电、给电池系统和电动汽车充电电源系统充电，新能源电源系统通过控制系统的电网逆变器将富余能量回馈给电网；所述新能源电源系统和电网共同为负载供电、为电池系统和电动汽车电源系统充电；当电网故障或停电时，由新能源电源系统、电池系统和电动汽车充电电源系统共同为负载供电；所述控制系统包括后台设备、主监控、子监控、通信总线和监控单元、电源模块，所述后台设备通过后台通信总线与主监控连接，所述主监控、子监控、监控单元、电源模块都连接在同一条通信总线上；所述子监控为直流电源监控、交流电源监控、通信电源监控、逆变电源监控，上述任意几种子监控并联与通信总线连接；所述主监控内置IEC61850协议；所述各子监控为热接入，并且与主监控冗余备份。
本发明提供的基于IEC61850协议的分布式一体化电源系统，其有益效果在于，采用现场总线技术，主监控直接与子监控通信，子监控可以热接入，与主监控冗余备份，主监控内置IEC61850协议，直接接入变电站网络系统，大大提高了系统的可靠性、智能化与网络化程度；整合了风能、太阳能等新能源电源系统及电动汽车充电电源系统，使一体化电源系统成为一个具有发电、供电、储能、馈能的分布式能源管理系统，能量在各个系统间有效的流动、利用，大大提高了能源利用率，降低了损耗。
附图说明
图1是现有技术变电站用一体化电源系统示意图；
图2是现有技术变电站用一体化电源系统能量流示意图；
图3是本发明实施例的控制系统结构示意图；
图4是本发明实施例的能量流示意图。
图中标注：
1.后台设备；2.主监控；3.子监控；4.监控单元、电源模块；5.通信总线。
具体实施方式
下面参照附图，结合一个实施例，对本发明提供的基于IEC61850协议的分布式一体化电源系统进行详细的说明。
实施例
参照图3-图4，本发明的基于IEC61850协议的分布式一体化电源系统，它包括控制系统、电网、电池系统和负载，电网通过控制系统为负载供电和为电池系统充电，当电网故障或停电时，由电池系统通过控制系统为负载供电；它还包括新能源电源系统和电动汽车充电电源系统，新能源电源系统、电动汽车充电电源系统与电网及电池系统并联接入控制系统；所述新能源电源系统通过控制系统为负载供电、给电池系统和电动汽车充电电源系统充电，新能源电源系统通过控制系统的电网逆变器将富余能量回馈给电网；所述新能源电源系统和电网共同为负载供电、为电池系统和电动汽车电源系统充电；当电网故障或停电时，由新能源电源系统、电池系统和电动汽车充电电源系统共同为负载供电；所述控制系统包括后台设备1、主监控2、子监控3、通信总线5和监控单元、电源模块4，所述后台设备1通过后台通信总线与主监控2连接，所述主监控2、子监控3、监控单元、电源模块4都连接在同一条通信总线5上；所述子监控3为直流电源监控、交流电源监控、通信电源监控、逆变电源监控，上述任意几种子监控3并联与通信总线5连接；所述主监控2内置IEC61850协议；所述各子监控3为热接入，并且与主监控2冗余备份。
主监控2发出主要的系统控制指令，通过特定的数据帧位通过通信总线5通知子监控3，子监控3仅对通信总线5上的数据进行侦听和显示，不对通信总线5发出控制命令，子监控3在侦听不到主监控2的工作帧位时，将自动履行子监控3的控制职责，显示监控单元、电源模块4的状态，数据传输效率明显提高；主监控2、子监控3、所有的监控单元、电源模块4都连接在同一条现场总线5上，直接进行数据共享通信；主监控2内置IEC61850协议，直接通过网络接口接入变电站网络系统。
主监控2通过通信总线5检测控制各电源系统、模块等的工作状态，新能源电源系统输出、直流电源模块输出、电池系统输入、通信电源模块输入、逆变电源模块输入、并网逆变器输入、电动汽车充电电源系统输入及直流馈线并联在一起，并网逆变器的输出与电网并联在一起。本发明不但整合了原有各站用电源系统，还扩展了新能源电源系统及电动汽车充电电源系统，使一体化电源系统成为一个具有发电、供电、储能、馈能的分布式能源管理系统。当新能源电源系统能量充足时，新能源电源系统给负载提供能量及给电池系统和电动汽车充电电源系统充电，如果新能源电源系统还有富余能量，则通过控制系统的并网逆变器将能量回馈给电网，当新能源电源系统能量不足时，则由新能源电源系统和电网共同为负载供电和给电池系统、电动汽车充电电源系统充电，当电网故障或停电时，由新能源电源系统、电池系统、电动汽车充电电源系统共同为负载供电，而且还可以通过扩展电池组，组成储能系统，使能量在各个系统间有效的流动、利用，大大提高了能源利用率，降低了损耗。
系统智能分析电网状态、新能源电源系统供电状态、环境状态及电池系统状态，进而选用优化的电池组充放电算法、充放电参数，对电池进行充电。可以通过人工预设电网的“尖平谷峰”时间段，系统优先在用电低谷时间段对电池系统进行均衡活化充电，提高电网电能的利用率；结合三种方式(实时分析监测，根据历史数据自动学习，预设参数)分析新能源电源系统的供能状态，优先使用新能源电源系统对电池系统进行充电；实时监测记录环境温度，通过学习分析得出电池充电的最佳时间点，并对充电参数进行温度补偿；对电池组状态进行智能分析，计算当前电池的容量、健康状态，优化充电参数。

Claims (7)

1.一种基于IEC61850协议的分布式一体化电源系统，它包括控制系统、电网、电池系统和负载，电网通过控制系统为负载供电和为电池系统充电，当电网故障或停电时，由电池系统通过控制系统为负载供电，其特征在于：它还包括新能源电源系统和电动汽车充电电源系统，新能源电源系统、电动汽车充电电源系统与电网及电池系统并联接入控制系统。
2.根据权利要求1所述的基于IEC61850协议的分布式一体化电源系统，其特征在于：新能源电源系统通过控制系统为负载供电、给电池系统和电动汽车充电电源系统充电，新能源电源系统通过控制系统的电网逆变器将富余能量回馈给电网。
3.根据权利要求1所述的基于IEC61850协议的分布式一体化电源系统，其特征在于：新能源电源系统和电网共同为负载供电、为电池系统和电动汽车电源系统充电。
4.根据权利要求1所述的基于IEC61850协议的分布式一体化电源系统，其特征在于：当电网故障或停电时，由新能源电源系统、电池系统和电动汽车充电电源系统共同为负载供电。
5.根据权利要求1所述的基于IEC61850协议的分布式一体化电源系统，其特征在于：所述控制系统包括后台设备、主监控、子监控、通信总线和监控单元、电源模块，所述后台设备通过后台通信总线与主监控连接，所述主监控、子监控、监控单元、电源模块都连接在同一条通信总线上。
6.根据权利要求5所述的基于IEC61850协议的分布式一体化电源系统，其特征在于：所述子监控为直流电源监控、交流电源监控、通信电源监控、逆变电源监控，上述任意几种子监控并联与通信总线连接。
7.根据权利要求5或6所述的基于IEC61850协议的分布式一体化电源系统，其特征在于：所述主监控内置IEC61850协议；所述各子监控为热接入，并且与主监控冗余备份。
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