一种用于多端口多电压等级直流电网实证系统的监控平台技术方案

本实用新型专利技术提供了一种用于多端口多电压等级直流电网实证系统的监控平台，包括：站控管理层、网络通讯层和现场设备层；现场设备层通过网络通讯层与站控管理层进行信息交互；主站设备经以太网交换机连接主机服务器的以太网接口；显示终端连接主机服务器的HDMI接口；工作站的显示器连接主机服务器的VGA接口；保护开关柜经以太网交换机和串口服务器与主机服务器连接；录波终端与所述录波装置连接。本实用新型专利技术的站控管理层具备灵活的控制手段和丰富的运行监控方式，实现了直流电网的统一协调控制并能最大效率的利用新能源发电。

Monitoring platform for multi port multi voltage DC power grid demonstration system

The utility model provides a monitoring platform for multi port multi voltage DC power station control system includes: an empirical management layer, network communication layer and field device layer; field device layer through the network communication layer for information exchange and station management; Ethernet interface master device connected to the host server through Ethernet switch; the display terminal HDMI interface to connect the host server; VGA interface workstation display connected to the host server; the protection switch cabinet by Ethernet switch and serial port server and the host server connection; recording terminal connected with the recorder. The station control management layer of the utility model is provided with a flexible control method and a rich operation monitoring mode, and the utility model realizes the unified and coordinated control of the direct current power network and can utilize the new energy source to generate electricity with the maximum efficiency.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及新能源发电系统的监控，具体讲涉及一种用于多端口多电压等级直流电网实证系统的监控平台。
技术介绍
随着直流分布式电源的发展、直流用电负荷比例的增高、储能装置使用的增多以及敏感负荷对供电质量要求的提高，供用电领域采用直流方式组织电源、储能、负载及监控装置构成小型直流电网已经成为当前的重要模式，与此同时，直流电网的监控技术也越来越受到重视。目前，我国在交流电网系统的监控
已经取得很多成果，各种SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)电力监控系统在电力行业得以应用，例如ON3000、D5000。相比于交流系统，我国直流电网监控技术的研究主要集中在点对点直流输电技术和多端直流输电技术上，对直流电网输电技术研究较少，尤其是小型多电压等级多端口的直流电网的监控系统研究，主要是受限于传统的交流监控技术规范，直流系统监控目前还没有相关规范出台，不同大小直流系统采用的监控技术与规范也不尽相同，因此没有现实可靠的参考依据。此外，直流系统中不同电压等级的直流线路需要依赖DC/DC变换器来互联，因此，直流系统中电压等级越多、需要协调控制的DC/DC变换器就越多，控制就越复杂；如果直流电网中某点发生了直流短路故障，直流电网极有可能发生系统崩溃，从而导致整个电网系统中电力传输中断；同时，由于目前VSC换流器普遍没有隔离直流故障的能力，被直流电网互联的交流系统也会受到直流短路故障的影响。传统的SCADA电力监控系统如ON3000在一定情况下也适用于小型的微电网系统，但由于其硬件架设成本高以及开发费用高等原因，并不适合小型多电压等级多端口直流电网系统中推广使用。另外，其他一些基于组态开发的SCADA系统，由于平台限制功能相对较少，不能完成系统所需全部功能，因此，急需一种适用于小型多电压等级多端口直流电网监控系统的监控平台。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本技术提出了一种用于多端口多电压等级直流电网实证系统的监控平台。本技术通过如下技术方案实现：一种用于多端口多电压等级直流电网实证系统的监控平台，包括：站控管理层、网络通讯层和现场设备层；现场设备层通过所述网络通讯层与站控管理层进行信息交互，站控管理层包括：工作站、主机服务器、显示终端和录波终端；现场设备层包括：直流电网实证系统、保护开关柜和录波装置；网络通讯层包括：以太网交换机和串口服务器。直流电网实证系统中的主站设备经以太网交换机连接主机服务器的以太网接口；显示终端连接主机服务器的HDMI接口；工作站的显示器连接主机服务器的VGA接口；保护开关柜经以太网交换机和串口服务器与主机服务器连接；录波终端与录波装置连接。以太网交换机设有24个千兆以太网接口；串口服务器设有16个485转以太网口。保护开关柜包括交流开关柜和直流开关柜；16个485转以太网口分别与交流开关柜和直流开关柜相连。直流电网实证系统包括VSC1换流站、LCC1换流站、LCC2换流站、DC/DC1变换器、DC/DC2变换器、DC/DC3变换器、DC/DC4变换器、DC/DC5变换器、DC/DC6变换器、DC/DC7变换器。VSC1换流站连接第一交流电网，LCC1换流站连接第二交流电网，LCC2换流站连接第三交流电网。第一新能源发电基地连接DC/DC5变换器的输入端，DC/DC5变换器的输出端与DC/DC4变换器的第一输入端相连；第二新能源发电基地连接DC/DC6变换器的输入端，DC/DC6变换器的输出端与DC/DC4变换器的第二输入端相连；DC/DC4变换器的第一输出端与DC/DC2变换器的输入端相连；DC/DC4变换器的第二输出端与DC/DC7变换器的输入端相连。第一母线一端连有DC/DC2变换器，另一端连有VSC1换流站；第二母线一端连有DC/DC2变换器，另一端连有DC/DC1变换器；DC/DC7变换器的输出端连接DC/DC3变换器的输入端；DC/DC3变换器的输出端连接LCC1换流站和LCC2换流站。与最接近的现有技术比，本技术具有如下有益效果：1、本技术将多条直流线路在直流侧互联形成直流电网实证系统，实现对整个直流电网系统中各个站点进行数据监控、协调控制和系统综合保护。2、本技术直流电网系统中使用VSC换流站、LCC换流站和DC/DC变换器，实现了不同电压等级的互联控制。3、本技术的站控管理层具备灵活的控制手段和丰富的运行监控方式，实现了直流电网的统一协调控制并能最大效率的利用新能源发电。4、本技术实现实现广域内交、直流电网的互联和互补，实现了广域功率的调节和互济，极大提升现有电力系统运行稳定性。附图说明图1是本技术的监控平台构成图；图2是本技术的直流电网实证系统图。具体实施方式下面结合附图对本技术的作进一步详细的描述。附图1所示的监控平台按照“站控管理层--网络通讯层--现场设备层”三层设计,各层之间通过智能测控装置、网络设备及计算机设备互联布局而成。站控管理层包括：工作站、主机服务器、显示终端和录波终端；主机服务器具备以太网接口、HDMI接口、VGA接口；主机服务器的以太网接口用来连接网络通讯层的以太网交换机，HDMI用来连接显示终端，VGA接口用来连接工作站的显示器；录波终端用以太网单独连接故障录波仪。网络通讯层包括：以太网交换机和串口服务器；以太网交换机具备24个千兆以太网接口，连接现场设备层的换流站设备。串口服务器具备16个485转以太网口，连接现场设备层的开关站。现场设备层包括：主站设备、保护开关柜和录波装置。主站设备采用标准ModBusTCP/IP协议，通过以太网连接交换机，连接到主机服务器。保护开关柜包括一台交流开关柜和三台直流开关柜，其采用ModBusRTU协议，通过串口服务器和以太网交换机最后连接到主站服务器。故障录波装置包括一台故障录波仪和一台显示终端，采用ModBusTCP/IP协议单独连接到录波终端。如附图2所示的直流电网实证系统包括VSC1换流站、LCC1换流站、LCC2换流站、DC/DC1变换器、DC/DC2变换器、DC/DC3变换器、DC/DC4变换器、DC/DC5变换器、DC/DC6变换器、DC/DC7变换器，VSC1换流站、LCC1换流站和LCC2换流站连接三个不同的交流电网，DC/DC5、DC/DC6变换器连接新能源发电基地，将两端直流转变成三端直流，输送到DC/DC4，DC/DC4两个端口，其输出电压分别通过DC/DC2和DC/DC7升压到电压1和电压2后，与母线1和母线2相连，之后通过DC/DC3和DC/DC1连接到不同的VSC1换流站、LCC1换流站和LCC2换流站，最终实现与三个隔离的交流电网互联。网络通讯协议层的物理层接口采用10M/100M自适应以太网方式，默认固定端口号；通讯协议采用ModBus-TCP通讯协议。根据电网系统中各装置的运行特性与优先关系将电网系统的装置划分为两个控制区，控制区1和控制区2，控制区1中的装置启动优先级大于控制区2中的装置。监控平台的系统保护由三部分组成：第一部分装置本身保护，第二部分平台保护、第三部分录波保护。装置本身本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于多端口多电压等级直流电网实证系统的监控平台，包括：站控管理层、网络通讯层和现场设备层；所述现场设备层通过所述网络通讯层与所述站控管理层进行信息交互，其特征在于，所述站控管理层包括：工作站、主机服务器、显示终端和录波终端；所述现场设备层包括：主站设备、保护开关柜和录波装置；所述网络通讯层包括：以太网交换机和串口服务器；所述主站设备经以太网交换机连接所述主机服务器的以太网接口；所述显示终端连接所述主机服务器的HDMI接口；所述工作站的显示器连接所述主机服务器的VGA接口；所述保护开关柜经所述以太网交换机和串口服务器与所述主机服务器连接；所述录波终端与所述录波装置连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于多端口多电压等级直流电网实证系统的监控平台，包括：站控管理层、网络通讯层和现场设备层；所述现场设备层通过所述网络通讯层与所述站控管理层进行信息交互，其特征在于，所述站控管理层包括：工作站、主机服务器、显示终端和录波终端；所述现场设备层包括：主站设备、保护开关柜和录波装置；所述网络通讯层包括：以太网交换机和串口服务器；所述主站设备经以太网交换机连接所述主机服务器的以太网接口；所述显示终端连接所述主机服务器的HDMI接口；所述工作站的显示器连接所述主机服务器的VGA接口；所述保护开关柜经所述以太网交换机和串口服务器与所述主机服务器连接；所述录波终端与所述录波装置连接。2.根据权利要求1所述的监控平台,其特征在于，所述以太网交换机设有24个千兆以太网接口；所述串口服务器设有16个485转以太网口。3.根据权利要求2所述的监控平台,其特征在于，所述保护开关柜包括交流开关柜和直流开关柜；所述16个485转以太网口分别与所述交流开关柜和所述直流开关柜相连。4.根据权利要求3所述的监控平台,其特征在于，所述直流电网实证系统包括VSC1换流站、LCC1换流站、LCC2换流站、DC/DC1变换器、DC/DC2变换器、DC/DC3变换...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢俊峰，姚良忠，杨波，曹远志，庄俊，丁杰，吴福保，迟永宁，陶以彬，许晓慧，李官军，胡金杭，崔红芬，李琰，孙蔚，王志冰，周晨，余豪杰，刘欢，鄢盛驰，冯鑫振，李跃龙，朱红保，侯书毅，叶季蕾，陶琼，王德顺，马鑫鑫，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32