基于5G的多能源融合微电网自适应协调控制与监控系统技术方案

本发明专利技术公开了基于5G的多能源融合微电网自适应协调控制与监控系统，包括就地控制与保护层、协调控制与保护层、优化控制与监测层，就地控制与保护层对微电网组成单元进行一体化监测、保护与控制；优化控制与监测层包括微网系统控制器MGCC和微网区域保护装置，微电网由并网向孤网的转换，基于并网点功率和主储能变流器PCS功率，通过微网系统控制器MGCC和模式控制器MSC完成主动离网，通过模式控制器MSC完成被动离网；就地控制与保护层通过5G网络切片与微网系统控制器MGCC和模式控制器MSC进行通信，将并网转孤网控制与相关的业务切片融合；优化控制与监控层，以实时数据调整分布式电源与储能输出功率。与储能输出功率。与储能输出功率。

【技术实现步骤摘要】
基于5G的多能源融合微电网自适应协调控制与监控系统


[0001]本专利技术涉及微电网控制
，尤其是涉及基于5G的多能源融合微电网自适应协调控制与监控系统。

技术介绍

[0002]微电网主要由分布式发电、储能、能量转换装置、监控和保护装置等汇集而成，是一个能够实现自我控制和管理的自治系统，它具备完整的发供电功能，可以有效实现系统内的能量管理。但从国内外主要工程情况来看，现有的微电网存在供电可靠性差，不能满足用户要求、总发电量中可再生能源发电占比小、智能化程度低等问题。
[0003]现有微电网基本不具备并/离网无缝切换能力，并没对传统电网和微电网进行协调优化控制，无法实现故障期间即插即用和重要负荷的不间断供电；缺乏统一的微电智能监控平台，常规的监控系统和储能变流器的控制精度和响应速度无法满足微电网的功能及性能指标的要求。而在主动配电网中，大量分布式电源、各类储能装置和主动负荷的集群接入，将引起电压分布的复杂变化。由于配电网的电抗与电阻值较为接近，分布式电源的有功功率与无功功率均对电压产生影响。分布式电源的分散性、随机波动性影响电压的稳定性，其接入和退出过程也将使电压质量受到影响。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术的不足，通过微电网中的电压协调控制和并离网切换，实现传统电网和微电网的协调优化控制和智能监控的目的，本专利技术采用如下的技术方案：基于5G的多能源融合微电网自适应协调控制与监控系统，包括就地控制与保护层、协调控制与保护层、优化控制与监测层；所述就地控制与保护层，通过运行模式控制器、测保装置、分布式发电控制器，对具体开关、线路、变压器、分布式电源控制、储能变流器（PCS）、负荷、厂用电及直流电源系统的微电网组成单元，进行一体化监测、保护与控制；所述优化控制与监测层，包括微网系统控制器MGCC和微网区域保护装置，微网系统控制器MGCC通过设置微源的控制模式及控制参数，维持微电网和电压评率稳定，微网区域保护装置为模式控制器MSC，用于微网模式切换的控制，微电网由并网向孤网的转换，包括主动离网和被动离网，主动离网是根据系统运行进行主动触发（如：外部电网检修停电，内部新能源及储能充足），被动离网是外部非计划性停电或发生故障，微电网需通过智能检测发出被动触发指令，主动离网由微网系统控制器MGCC基于并网点功率和主储能变流器PCS功率进行主动离网判断，再由模式控制器MSC进行切换；被动离网考虑到时限性由模式控制器MSC基于功率平衡情况检测并网自平衡并调节后，通过并网点功率和主储能变流器PCS功率，进行被动离网并切换；就地控制与保护层通过5G网络切片与微网系统控制器MGCC和模式控制器MSC进行通信，将并网转孤网控制与相关的业务切片融合，利用5G网络满足毫秒级通信时延需求，通过毫秒级的业务切片提高并网转孤网控制的效率；
所述优化控制与监控层，以实时数据调整分布式电源与储能输出功率，有效提高了运行计划的鲁棒性。
[0005]由于系统中存在高渗透率不稳定的分布式电源，运行模式与控制模式都十分复杂，因此，将分布式多能源融合型微电网控制划分为三层控制结构，并进行分层智能自适应协调控制，多能源融合微电网为并网型，存在并网与孤网两种运行方式。
[0006]进一步地，所述主动离网，在微网系统控制器MGCC收到主动离网指令后，进行运行模式识别，通过分析主储能变流器PCS的运行状态、并网开关状态及系统信息，确定当前微电网状态是否处于并网运行状态，若未处于并网运行状态，则反馈切换失败，否则，判断并网点功率和主储能变流器PCS功率和的绝对值是否小于阈值，若大于等于阈值，则通过调节主储能变流器PCS功率，调节并网点交换功率，然后再次进行判断，直至并网点功率和主储能变流器PCS功率和的绝对值小于阈值后，向模式控制器MSC发送模式切换指令，由模式控制器MSC进行离网切换。
[0007]进一步地，所述主动离网过程中，若并网点功率和主储能变流器PCS功率和的绝对值大于等于阈值，通过调节从储能变流器PCS的功率，调节新能源出力，当判断到调节后无效后，向模式控制器MSC发送离网模式切换指令，即通过调节从储能变流器PCS的功率，调节新能源出力，当不改变是否小于阈值的结果（不影响主储能变流器PCS功率和并网点功率）时，则发送离网模式切换指令，从而提高无缝切换的能力，提高控制精度。
[0008]进一步地，所述被动离网，当模式控制器MSC收到主动或被动离网指令时，首先进行模式识别，确认微电网当前状态，若未处于并网运行状态，则切换失败，否则，向模式控制器MSC发送模式切换指令，模式控制器MSC根据事件发生前记忆的系统功率平衡情况，检测并网自平衡校验，对于发电过剩或负载过剩的情况，通过按优先级切换储能及电源进行调节，然后，判断并网点功率和主储能变流器PCS功率和的绝对值是否小于阈值，若小于阈值，则启动被动离网策略，否则，判断是否为主动离网模式，若是，则切换失败，若不是，则表示外部电网非计划性停电或故障发生，启动被动离网策略，使微电网进入孤网模式，保证内部重要负载可靠供电。
[0009]进一步地，所述并网自平衡校验过程中，如果负载过剩，通过储能变流器PCS停分布式电源及切换负载的方式进行调节；如果发电过剩，通过先停止发电状态的储能变流器PCS，切换分布式电源进行调节。
[0010]进一步地，所述被动离网策略为断开并网点开关，同时，给储能变流器PCS发PQ控制转VF控制模式指令，转换主储能变流器PCS运行模式。
[0011]进一步地，所述5G网络切片，是将就地控制与保护层中各物理资源抽象为虚拟资源，根据虚拟化的各网元进行切片，进行配电自动化、用电信息采集、分布式电源控制、负荷控制和监控采集业务适配，实现不同业务需求的网络通信切分，基于可靠性要求，将配电自动化、分布式电源控制、负荷控制配置为专属资源，用电信息采集、监控采集配置为共享资源，逻辑上将专用网络相互隔离确保不同的切片之间业务不会相互干扰，通过分配资源，对网络切片中的虚拟网络功能和接口进行实例化和服务编排，从而将不同通信延时需求和可靠性需求的业务划分为不同的网络实体，以满足不同业务对不同带宽，可靠性和时延的需求，基于5G网络各子域（核心网、无线、传输等）间的服务等级协定进行端到端网络保障，实现网络切片在多域之间基于业务隔离的协同。
[0012]基于5G网络切片的架构功能及其在智慧电网的应用场景，可以对端到端网络分别采用eMBB（增强型移动宽带）切片、uRLLC（低时延高可靠通信）切片和mMTC（海量物联网通信）切片，且不同切片之间通过组合，实现分域的切片管理，能够分别满足对应场景的网络指标要求。智慧电网5G切片业务场景网络指标要求及切片。分布式配电自动化和精准负荷控制都要求业务高度隔离、对可靠性和时延要求敏感，对应可采用uRLLC切片实例。低压用电信息采集则要求大量的传感器连接，适用于mMTC切片实例。视频图像实时监控则是典型的大带宽需求业务，eMBB切片实例能够很好地保障带宽资源。对于分布式电源控制，因其对时延要求较高，同时业务节点覆盖面较广，可以采用u本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于5G的多能源融合微电网自适应协调控制与监控系统，包括就地控制与保护层、协调控制与保护层、优化控制与监测层，其特征在于：所述就地控制与保护层，对微电网组成单元进行一体化监测、保护与控制；所述优化控制与监测层，包括微网系统控制器MGCC和微网区域保护装置，微网系统控制器MGCC通过设置微源的控制模式及控制参数，维持微电网和电压评率稳定，微网区域保护装置为模式控制器MSC，用于微网模式切换的控制，微电网由并网向孤网的转换，包括主动离网和被动离网，主动离网由微网系统控制器MGCC基于并网点功率和主储能变流器PCS功率进行主动离网判断，再由模式控制器MSC进行切换；被动离网由模式控制器MSC基于功率平衡情况检测并网自平衡并调节后，通过并网点功率和主储能变流器PCS功率，进行被动离网并切换；就地控制与保护层通过5G网络切片与微网系统控制器MGCC和模式控制器MSC进行通信，将并网转孤网控制与相关的业务切片融合；所述优化控制与监控层，以实时数据调整分布式电源与储能输出功率。2.根据权利要求1所述的基于5G的多能源融合微电网自适应协调控制与监控系统，其特征在于：所述主动离网，在微网系统控制器MGCC收到主动离网指令后，进行运行模式识别，通过分析主储能变流器PCS的运行状态、并网开关状态及系统信息，确定当前微电网状态是否处于并网运行状态，若未处于并网运行状态，则反馈切换失败，否则，判断并网点功率和主储能变流器PCS功率和的绝对值是否小于阈值，若大于等于阈值，则通过调节主储能变流器PCS功率，调节并网点交换功率，然后再次进行判断，直至并网点功率和主储能变流器PCS功率和的绝对值小于阈值后，向模式控制器MSC发送模式切换指令，由模式控制器MSC进行离网切换。3.根据权利要求2所述的基于5G的多能源融合微电网自适应协调控制与监控系统，其特征在于：所述主动离网过程中，若并网点功率和主储能变流器PCS功率和的绝对值大于等于阈值，通过调节从储能变流器PCS的功率，调节新能源出力，当判断到调节后无效后，向模式控制器MSC发送离网模式切换指令。4.根据权利要求1所述的基于5G的多能源融合微电网自适应协调控制与监控系统，其特征在于：所述被动离网，当模式控制器MSC收到主动或被动离网指令时，首先进行模式识别，确认微电网当前状态，若未处于并网运行状态，则切换失败，否则，向模式控制器MSC发送模式切换指令，模式控制器MSC根据事件发生前记忆的系统功率平衡情况，检测并网自平衡校验，对于发电过剩或负载过剩的情况，通过按优先级切换储能及电源进行调节，然后，判断并网点功率和主储能变流器PCS功率和的绝对值是否小于阈值，若...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢知逸，裴有铭，吕文思，蒋琦，唐芳华，马锐明，
申请(专利权)人：杭州交联电气工程有限公司，
类型：发明
国别省市：