基于IEC 61850的微電網能量管理系統的設計與應用

樊東亮 白俊平 朱春穎 聞娜 黃亮 王健

摘 要：隨著近幾年社會經濟對能源需求量的增大，對環境保護意識的增強，分布式新型能源發展較為迅猛。由于標準不統一，不同廠商生產的設備間無法互聯，造成能量管理混亂。針對這一問題，該文提出一種基于IEC 61850標準的微電網能量管理系統可行性設計方案。該設計方案采用三層網絡通信體系，構建統一IEC 61850模型，實現對分布式電源、儲能、負荷及開關設備進行管理監控。運行表明，該方案設計合理、安全、可靠，實現了對微電網的管理效率和水平的提高。

關鍵詞：微電網 管理系統 設計

中圖分類號：TM61 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）01（b）-00-02

微電網（Micro-Grid）是一種集合了分布式電源、負荷、儲能系統和控制裝置等的新興網絡結構[1]。目前由于分布式電源控制設備生產廠家不同，導致通信數據接口不一致，一直成為微電網能量管理系統走向集成化的重要瓶頸。隨著IEC 61850通信標準的引入，成為解決此項問題的重要途徑。

國際電工委員會制定了IEC 61850數字化變電站自動化系統的國際標準，它規范了數據的命名、數據定義、設備行為、設備的自描述特征和通用配置語言[2，3]。隨著IEC 61850 逐步成熟和廣泛應用，其技術已推廣到微電網控制系統當中[4，5]。

1 系統通信設計

此設計通信網絡采用三層網絡通信體系，主要包括微網主站層、協議轉換層、微網設備層。系統通信結構圖如圖1所示。

微電網設備層主要包括風力發電機、光伏陣列、儲能電池等能源設備。由于每種設備廠商不同，都有單獨的通信協議，造成同主站系統設備數據交換困難，協議轉換層采用協議轉換服務器和交換機實現底層設備同主站設備之間通信。該系統通信采用C/S（客戶機/服務器）通信方式，服務器采用雙機冗余熱備用，為微電網的數據管理和應用奠定了堅實的基礎。

2 系統建模方法

該設計根據IEC 61850標準定義規范，針對不同邏輯設備建立相關模型。圖2以微電網中光伏發電單元為例，介紹微電網發電設備的建模方法。光伏電站邏輯設備對應PVLD，MMXU為電氣測量邏輯節點，主要測量頻率、總有功功率、總無功功率、線電壓、相電壓、相電流等電氣參數[6]。

3 系統軟件設計

微電網能量管理系統能夠實現對微電網中各分布式電源的控制調節、“四遙”等功能。該系統平臺主要由系統管理、高級應用和運行監控三大部分組成。

（1）系統管理主要實現對管理人員權限設置，設備添加、刪除及修改，網絡拓撲圖形管理，網絡接口設置等功能。

（2）高級應用主要包含數據預測、數據分析和優化管理三方面，系統可根據上傳數據信息預測短期風、光設備發電量、需求側負荷及電價等功能；微電網優化能量經濟調度通過對歷史數據和實時數據進行分析，做出科學的評估預測，調整能量調度策略，優化運行方式，實現風光儲供合理經濟運行。

（3）運行監控模塊主要實現設備運行狀態監控、故障異常報警、通信狀態監測等功能。

4 結語

該文詳細闡述了IEC 61850標準、系統通信結構組成、系統設備建模方法及能量管理系統軟件設計，通過利用IEC 61850標準優勢構建微電網能量管理系統，從而大大提升了微電網能量管理系統的工作效率和經濟成本，運行表明，該方案具有較高的實際應用價值。

參考文獻

[1] 劉美珺.微電網技術研巧現狀與發展前景概述[J].科技創新與應用，2015（27）：200.

[2] 陳安偉.IEC 61850在變電站中的工程應用[M].北京：中國電力出版社，2012.

[3] IEC.IEC 61850 Communication networks and systems in substations[S].Geneva，Switzerland：IEC，2003.

[4] 張鐵峰，苗慧鵬，辛紅汪，等.基于IEC 61850 的光伏監控系統設計[J].電力信息與通信技術，2014，12（1）：60-64.

[5] 蹇芳，李建泉，吳小云.基于IEC61850標準的微電網監控系統[J].大功率變流技術，2012（2）：26-29.

[6] 趙妍.基于IEC61850保護測控裝置的建模與通信[D].南京郵電大學，2013.