專利名稱：一種用于城市電網(wǎng)的能源管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于城市電網(wǎng)的能源管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著城市居民對于電力需求的不斷攀升和主網(wǎng)電網(wǎng)供電能力的有限性，對于提供電力能源的電網(wǎng)營運商、工業(yè)企業(yè)及居民都提出了新的挑戰(zhàn)。盡可能以高效可持續(xù)的方式使用電力成為了當(dāng)務(wù)之急。高效可持續(xù)的方式使用電力是建立在有效的能源管理系統(tǒng)上的。該能源管理系統(tǒng)，不僅要保證城市電網(wǎng)的安全供電，還要求向電力用戶提供高質(zhì)量的電力能源，既保證電力用戶在使用電力過程中的電壓穩(wěn)定，實現(xiàn)電網(wǎng)電壓和發(fā)電量統(tǒng)一控制，減少負荷端在電力使用過程中產(chǎn)生的無功功率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于城市電網(wǎng)的能源管理系統(tǒng)。其能夠?qū)μ岣叱鞘须娋W(wǎng)的控制技術(shù)水平。解決了電網(wǎng)電壓和發(fā)電量統(tǒng)一控制的問題。實現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是一種用于城市電網(wǎng)的能源管理系統(tǒng)，包括主網(wǎng)能源管理系統(tǒng)、主網(wǎng)電力數(shù)據(jù)庫、分區(qū)能源管理系統(tǒng)、分區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫、發(fā)電站、變電站和負荷端，所述主網(wǎng)電力數(shù)據(jù)庫連接所述主網(wǎng)能源管理系統(tǒng)和若干分區(qū)能源管理系統(tǒng)，所述分區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫分別連接分區(qū)所述能源管理系統(tǒng)、所述發(fā)電站、所述變電站和所述負荷端，所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)統(tǒng)一控制所述發(fā)電站和所述變電站。進一步的，所述分區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫還連接了分布式電能源發(fā)電系統(tǒng)和低壓電網(wǎng)能源
管理系統(tǒng)。進一步的，所述變電站內(nèi)裝有動態(tài)無功補償裝置、電容器、電抗器和靜止同步補償器。進一步的，所述發(fā)電站上裝有勵磁裝置和調(diào)速裝置。進一步的，所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)內(nèi)置混成控制器。采用了本發(fā)明的一種用于城市電網(wǎng)的能源管理系統(tǒng)的技術(shù)方案，即包括主網(wǎng)能源管理系統(tǒng)和分區(qū)能源管理系統(tǒng)組成的，并由所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)統(tǒng)一控制所述發(fā)電站和所述變電站的技術(shù)方案。其技術(shù)效果是解決了電網(wǎng)電壓和發(fā)電量統(tǒng)一控制的問題


圖I為本發(fā)明的一種用于城市電網(wǎng)的能源管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式請參閱圖1，為了能更好地對本發(fā)明的技術(shù)方案進行理解，下面通過具體地實施例，并結(jié)合附圖進行詳細地說明請參閱圖1，城市電網(wǎng)一般是由主網(wǎng)、分區(qū)電網(wǎng)和低壓電網(wǎng)組成的三級電網(wǎng)。對應(yīng)地，建立了本發(fā)明的一種用于城市電網(wǎng)的能源管理系統(tǒng)也采取了分層式的結(jié)構(gòu)，對應(yīng)建立了主網(wǎng)能源管理系統(tǒng)I、分區(qū)能源管理系統(tǒng)2和低壓電網(wǎng)能源管理系統(tǒng)3的三級分層能源管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，只有所述主網(wǎng)能源管理系統(tǒng)I和所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)2的兩級能源管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也是可以的。這樣設(shè)計使所述能源管理系統(tǒng)具有總體控制目標(biāo)分層實現(xiàn)的鮮明特點，所述主網(wǎng)能源管理系統(tǒng)I連接主網(wǎng)SCADA系統(tǒng)(Supervisory Control And DataAcquisition，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))，所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)2連接分區(qū)電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)所述主網(wǎng)能源管理系統(tǒng)I與所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)2分別裝載主網(wǎng)分析處理軟件和分區(qū)電網(wǎng)處理軟件，這樣設(shè)計的目的在于提高所述能源管理系統(tǒng)調(diào)控的快速性和有效性，并降低了數(shù)據(jù)庫和分析處理軟件的復(fù)雜性。本發(fā)明的一種用于城市電網(wǎng)的能源管理系統(tǒng)，包括主網(wǎng)能源管理系統(tǒng)I、主網(wǎng)電力數(shù)據(jù)庫10、分區(qū)能源管理系統(tǒng)2、分區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫20、發(fā)電站21、變電站22和負荷端23，所述主網(wǎng)電力數(shù)據(jù)庫10連接所述主網(wǎng)能源管理系統(tǒng)I和若干分區(qū)能源管理系統(tǒng)2，實現(xiàn)所述主網(wǎng)能源管理系統(tǒng)I和所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)2之間的數(shù)據(jù)共享。所述分區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)20還分別連接分區(qū)所述能源管理系統(tǒng)2、所述發(fā)電站21、所述 變電站22和所述負荷端23。一般來說，所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)2下還連接了若干低壓電網(wǎng)能源管理系統(tǒng)3和分布式能源發(fā)電系統(tǒng)24。所述分布式能源發(fā)電系統(tǒng)24主要包括太陽能、風(fēng)能、沼氣等發(fā)電系統(tǒng)。這樣所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)2、所述發(fā)電站21、所述變電站22、所述負荷端23和所述分布式能源發(fā)電系統(tǒng)24可通過所述分區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫20實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。其中，所述負荷端23的負載將對整個電網(wǎng)的電壓的穩(wěn)定有著嚴格的要求，同時所述負荷端23也要求減少在電力使用過程中產(chǎn)生的無功功率。所述發(fā)電站21、所述變電站22和所述分布式能源發(fā)電系統(tǒng)24都是由所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)2統(tǒng)一控制的。其中，通過所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)2對所述變電站22的控制，實現(xiàn)對分區(qū)電網(wǎng)電壓的調(diào)節(jié)。通過所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)2對所述發(fā)電站21的控制，實現(xiàn)對分區(qū)電網(wǎng)發(fā)電量的調(diào)節(jié)。本實施例中，所述變電站22內(nèi)裝有動態(tài)無功補償裝置(SVC)、電容器、電抗器和靜止同步補償器(STACOM)等柔性交流輸電設(shè)備。當(dāng)所述靜止同步補償器輸入端接有電源或儲能裝置時，所述靜止同步補償器的輸出端可以獨立發(fā)出或吸收可控的有功和無功功率；它可在如下方面改善電力系統(tǒng)功能動態(tài)電壓控制，功率振蕩阻尼，暫態(tài)穩(wěn)定，電壓閃變控制等。所述動態(tài)無功補償裝置能夠有效解決各種負載所產(chǎn)生的無功沖擊，使電網(wǎng)電壓波動明顯改善，功率因數(shù)明顯提高，并有效降低電力的線損。通過所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)2可以通過對上述柔性交流輸電設(shè)備實現(xiàn)對分區(qū)電網(wǎng)的自動電壓控制(AVC)。所述發(fā)電站21內(nèi)設(shè)置勵磁裝置和調(diào)速裝置，所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)2可以通過對所述勵磁裝置和所述調(diào)速裝置的控制，實現(xiàn)自動發(fā)電量控制(AGC)。當(dāng)然，所述主網(wǎng)能源管理系統(tǒng)I和所述低壓電網(wǎng)能源管理系統(tǒng)3也可連接有所述發(fā)電站、所述變電站和所述負荷端和所述分布式能源發(fā)電系統(tǒng)。所述主網(wǎng)能源管理系統(tǒng)I上連接的所述發(fā)電站、所述變電站和所述負荷端和所述分布式能源發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成均屬于所述主網(wǎng)能源管理系統(tǒng)上連接的其它外部系統(tǒng)11。其中所述主網(wǎng)能源管理系統(tǒng)I、所述分區(qū)能源管理系2和所述低壓電網(wǎng)能源管理系統(tǒng)3都內(nèi)置混成控制器，下面僅以所述分區(qū)能源管理系2內(nèi)安裝的混成控制器為例進行說明。所述分區(qū)能源管理系2內(nèi)安裝的混成控制器以實現(xiàn)對所述發(fā)電站21、所述變電站22和所述負荷端23、所述分布式能源發(fā)電系統(tǒng)24，以及所述變電站22內(nèi)的動態(tài)無功補償裝置、電容器、電抗器和靜止同步補償器等設(shè)備的混成控制。所述混成控制器是一種基于混成自動控制理論而設(shè)計的控制器，所述混成自動控制理論是一種事件驅(qū)動的自動控制理論，其控制指令直接響應(yīng)于事件并以消除這一事件為目的。所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)2在安裝了所述混成控制器以后，可以在所述分區(qū)電網(wǎng)經(jīng)受擾動的情況下，對其進行緊急控制，防止電壓崩潰、抑制低頻振蕩。同時所述混成控制器2可通過所述客戶終端2的瀏覽器上實現(xiàn)連續(xù)潮流計算/安全域的可視化，實現(xiàn)對所述分區(qū)電網(wǎng)運行狀態(tài)在線實時監(jiān)視和控制，提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定水平，從而有效提高電網(wǎng)的安全性。并有效降低電網(wǎng)調(diào)度/運行人員的工作強度，提高電力調(diào)節(jié)的品質(zhì)與精度，改善電力的 調(diào)節(jié)效果。在所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)2內(nèi)置混成控制器后通過混成自動控制，可以實現(xiàn)對所述分區(qū)電網(wǎng)內(nèi)實現(xiàn)對所述發(fā)電站21、所述變電站22和所述負荷端23、發(fā)電站21、變電站22和負荷端23、所述分布式能源發(fā)電系統(tǒng)24，以及所述變電站22內(nèi)的高壓動態(tài)無功補償裝置、電容器、電抗器和靜止同步補償器等設(shè)備實行統(tǒng)一、自動的調(diào)控，從而構(gòu)建所述分區(qū)電網(wǎng)多目標(biāo)趨優(yōu)閉環(huán)自動控制的自動化系統(tǒng)，解決了有功和無功潮流的統(tǒng)一控制問題，實現(xiàn)對分區(qū)電網(wǎng)的OPF (優(yōu)化潮流)的在線控制，有利于實現(xiàn)整個分區(qū)電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、運行質(zhì)量及經(jīng)濟性能的全面提升。實現(xiàn)了覆蓋全電網(wǎng)的有功無功協(xié)同控制與調(diào)節(jié)。保證了分區(qū)電網(wǎng)安全穩(wěn)定和優(yōu)質(zhì)運行。這樣，所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)2通過充分利用所述分區(qū)電網(wǎng)的所述發(fā)電站21、所述能源發(fā)電系統(tǒng)24，所述變電站22內(nèi)的所述動態(tài)無功補償裝置、靜止同步補償器等柔性交流輸電設(shè)備，在保證分區(qū)電網(wǎng)和主網(wǎng)電壓合格的基礎(chǔ)上通過所述無功補償設(shè)備的協(xié)調(diào)。所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)2對所述分區(qū)電網(wǎng)的分區(qū)優(yōu)化控制，使所述分區(qū)電網(wǎng)有充足柔性交流輸電設(shè)備，提高所述低壓電網(wǎng)和所述負荷端23的電壓安全穩(wěn)定裕度，增強所述分區(qū)電網(wǎng)承受事故的能力，實現(xiàn)無功電壓的分層分區(qū)就地平衡，保證所述分區(qū)電網(wǎng)電壓水平在合理范圍內(nèi)。實現(xiàn)了所述分區(qū)電網(wǎng)中覆蓋輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)無功電壓智能協(xié)同運行控制。另外一方面，所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)2上使用所述混成控制器，可以提高分區(qū)電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性。提高分區(qū)電網(wǎng)的電能質(zhì)量水平，有效降低電力在所述分區(qū)電網(wǎng)內(nèi)的網(wǎng)損，提高電網(wǎng)的電壓合格率，減少額外無功補償設(shè)備的投資。提高分區(qū)電網(wǎng)的控制技術(shù)水平。解決了有功和無功潮流的統(tǒng)一控制問題。同時考慮電壓和頻率兩方面因素的影響，實現(xiàn)了 AGC與AVC協(xié)同動作和在線協(xié)調(diào)有功、無功多目標(biāo)優(yōu)化。所述主網(wǎng)能源管理系統(tǒng)I、所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)2和所述低壓電網(wǎng)能源管理系統(tǒng)3內(nèi)還裝有RTDS (Real Time Digital Simulator,實時數(shù)字仿真儀)。在所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)2上，所述RTDS作為所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)2上的電壓無功自動控制實時仿真平臺，為所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)對2所述分區(qū)電網(wǎng)實施AVC管理和AGC管理奠定了技術(shù)支撐和測試平臺。這有利于充分利用電力系統(tǒng)中的各種無功資源，更合理進行無功補償，在保證電壓合格的基礎(chǔ)上通過無功的上下協(xié)調(diào)、分區(qū)優(yōu)化、地調(diào)范圍內(nèi)無功電壓的控制，從而保證系統(tǒng)有充足的動態(tài)無功儲備，增強電網(wǎng)承受事故的能力，同時減輕廠站運行人員勞動強度，提高控制質(zhì)量、精確度、速度和效果。同時有利于分區(qū)電網(wǎng)內(nèi)電廠機組之間無功出力分配合理，充分利用發(fā)、供電側(cè)的無功資源，實現(xiàn)無功的上下協(xié)調(diào)、分區(qū)優(yōu)化，電網(wǎng)分層分區(qū)間無功潮流交換減少，盡可能降低電網(wǎng)網(wǎng)損，以取得經(jīng)濟效益。本發(fā)明的一種用于城市電網(wǎng)的能源管理系統(tǒng)是針對的是電力系統(tǒng)本質(zhì)上所具有的管理與調(diào)控的分層性、“事件”發(fā)生和控制指令發(fā)出的離散性與所述發(fā)電站、負載和柔性輸電設(shè)備等底層元件在運行狀態(tài)變化的連續(xù)性之間的矛盾而造成的問題，將混成系統(tǒng)器運用于能源管理系統(tǒng)中，本發(fā)明的能源管理系統(tǒng)具有能夠處理大規(guī)模、復(fù)雜、非線性、多目標(biāo)優(yōu)化、離散和連續(xù)狀態(tài)相結(jié)合的多維混成系統(tǒng)的能力，其成功實施將使得電力系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)、安全穩(wěn)定和節(jié)能降耗三重目標(biāo)優(yōu)化或準優(yōu)化的構(gòu)想成為可能。所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)2通過所述混成控制器，以及所述發(fā)電站21、所述變電站22和所述分布式能源發(fā)電系統(tǒng)24的連接，將AVC和AGC集成在一個統(tǒng)一的平臺之上，在實際操作過程中可以同時考慮電壓和頻率兩方面因素的影響，避免了電壓和頻率調(diào)整分別進行調(diào)整時有可能出現(xiàn)的矛盾現(xiàn)象。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變 化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于城市電網(wǎng)的能源管理系統(tǒng)，其特征在于所述能源管理系統(tǒng)，包括主網(wǎng)能源管理系統(tǒng)(I)、主網(wǎng)電力數(shù)據(jù)庫(10)、分區(qū)能源管理系統(tǒng)(2)、分區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(20)、發(fā)電站(21)、變電站(22)和負荷端(23)，所述主網(wǎng)電力數(shù)據(jù)庫(10)連接所述主網(wǎng)能源管理系統(tǒng)(I)和若干分區(qū)能源管理系統(tǒng)(2)，所述分區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(20)分別連接所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)(2)、所述發(fā)電站(21)、所述變電站(22)和所述負荷端(23)，所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)(2 )統(tǒng)一控制所述發(fā)電站(21)和所述變電站(22 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于城市電網(wǎng)的能源管理系統(tǒng)，其特征在于所述分區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(20 )還連接了分布式電能源發(fā)電系統(tǒng)(24 )和低壓電網(wǎng)能源管理系統(tǒng)(3 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種用于城市電網(wǎng)的能源管理系統(tǒng)，其特征在于所述變電站(23)內(nèi)裝有動態(tài)無功補償裝置、電容器、電抗器和靜止同步補償器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種用于城市電網(wǎng)的能源管理系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)電站(21)上裝有勵磁裝置和調(diào)速裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種用于城市電網(wǎng)的能源管理系統(tǒng)，其特征在于所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)(2)內(nèi)置混成控制器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于城市電網(wǎng)的能源管理系統(tǒng)，包括主網(wǎng)能源管理系統(tǒng)、主網(wǎng)電力數(shù)據(jù)庫、分區(qū)能源管理系統(tǒng)、分區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫、發(fā)電站、變電站和負荷端，所述主網(wǎng)電力數(shù)據(jù)庫連接所述主網(wǎng)能源管理系統(tǒng)和若干分區(qū)能源管理系統(tǒng)，所述分區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫分別連接分區(qū)所述能源管理系統(tǒng)、所述發(fā)電站、所述變電站和所述負荷端，所述分區(qū)能源管理系統(tǒng)統(tǒng)一控制所述發(fā)電站和所述變電站。其技術(shù)效果是解決了電網(wǎng)電壓和發(fā)電量統(tǒng)一控制的問題。
文檔編號H02J13/00GK102723781SQ20121019300
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者張王俊, 王銳, 秦杰 申請人:上海市電力公司