桂軍國，王宇

（貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，貴州貴陽 550002）

集控站駕駛艙系統(tǒng)模塊化架構(gòu)中各功能單元的開發(fā)及運(yùn)行研究

桂軍國，王宇

（貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，貴州貴陽 550002）

集控站駕駛艙系統(tǒng)為現(xiàn)代智能電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)提供了可視化全景式控制模式，為現(xiàn)代電網(wǎng)調(diào)度提供了全新的視角和方法。在介紹了集控站駕駛艙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)其功能模塊及其協(xié)調(diào)運(yùn)行方式進(jìn)行了深入的研究，并給出了各個(gè)功能模塊的具體開發(fā)方法。具體來講，其功能模塊包括中央集控模塊、通信模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、底層設(shè)備模塊等。文中具體給出了數(shù)據(jù)流在全局系統(tǒng)中的具體走向，并提出了對(duì)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸量的準(zhǔn)確評(píng)估方法及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸帶寬策略，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸和實(shí)時(shí)處理。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和所提出方法的有效性。

智能電網(wǎng)；集控站駕駛艙；功能模塊；數(shù)據(jù)流

由于可再生能源在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的滲透量持續(xù)增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式已經(jīng)較傳統(tǒng)系統(tǒng)而言產(chǎn)生了翻天覆地的變化[1-2]。在結(jié)構(gòu)方面，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)可以簡(jiǎn)單的劃分為輸電網(wǎng)絡(luò)和配電網(wǎng)絡(luò)兩類，二者彼此之間各自實(shí)現(xiàn)不同的功能需求。在輸電網(wǎng)絡(luò)中，供電單元大多依賴于傳統(tǒng)的大型同步發(fā)電機(jī)，以此實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)頻和調(diào)壓等運(yùn)行目標(biāo)；而在配電網(wǎng)絡(luò)中，系統(tǒng)通常和輸電網(wǎng)絡(luò)單點(diǎn)相連，功率在配電網(wǎng)絡(luò)中呈現(xiàn)單一的流動(dòng)方式，即從與輸電網(wǎng)相連的公共節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)降讓痈鱾€(gè)支路的用戶側(cè)。和上述結(jié)構(gòu)有所不同，當(dāng)可再生能源大量的接入電網(wǎng)后，由于多數(shù)可再生能源直接連接到配電網(wǎng)絡(luò)中，因此形成了“主動(dòng)配電網(wǎng)”的結(jié)構(gòu)，即配電網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不再簡(jiǎn)單地滿足傳統(tǒng)配電網(wǎng)中無源結(jié)構(gòu)要求，而是同時(shí)存在電源和負(fù)荷兩方面的需求，其既需要滿足用戶在負(fù)荷側(cè)的用電需要，也同時(shí)需要實(shí)現(xiàn)對(duì)于接入配電網(wǎng)中的可再生能源在源邊側(cè)的有效管理。特別是在功率流動(dòng)方向方面，具有大量可再生能源的主動(dòng)型配電網(wǎng)具有雙向功率流，和傳統(tǒng)配網(wǎng)中單一的從源邊流入負(fù)荷側(cè)的功率流動(dòng)方向具有很大的區(qū)別。與此同時(shí)，上述雙向流動(dòng)的功率對(duì)于傳統(tǒng)的保護(hù)裝置也帶來了很大的挑戰(zhàn)。一方面，雙向功率流可能會(huì)帶來傳統(tǒng)保護(hù)裝置的誤動(dòng)作，即帶來不必要的線路或負(fù)荷切除；另一方面，由于可再生能源的自身慣量和傳統(tǒng)的同步發(fā)電機(jī)等裝置相比，具有很大的不同之處，因此其對(duì)于故障電流的貢獻(xiàn)和傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)相比同樣具有數(shù)量級(jí)上的差別。換句話講，由于可再生能源的存在，系統(tǒng)中的故障電流取值會(huì)有所減小，因此常規(guī)的故障保護(hù)閾值無法滿足系統(tǒng)的正常保護(hù)要求，即會(huì)出現(xiàn)保護(hù)失效的情況。綜上所述，具有大量可再生能源的現(xiàn)代電力系統(tǒng)在運(yùn)行和控制方面具有很大程度上的不同之處。

為了解決上述問題，可再生能源接入的問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)于現(xiàn)代電力系統(tǒng)高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界均提出了多種解決方案，以實(shí)現(xiàn)不同的控制要求[3-8]。例如：學(xué)者們提出了微電網(wǎng)的概念以實(shí)現(xiàn)對(duì)于多種不同的可再生能源以及分布式負(fù)荷的有效整合，實(shí)現(xiàn)對(duì)于電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)的高效協(xié)調(diào)控制。同時(shí)，虛擬電廠的概念也得到了人們的關(guān)注，即通過對(duì)于不同可再生能源的輸出整合，將其整體模擬為虛擬發(fā)電單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)于發(fā)電側(cè)運(yùn)行模式的規(guī)劃整理，滿足控制要求。同時(shí)，該方法同時(shí)考慮了多種不同可再生能源輸出功率的隨機(jī)性特點(diǎn)，利用此消彼長(zhǎng)的方式緩解虛擬電廠整體輸出功率波動(dòng)的問題。常見的虛擬電廠通常由光伏發(fā)電單元、風(fēng)力發(fā)電單元以及小型發(fā)電機(jī)或柴油發(fā)電機(jī)組成。具體來講，在白天日超充足的情況下，光伏發(fā)電單元輸出較多的功率；而在夜晚風(fēng)力較強(qiáng)的情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生較多的功率；與此同時(shí)，小型發(fā)電機(jī)負(fù)責(zé)平抑瞬時(shí)的功率波動(dòng)，以此實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定功率輸出的作用。

1 集控站駕駛艙研究現(xiàn)狀

為了滿足電力系統(tǒng)多視角全景化運(yùn)行的要求，需要考慮使用多種可視化方法以實(shí)現(xiàn)對(duì)于電力系統(tǒng)中多項(xiàng)指標(biāo)的有效觀測(cè)。上述觀測(cè)問題并不僅僅局限于對(duì)于量測(cè)數(shù)據(jù)的顯示，其更多的作用在于對(duì)于系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行特性的實(shí)時(shí)測(cè)量和監(jiān)控。例如：通過實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)的頻率取值對(duì)系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定閾度進(jìn)行監(jiān)控，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高供電質(zhì)量的可靠性。在實(shí)現(xiàn)了上述檢測(cè)的基礎(chǔ)上，還需要利用實(shí)時(shí)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線控制，滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中所需要實(shí)現(xiàn)的各類性能指標(biāo)，例如：經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行指標(biāo)、運(yùn)行效率指標(biāo)、運(yùn)行可靠性指標(biāo)等。為了同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中多種數(shù)據(jù)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及各類控制指標(biāo)的有效整合管理，在實(shí)際現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，學(xué)者們提出了集控站駕駛艙的概念[9]。和傳統(tǒng)的集中式控制方法相比，集控站駕駛艙的提出有效的整合了現(xiàn)代電力系統(tǒng)高性能控制以及可視化觀測(cè)的要求。其一方面依托于高性能通信網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于系統(tǒng)待測(cè)變量的有效觀測(cè)，并通過對(duì)于關(guān)鍵性能指標(biāo)的實(shí)時(shí)提取，滿足對(duì)于系統(tǒng)穩(wěn)定性及其他運(yùn)行指標(biāo)的檢測(cè)；另一方面，其通過采用高性能的中央控制單元，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于現(xiàn)代電力系統(tǒng)中多種控制目標(biāo)的有效整合，滿足電力系統(tǒng)高性能實(shí)時(shí)控制的需要。綜合來講，集控站駕駛艙技術(shù)可以有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)于現(xiàn)代電力系統(tǒng)觀測(cè)、控制以及保護(hù)等多方面的要求。

由于集控站駕駛艙技術(shù)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且需要實(shí)現(xiàn)多方面的運(yùn)行要求，因此需要對(duì)其架構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以滿足其系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的要求。為了實(shí)現(xiàn)合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，集控站駕駛艙多使用模塊化方式進(jìn)行構(gòu)造。具體來講，各功能模塊按照其自身的運(yùn)行目標(biāo)進(jìn)行劃分，以各自模塊化實(shí)現(xiàn)為前提僅進(jìn)行構(gòu)建。具有模塊化結(jié)構(gòu)的集控站駕駛艙具有多方面的優(yōu)勢(shì)，其表現(xiàn)為：

1）模塊化結(jié)構(gòu)易于對(duì)于不同單元的整合及管理，方便操作人員對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行特性的觀測(cè)。

2）模塊化結(jié)構(gòu)易于維護(hù)，當(dāng)某個(gè)模塊發(fā)生故障時(shí)，可以及時(shí)對(duì)其進(jìn)行局部更換，而無需對(duì)于整體控制系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模調(diào)整。

3）模塊化結(jié)構(gòu)易于生產(chǎn)，由于采用模塊化運(yùn)行結(jié)構(gòu)，可以有效的再現(xiàn)及復(fù)制某個(gè)特定的功能單元，其有利于模塊單元的批量生產(chǎn)，易于實(shí)現(xiàn)量化推廣的目標(biāo)。

如圖1所示為上述基于模塊化結(jié)構(gòu)的集控站駕駛艙的圖示表達(dá)。從圖1中可以清楚的看到，集控站駕駛艙的整體運(yùn)行結(jié)構(gòu)由多種不同的功能化模塊單元組成。各單元之間的功能相對(duì)獨(dú)立，但仍然具有一定的聯(lián)系，例如：通信連接、電氣硬件連接等。

圖1 集控站駕駛艙的模塊化功能結(jié)構(gòu)Fig.1 Modular configuration of the centralized controller and operation cockpit

本文在介紹集控站駕駛艙系統(tǒng)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹了其模塊化的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)?；谏鲜瞿K化結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本文對(duì)其各自的功能和實(shí)現(xiàn)方式給出了明確的定義。利用“最小系統(tǒng)”的概念，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于基本功能單元的明確定義，同時(shí)對(duì)每個(gè)單元的特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)描述。在明確了“最小系統(tǒng)”中模塊化功能單元的劃分和種類之后，本文同時(shí)給出了系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流在各功能單元之間的傳輸關(guān)系。具體來講，通過分析數(shù)據(jù)流在各個(gè)單元之間的流動(dòng)路徑，比較了數(shù)據(jù)在不同單元之間的帶寬需求差別?；谏鲜霾顒e，實(shí)現(xiàn)對(duì)于“瓶頸”模塊的有效識(shí)別。為了解決“瓶頸”模塊對(duì)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中不同模塊之間數(shù)據(jù)流動(dòng)的影響，本文給出了基于動(dòng)態(tài)帶寬的方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸能力的有效利用。仿真驗(yàn)證論述了上述方法的有效性。

2 集控站駕駛艙的功能架構(gòu)

集控站駕駛艙作為一種全景可視化的中央控制單元，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于現(xiàn)代電力系統(tǒng)多方面的檢測(cè)和控制要求。具體來講，其功能主要包括檢測(cè)和控制兩方面。一方面其需要實(shí)現(xiàn)對(duì)于穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)性能的檢測(cè)以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的要求，另一方面其需要滿足保護(hù)及控制要求，以適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)多方面的運(yùn)行目標(biāo)。圖2所示為集控站駕駛艙的功能示意圖。從圖2中可以看出，其包含多方面的檢測(cè)和控制目標(biāo)，適用于不同的運(yùn)行工況。

和傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中央控制器相比，集控站駕駛艙技術(shù)具有以下4方面的優(yōu)勢(shì)：

1）實(shí)現(xiàn)了對(duì)于多種運(yùn)行目標(biāo)的有效整合，同時(shí)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行目標(biāo)之間的彼此協(xié)調(diào)。

圖2 集控站駕駛艙的主要功能Fig.2 Main functions of the centralized controller and operation cockpit

2）實(shí)現(xiàn)了對(duì)于現(xiàn)代電力系統(tǒng)全凈化的檢測(cè)，具有更高的可視性。

3）具有人性化的人機(jī)交互接口，非常易于操作人員對(duì)于系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度控制。

4）具有豐富的操作記錄能力，方便對(duì)于后續(xù)電力系統(tǒng)運(yùn)行故障、恢復(fù)及搶修過程的有效記錄。

基于上述優(yōu)點(diǎn)可以有效看出，集控站駕駛艙在現(xiàn)代電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中具有非常大的優(yōu)勢(shì)，對(duì)其高性能架構(gòu)的開發(fā)和研究具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。

3 模塊化功能單元的定義和實(shí)現(xiàn)方法

正如第1節(jié)所述，集控站駕駛艙技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程遵循模塊化設(shè)計(jì)原則，即各功能單元分別通過各自的模塊實(shí)現(xiàn)，以此達(dá)到多方面的優(yōu)勢(shì)。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)于模塊化單元的準(zhǔn)確定義，首先需要對(duì)系統(tǒng)所需要的功能進(jìn)行界定。此處選擇使用“最小系統(tǒng)”的概念，實(shí)現(xiàn)對(duì)于基本功能模塊的準(zhǔn)確定義。具體來講，基于“最小系統(tǒng)”的模塊單元結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 基于最小系統(tǒng)的模塊化功能單元Fig.3 Functional modules based on the concept of minimal system

由圖3中可知，最小系統(tǒng)的基本組成模塊包括以下5種:

1）中央集控模塊。

2）通信模塊。

3）數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊。

4）人機(jī)交互模塊。

5）底層設(shè)備模塊。

對(duì)于中央集控模塊，其主要實(shí)現(xiàn)各種不同的控制目標(biāo)以及對(duì)不同控制目標(biāo)進(jìn)行協(xié)調(diào)處理和匯總。集控站駕駛艙中的主要控制功能均由中央集控模塊實(shí)現(xiàn)。具體來講，其通過采用預(yù)先設(shè)置好的控制方法，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、可靠性提升、網(wǎng)損降低等方面的控制要求。

對(duì)于通信模塊，其實(shí)現(xiàn)適用于系統(tǒng)控制運(yùn)行的雙向數(shù)據(jù)流。在上行通道中，通信模塊接收下行設(shè)備上傳得到的數(shù)據(jù)信息，將其提供給中央集控模塊進(jìn)行控制處理；在下行通道中，通信模塊講中央集控模塊中的處理得到的具體指令下傳到底層設(shè)備單元，調(diào)節(jié)底層設(shè)備單元的運(yùn)行工況，以實(shí)現(xiàn)既定的運(yùn)行目標(biāo)。

數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊作為中央控制模塊和通信模塊之間的協(xié)調(diào)單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)于通信模塊中上行單元的采集數(shù)據(jù)的預(yù)先處理。其作用在于一方面對(duì)數(shù)據(jù)的格式和傳輸方式進(jìn)行處理，以使其適用于中央控制模塊；另一方面實(shí)現(xiàn)對(duì)于數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)，濾除其中的干擾信號(hào)，降低信號(hào)采集干擾對(duì)中央控制系統(tǒng)的影響。

人機(jī)交互模塊顧名思義為操作人員和機(jī)器交互的單元，其需要具有方便簡(jiǎn)潔的操作界面，以方便操作人員快速準(zhǔn)確的獲得系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息，并直觀的在界面上顯示系統(tǒng)運(yùn)行的各項(xiàng)指標(biāo)，例如：頻率穩(wěn)定閾度、幅值穩(wěn)定閾度等。同事人機(jī)交互界面需要做到方便操作人員進(jìn)行人為干預(yù)操作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于緊急故障的快速響應(yīng)。

底層設(shè)備模塊為系統(tǒng)的最終執(zhí)行單元，其表現(xiàn)為實(shí)際物理系統(tǒng)中的同步發(fā)電機(jī)、各類新能源變換器、各類可調(diào)和非可調(diào)負(fù)荷等。其作為最底層執(zhí)行單元和系統(tǒng)的受控對(duì)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)于中央集控單元指令的響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)各類控制要求。與此同時(shí)，底層控制模塊需要向中央集控模塊上傳自身的運(yùn)行信息，以使得上層中央集控模塊能夠?qū)崟r(shí)了解底層設(shè)備的運(yùn)行情況。同時(shí)，底層設(shè)備的運(yùn)行狀況也需要告知人機(jī)交互模塊，以在人機(jī)交互界面中清晰的顯示出系統(tǒng)的健康情況，方便操作人員做出正確的指令，進(jìn)一步保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。

如表1所示，為對(duì)于最小系統(tǒng)中不同組成模塊的具體描述。

表1 “最小系統(tǒng)”中不同功能模塊單元介紹Tab.1 Different Functional Modules in the minimal system

4 數(shù)據(jù)流在不同功能模塊之間的流動(dòng)特點(diǎn)

由表1可知，不同功能模塊對(duì)于數(shù)據(jù)流均具有不同程度的依賴性，因此分析數(shù)據(jù)流在不同模塊之間的流動(dòng)特點(diǎn)對(duì)于提升集控站駕駛艙的運(yùn)行性能具有重要意義。

為了分析及區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)流對(duì)于不同功能模塊的影響，將其影響按照程度大小分為3類，分別為高、較高和低。

影響力為“高”的類別中包含中央集控模塊和通信模塊。其中，中央集控模塊需要依賴于數(shù)據(jù)流中的大量有效數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)各類控制目標(biāo)以及各個(gè)目標(biāo)之間的彼此協(xié)調(diào)；而通信模塊作為數(shù)據(jù)流的有效載體，在其上行和下行通道中分別實(shí)現(xiàn)對(duì)于數(shù)據(jù)流的準(zhǔn)確傳遞，以滿足相關(guān)模塊的運(yùn)行需要。

影響力為“較高”的類別中包含數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊和底層設(shè)備模塊。其中，數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊可以看做為中央集控模塊的服務(wù)模塊，其為中央集控模塊提供預(yù)先處理過的有效數(shù)據(jù)，保證各類控制目標(biāo)的有效執(zhí)行；而底層設(shè)備模塊對(duì)于數(shù)據(jù)流的依賴性主要體現(xiàn)在對(duì)于指令信號(hào)的接收上。由于上層指令信號(hào)通常傳輸較慢，因此其依賴性較低。

影響力為“低”的類別中包含人機(jī)交互模塊。人機(jī)交互模塊本質(zhì)上僅僅為系統(tǒng)提供人機(jī)友好接口，其并不直接參與到系統(tǒng)控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)過程中，其只起到觀測(cè)和顯示的作用，因此對(duì)于數(shù)據(jù)流的依賴性較低。

上述各個(gè)功能模塊對(duì)于數(shù)據(jù)流的依賴性可以通過圖4得以顯示。

圖4 各個(gè)功能模塊對(duì)于數(shù)據(jù)流的依賴性Fig.4 Dependency of different functional modules on data stream

由圖4可知，由于不同模塊對(duì)于數(shù)據(jù)流的依賴性各不相同，因此其所需要的系統(tǒng)帶寬也有所不同。例如：對(duì)于中央集控模塊，其需要快速得到精確的數(shù)據(jù)，因此需要使用較高的通信帶寬以確保對(duì)于數(shù)據(jù)的有效獲?。欢鴮?duì)于人機(jī)交互模塊，其只需要采集得到顯示數(shù)據(jù)即可，因此無需依賴于較高的通信帶寬，只需要使用價(jià)格較低的通信方式既可以滿足要求。綜上所述，可以使用動(dòng)態(tài)的帶寬調(diào)節(jié)方法來適應(yīng)不同功能模塊的要求。

5 仿真分析

利用MATLAB/Simulink建模仿真可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于上述方法的驗(yàn)證。具體來講，搭建了包含風(fēng)光儲(chǔ)三類單元的小型電力系統(tǒng)對(duì)上述模塊化功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證。

情況1：系統(tǒng)有功負(fù)荷從1 kW跳變?yōu)? kW，而無功負(fù)荷從3 kvar跳變?yōu)? kvar

為了適應(yīng)系統(tǒng)負(fù)荷跳變的需要，底層設(shè)備模塊首先檢測(cè)到有功負(fù)荷變化，同時(shí)通過數(shù)據(jù)流上傳負(fù)荷變化信息。通信模塊接收到上述信息之后，將其上傳至數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理后，繼續(xù)將其上傳到中央集控單元，中央集控單元根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制邏輯，調(diào)節(jié)源邊側(cè)風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)，產(chǎn)生發(fā)電量有功功率的跳變指令。上述跳變指令經(jīng)過通信模塊作用于底層設(shè)備模塊，實(shí)現(xiàn)源邊側(cè)功率的跳變。上述過程如圖5所示。

圖5 負(fù)荷有功功率跳變情況下數(shù)據(jù)流流經(jīng)的模塊單元Fig.5 Data stream flowing through different functional modules with active power load step

如圖6所示，為源邊側(cè)輸出功率總和的跳變結(jié)果，從圖6中可以看出，其滿足負(fù)荷跳變的需求，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)源邊側(cè)和負(fù)荷側(cè)的功率平衡。

圖6 有功負(fù)荷跳變情況下源邊側(cè)有功及無功波形Fig.6 Wave forms of active and reactive power in the source side with active power load step

情況2：系統(tǒng)有功負(fù)荷從3 kW跳變?yōu)? kW，而無功負(fù)荷從1 kVar跳變?yōu)? kVar

為了適應(yīng)系統(tǒng)負(fù)荷跳變的需要，和情況1中的有功負(fù)荷跳變情況類似，底層設(shè)備模塊首先檢測(cè)到無功負(fù)荷變化，同時(shí)通過數(shù)據(jù)流上傳負(fù)荷變化信息。通信模塊接收到上述信息之后，將其上傳至數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理后，繼續(xù)將其上傳到中央集控單元，中央集控單元根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制邏輯，調(diào)節(jié)源邊側(cè)風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)，產(chǎn)生發(fā)電量無功功率的跳變指令。上述跳變指令經(jīng)過通信模塊作用于底層設(shè)備模塊，實(shí)現(xiàn)源邊側(cè)功率的跳變。上述過程如圖5所示。

如圖7所示，為源邊側(cè)輸出功率總和的跳變結(jié)果，從圖7中可以看出，其滿足負(fù)荷跳變的需求，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)源邊側(cè)和負(fù)荷側(cè)的功率平衡。

圖7 無功負(fù)荷跳變情況下源邊側(cè)有功及無功波形Fig.7 Wave forms of active and reactive power in the source side with reactive power load step

6 結(jié)論

本文在介紹集控站駕駛艙結(jié)構(gòu)特點(diǎn)基礎(chǔ)上，著重分析了系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)的具體方法以及數(shù)據(jù)流在不同模塊化功能單元之間的流動(dòng)特點(diǎn)。文中分析了不同功能模塊對(duì)于數(shù)據(jù)流以及通信帶寬的依賴性，仿真案例分析驗(yàn)證了系統(tǒng)運(yùn)行的有效性。

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Modular Configuration and Development of Each Function Unit in the Centralized Controller and Operation Cockpit

GUI Junguo，WANG Yu
（Electric Power Research Institute of Guizhou Power Grid Co.，Ltd.，Guiyang 550002，Guizhou，China）

The centralized controller and operation cockpit provides a panoramic visual control mode for the operation and maintenance of the modern smart grid and also provides a brand new approach and methodology for the power dispatch in today's power systems.On the basis of introduction of the configuration and characteristic of the centralized controller and operation cockpit，this paper presents an in-depth study of each function model and its coordinated operation mode，providing the specific development method for each function model.In particular，the function models of the cockpit includes the central control module，communication module，data pre-precessing module and low-level device module.The detailed data stream among different functional modules is revealed in this paper.Furthermore，the amount of data transferring in the system is evaluated and the dynamic data transferring bandwidth is proposed in order to realize the accurate and real-time data transferring and processing.The proposed architecture and method have been verified through the simulation testing.

smart grid；centralized controller and operation cockpit；function unit；data stream

2016-07-20。

桂軍國（1974—），男，本科，高級(jí)工程師，從事智能化變電站和繼電保護(hù)技術(shù)研究。

（編輯 李沈）

中國博士后基金（2014M562410）。

Supported by the China Postdoctoral Science Foundation（2014 M562410）.

1674-3814（2016）11-0014-06

TM737

A