唐黃正，陳文科，朱志偉，楊 述

（長(zhǎng)沙民政職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙410004）

在傳統(tǒng)方案中，如果小電網(wǎng)站無(wú)法向用戶提供電能，唯一的解決辦法就是減少負(fù)載，從負(fù)載中移除電力供應(yīng)，以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定[1]?，F(xiàn)如今，傳統(tǒng)方案被“智能減載（ILS）”方案所取代，該方案通過(guò)引入傳輸控制協(xié)議（TCP/IP）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不僅響應(yīng)速度快，而且能根據(jù)優(yōu)先級(jí)管理特定負(fù)載的下降，并能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)可用發(fā)電量的變化[2]。

本文從以下四個(gè)方面進(jìn)行闡述。第一部分使用TCP/IP對(duì)ILS進(jìn)行設(shè)計(jì)，該協(xié)議可以提供智能網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)傳輸；第二部分介紹了具有智能控制能力的微電網(wǎng)智能控制網(wǎng)絡(luò)；第三部分是利用MATLAB/Simulink進(jìn)行了仿真；最后對(duì)結(jié)果進(jìn)行了討論。

1 基于TCP/IP平臺(tái)的ILS設(shè)計(jì)

如圖1所示，首先，微電網(wǎng)產(chǎn)生恒定功率，并提供給中央控制器，中央控制器快速動(dòng)作并以位的形式向本地控制器發(fā)送信息，這些控制器使用計(jì)算引擎連接到各自的客戶端。在本地控制器接收到有用的信息后，被發(fā)送到客戶端，用于切換負(fù)載斷路器，以實(shí)現(xiàn)智能減載。在這里，所有的信息都是通過(guò)TCP/IP平臺(tái)進(jìn)行交換的，因?yàn)門CP/IP以合理的方式控制著電力系統(tǒng)的傳輸、需求、分配、負(fù)載管理和功率。延遲會(huì)使電力系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。因此，數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)采用可靠的介質(zhì)，帶寬大、速度快，通道響應(yīng)快。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，TCP/IP是互聯(lián)電力系統(tǒng)的首選協(xié)議，它不僅能提供高帶寬，而且響應(yīng)速度快；第二，它是面向連接的協(xié)議，數(shù)據(jù)流量能夠保證安全。

圖1 基于TCP/IP平臺(tái)的ILS設(shè)計(jì)框圖

2 微電網(wǎng)智能控制網(wǎng)絡(luò)

圖2是微電網(wǎng)在服務(wù)器客戶端場(chǎng)景中的智能控制網(wǎng)絡(luò)示意圖。微電網(wǎng)是一種小型的網(wǎng)絡(luò)，既有可再生能源，也有以受控方式與之相連的發(fā)電源[3]。非自治形式的微電網(wǎng)比獨(dú)立的微電網(wǎng)具有更高的可靠性。該智能控制網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)微電網(wǎng)中央控制器，有一個(gè)強(qiáng)大的通信網(wǎng)絡(luò)，本地控制器作為客戶端。雙方之間的有用信息通過(guò)TCP/IP平臺(tái)進(jìn)行傳輸。微電網(wǎng)與公用事業(yè)公司連接，可穩(wěn)定運(yùn)行，并向用戶提供高質(zhì)量的電力。

圖2 微電網(wǎng)智能控制網(wǎng)絡(luò)示意圖

3 微電網(wǎng)智能控制網(wǎng)絡(luò)MATLAB模型

本文定義了兩個(gè)控制器，一個(gè)主控制器充當(dāng)服務(wù)器，另一個(gè)作為客戶端的輔助控制器。TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通道在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中廣泛分布，要卸載的負(fù)載由服務(wù)器決定，這些有用的信息通過(guò)TCP傳輸?shù)奖镜乜刂破鞯目蛻舳耍鐖D3所示。并且在服務(wù)器中定義了負(fù)載的優(yōu)先級(jí)，借助TCP/IP實(shí)現(xiàn)了ILS的快速?zèng)Q策。

圖3 微電網(wǎng)智能控制網(wǎng)絡(luò)MATLAB模型

4 微電網(wǎng)智能控制網(wǎng)絡(luò)MATLAB仿真結(jié)果

圖4解釋了從發(fā)電源產(chǎn)生的功率的性質(zhì)，這是恒定的，因?yàn)橄到y(tǒng)只能接受恒定的輸出，因?yàn)樗粫?huì)根據(jù)變化的功率做出準(zhǔn)確的決定。它還表明，它需要很短的時(shí)間來(lái)產(chǎn)生恒定的輸出。如果源電壓幅值要改變，那么輸出也將以同樣的方式變化。

圖5顯示了服務(wù)器向客戶端生成的信息。10ms是數(shù)據(jù)從服務(wù)器傳到客戶端，最后通過(guò)TCP/IP平臺(tái)到達(dá)負(fù)載斷路器所用的總處理時(shí)間。一個(gè)“1”信號(hào)在10ms時(shí)被接收，因此該位置的斷路器將保持閉合，連接到它的負(fù)載將正常工作。

圖6顯示了服務(wù)器傳遞給作為負(fù)載的受信任客戶端的信息。

圖7和圖8中顯示了在負(fù)載斷路器接收到控制信號(hào)后流過(guò)負(fù)載斷路器的電流和電壓信號(hào)，之后將為連接的斷路器清除故障線路。因此，當(dāng)響應(yīng)速度快且能根據(jù)所需條件精確響應(yīng)時(shí)，系統(tǒng)就變得智能化了，智能化體現(xiàn)在系統(tǒng)只對(duì)真實(shí)狀態(tài)做出響應(yīng)。

圖4 微電網(wǎng)電源傳遞給服務(wù)器

圖5 總處理時(shí)間

圖6 服務(wù)器傳遞信息

圖7 負(fù)載斷路器接收電流控制信號(hào)后響應(yīng)

圖8 負(fù)載斷路器接收電壓控制信號(hào)后響應(yīng)

5 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)論是在電力系統(tǒng)或通信系統(tǒng)等領(lǐng)域，智能負(fù)載管理都是必不可少的，因?yàn)闆](méi)有智能負(fù)載管理系統(tǒng)，信息往往會(huì)被誤讀，可能會(huì)有意外事件發(fā)生。系統(tǒng)的智能性在于控制器，控制器是系統(tǒng)的大腦，它監(jiān)視和控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。在電力系統(tǒng)中，當(dāng)電力供應(yīng)不足以滿足所連接負(fù)載的需求時(shí)，哪些負(fù)載在接通或斷開(kāi)位置被切換就非常依賴于智能負(fù)載管理了。