一、概述

隨著我國新能源產業(yè)（光伏電站、風電場）的迅速發(fā)展，能源革命持續(xù)深入，儲能作為未來能源系統發(fā)展的關鍵支撐，日漸成為各方關注的重點。儲能將是影響未來能源格局的關鍵技術，對其接入能量系統的安全穩(wěn)定高效運行、提高能源綜合利用效率、促進新能源產業(yè)發(fā)展、推動能源戰(zhàn)略轉型有重要意義。儲能在電力系統中有著廣泛應用，涵蓋發(fā)電、輸電、配電和終端使用用戶的所有方面。

ST-835儲能EMS控制系統（以下簡稱“ST-835”）正是在此背景下開發(fā)，主要實現能量的安全優(yōu)化調度。通過優(yōu)化儲能控制、分布式電源出力和負荷投退等，安全、經濟、高效地實現了不同應用場景（電源側、電網側、用戶側和輔助服務）和不同運行方式下的能量管控。

二、產品規(guī)格

ST-835采用800*600*2200標準控制柜方式安裝，電源支持AC/DC 220V 50～60Hz單電源/冗余電源可選。

系統內置1臺IPC-610工控機，操作系統采用實時Linux系統，搭載最新的QTouch自主可控跨平臺組態(tài)軟件V3.0版本，具備IEC60870、IEC61850、Modbus、OPC等眾多通訊接口，具有強大的邏輯編程能力，可以自定義控制策略和自動控制方式。

內置一臺17寸顯示器，以及一臺工業(yè)級數據交換機，顯示器通過QTouch圖形界面顯示系統一次接線圖及系統參數信息，便于用戶實時查看監(jiān)控系統數據。

內置一臺通訊管理機QT243N，內置QTouch嵌入式跨平臺組態(tài)軟件，可與PCS、BMS、消防系統、空調系統等多種設備進行通訊，通訊管理機也可支持邏輯控制響應。

內置一臺塔式UPS不間斷電源。在特殊情況下，系統內的設備可持續(xù)運行1h，保證系統安全、穩(wěn)定運行。

系統內還內置在一臺工業(yè)級交換機，它可用于對接調度數據和廠站數據網，也可與工控機、通訊管理機或者其他帶有網絡通訊的設備進行通訊。

三、ST-835系統功能

  3.1主要功能

ST-835儲能監(jiān)控系統包含信息采集、監(jiān)測以及控制，并實現對多個PCS及蓄電池組的系統級管理，協調PCS間、PCS與電池組間的工作。本系統也可通過與EMS或配電網調度系統接口，接受調度指令，完成削峰填谷、新能源輸出平滑、蓄電池充放電PQ控制、獨立離網支撐源V/F控制等智能電網應用。

    3.1.1系統總界面

（1）顯示總體信息監(jiān)視，如系統頻率、儲能SOC、儲能工作狀態(tài)、負荷信息、其他用能總用電量信息、電能質量等數據及參數。在SCADA系統圖上顯示發(fā)電、儲能、配變、母線、開關刀閘工作狀態(tài)和重要運行信息。支持動態(tài)拓撲分析，可根據斷路器、開關的實時狀態(tài)確定系統中各種電氣設備的帶電、停電、接地等狀態(tài)，并將結果在人機界面上用不同的顏色表示出來，為運行人員提供直觀的設備運行狀態(tài)信息。

（2）BMS監(jiān)視信息（充放電狀態(tài)、功率、接觸器狀態(tài)，SOC、SOH，直流側電壓、電流，單體電池電壓、溫度，各類報警/保護信息等）；

（3）PCS監(jiān)視信息（包括工作狀態(tài)、交流斷路器狀態(tài)、直流斷路器狀態(tài)、直流電壓、直流電流、逆變三相交流電壓、逆變三相交流電流、充放電信息、溫度、頻率、直流功率、逆變三相交流功率、報警故障信息等）；

（4）并網配電柜或其他多功能電表信息（相電壓、線電壓、三相電流、有功/無功功率、視在功率、功率因數、頻率、有功/無功電度等）；

（5）用戶配電柜各多功能電表信息（相電壓、線電壓、三相電流、有功/無功功率、視在功率、功率因數、頻率、有功/無功電度等）；

（6）空調與消防監(jiān)視信息（主要監(jiān)視本機溫度、本機濕度、開關機狀態(tài)、加濕器運行狀態(tài)、風機運行狀態(tài)、壓縮機運行狀態(tài)、能效控制運行狀態(tài)等）

    3.1.2數據處理

ST-835系統具備模擬量處理、狀態(tài)量處理、非實測數據處理、計算、統計及控制策略等功能。

（1）模擬量處理

模擬量描述各系統運行的實時量化值；

模擬量的數據可以通過EXCLE表格的形式進行顯示；

（2）狀態(tài)量處理

狀態(tài)量包括開關量和多狀態(tài)的數字量，具體為設備好壞狀態(tài)、開關位置、隔離刀閘、接地刀閘位置、保護硬接點狀態(tài)等其他各種信號量。狀態(tài)量可以人工設定，人工設置的狀態(tài)與采集狀態(tài)一致時，可以給出提示信息。

（3）非實測數據處理

非直接采集的數據稱為非實測數據，可以由人工輸入，也可以是通過計算得到。

（4）計算

具備自定義公式計算及常用的標準計算功能，用戶可自定義標準計算功能。

（5）統計

對重要數據，如儲能充放電量、充放電時間、故障電池數、負載側用電量等進行統計分析，也可進行導出以EXCEL表格的形式展現出來；

對于測量值的統計包括最大值、最小值、平均值及相應的時間統計；

可隨時查看充放電效率曲線、日充日放曲線、總充總放曲線等；

采用EXCEL的方式生成各種統計報表，包括日報、月報、年報等。使用方便、格式靈活，也可支持定制報表；

    3.1.3報警處理

ST-835系統具有事故報警、預告報警、歷史報警功能。報警支持1-9級，可以根據不同的事件信息設置不同的級別；事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動作信號；預告報警包括一般設備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量或溫度量越限、計算機監(jiān)控系統的軟、硬件狀態(tài)異常等；歷史報警可按照發(fā)生時間、故障類型、設備類型、報警級別等組合條件，查詢之前所有發(fā)生的事件。

    3.1.4人機界面

（1）顯示BMS、PCS、配電一次接線圖；

（2）系統實時數據顯示；

（3）可進行設備參數顯示和查詢，和運行參數的統計查詢；

（4）顯示日，月，年的負荷曲線和電壓曲線，包括實時曲線和歷史曲線，并標明最大，最小和平均值，以及最大最小值出現的時間；

（5）顯示電網自動化系統運行狀態(tài)圖；

（6）顯示各種實時表格和歷史表格；

（7）顯示各種柱狀圖和餅圖；

（8）顯示趨勢曲線圖；

（9）顯示最新報警信息；

    3.1.5用戶管理

用戶賬號管理分級別，可監(jiān)視賬號，可控制賬號等。為了保證信息安全、操作安全和數據安全，可以根據不同賬號設置不同用戶名及密碼。

    3.1.6通訊規(guī)約

支持國內標準電力自動化的各種規(guī)約，如MODBUS、TCP/IP協議等。預留擴展IEC61870-5-104通訊接口；

  3.2控制和操作功能

ST-835系統可根據操作員/管理員輸入準確的密碼后可實現對斷路器、切換開關等的正常操作和其它必要的操作，可根據電源及負荷監(jiān)測數據、統計結果進行平衡計算及策略響應。操作控制的執(zhí)行結果應能反饋到相關一次圖上。

    3.2.1儲能EMS控制功能

EMS可遠程關斷配電柜所有回路斷路器（系統配置為手動回路斷路器除外），系統主界面，可準確顯示各回路斷路器狀態(tài)位置，操作員輸入密碼后可實現斷路器分/合操作。自動模式下，EMS可根據需求自動分/合相應斷路器。如切出部分負荷、多電源切換時分/合部分電源開關等。

EMS可實時監(jiān)測BMS、PCS運行狀態(tài)，可根據BMS指令及狀態(tài)動態(tài)調整PCS的充電模式、充電功率、充電電流、放電功率等運行參數。EMS具備電池保護功能，根據BMS上傳指令及實時狀態(tài)控制PCS執(zhí)行停機、待機、僅放電、僅充電等功能，并可根據BMS狀態(tài)對PCS下發(fā)連續(xù)有功調節(jié)、無功調節(jié)指令。

    3.2.2系統架構

ST-835 控制系統主要由EMS工作站、支持web端展示（可選）、協調控制器、BMS、PCS、通訊組網設備等組成，系統結構示意圖如下圖所示（示例）：

四、ST-835系統性能指標

  4.1系統特點

可靠性：EMS系統支持斷點續(xù)傳、軟硬加密等多種方式保障系統運行的可靠性和安全性。

兼容性：應用于有電網的工礦、企業(yè)、村落、通訊基站等。

靈活性：支持用戶自定義繪圖和菜單管理、LOGO定制、聯動控制等功能。

開放性：選用了開放的硬件和軟件平臺，支持多種主機互連，系統互連全部采用國際標準的網絡層通訊協議。

擴展性：支持簡單易行的擴充升級能力，滿足未來的應用擴展的需要。

  4.2運行壽命

所有設備的壽命在正常使用(具有一定備品)條件下不少于15年。

所有設備在給定的性能指標下運行，連續(xù)4000小時內不需要人工調整和維護。

  4.3系統實時性指標

遙測量越死區(qū)傳送時間<10秒。

遙信變位傳送時間<5秒。

遙控、遙調命令傳送時間<10秒。

系統實時數據掃描時間1~10秒（可調）。

計算機遠程網絡通信中實時數據傳送時間<3秒。

畫面調用響應時間<2秒。

畫面實時數據刷新周期1~10秒（可調）。

存檔最小時間間隔為10min，最長保存周期為36個月。

  4.4準確度

遙測正確率>99.5%。

遙信正確率=100%。

遙控準確率=100%。

遙調準確率=100%。

站內分辨率≤2ms。

  4.5裝置的物理及環(huán)境特性

在硬件上，IPC-610裝置采用實時LINUX系統，搭配了跨平臺組態(tài)軟件QTouchV3.0，運行穩(wěn)定可靠，并采用了硬件看門狗技術。

在電源方面，為了保證裝置的可靠運行，采用隔離技術，使弱電系統和強電系統隔離，這樣能去除大部分低頻干擾；其次，對于高頻干擾，在每一路電源中使用高性能的EMI濾波器，使干擾信號在電源入口處便被濾除，良好的結構設計大大增強了裝置的電磁兼容性能。

在軟件設計上，提供關鍵進程的運行狀態(tài)監(jiān)視和守護功能，在進程運行異常的情況下可以自動重啟軟件程序，保證軟件程序的連續(xù)不間斷運行。

  4.6電源

（1）交流、直流電源：220V ± 20% V，50Hz；

（2）電源電壓范圍在176-253V（Ui × %80 ~ Ui × %115）范圍內不影響數據傳輸正確性；

  4.7絕緣性能

（1）絕緣電阻：

通訊端口對地絕緣電阻 ≥ 5MΩ；

電源端口對地絕緣電阻 ≥ 5MΩ；

（2）絕緣強度：

通訊端口對地絕緣強度：加500V無擊穿與閃絡；

電源端口對地絕緣強度：加1500V無擊穿與閃絡；

  4.8電磁兼容

（1）振蕩波抗擾度符合 GB/T 15153.1-1998的有關條款；

（2）靜電放電抗擾度符合GB/T 15153.1-1998的有關條款；

（3）電快速瞬變脈沖群抗擾度符合 GB/T 17626.4-1998的有關條款；

（4）工頻磁場抗擾度符合GB/T 15153.1-1998和GB/T 17626.8-2006的有關條款；

  4.9工作環(huán)境

（1）工作溫度：-5℃ ~ 65℃;

（2）貯存溫度：0℃ ~ 60℃；

（3）濕度：< 90%(無凝露)；

（4）運輸：符合IEC60870-2-2 級別2K4；

  4.10參考標準

（1）《風電場接入電力系統技術規(guī)定》GB/T 19963-2011；

（2）《電力系統網源協調技術規(guī)范》DL/T 1870-2018；

（3）GB/T36547-2018電化學儲能系統接入電網技術規(guī)定；

（4）GB7947人機界面標志標識的基本和安全規(guī)則導體的顏色或數字標識；

（5）GB50217-2007 電力工程電纜設計規(guī)范；

（6）GB7251.1-1997  《低壓成套開關設備》；

（7）GB50171-92 《電氣裝置安裝工程盤、柜及二次回路接線施工及驗收規(guī)范》；