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微電網(wǎng)是一個能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護和管理的自治電力系統(tǒng),既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行,也可以孤網(wǎng)運行。發(fā)展微電網(wǎng)能夠充分促進分布式可再生能源的大規(guī)模接入。電網(wǎng)與大電網(wǎng)是相輔相成的,尤其在大電網(wǎng)沒有覆蓋的地區(qū)可以發(fā)揮更大的作用,以彌補大電網(wǎng)的不足。
ST-890微電網(wǎng)EMS控制系統(tǒng)(以下簡稱“ST-890”)在舜通智能研發(fā)團隊的努力下,在分布式電源(包含:光伏發(fā)電、風力發(fā)電、燃起發(fā)電、柴油發(fā)電等)中得到廣泛應用。ST-890能夠?qū)崟r監(jiān)測PCS、BMS、光伏逆變器及負載側(cè)的數(shù)據(jù),對逆變器的有功、無功調(diào)節(jié),對儲能系統(tǒng)的有功、無功調(diào)、PCS充放電調(diào)節(jié),通過協(xié)調(diào)控制器快速響應進行各能源無縫對接,從而滿足項目需求。本系統(tǒng)適用于工業(yè)微電網(wǎng)、商業(yè)微電網(wǎng)、特殊保障性微電網(wǎng)、孤島微電網(wǎng)等其他類別的微電網(wǎng)。
ST-890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;內(nèi)置兩臺IPC-610工控機,采用了雙機熱備冗余形式。操作系統(tǒng)采用實時Linux系統(tǒng),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。
系統(tǒng)內(nèi)置一臺17寸顯示器,以及一臺工業(yè)級數(shù)據(jù)交換機,顯示器通過QTouch圖形界面顯示系統(tǒng)一次接線圖及系統(tǒng)參數(shù)信息,便于用戶實時查看監(jiān)控系統(tǒng),工業(yè)交換機用于對接調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和廠站數(shù)據(jù)網(wǎng)。
系統(tǒng)內(nèi)置一臺通訊管理機QT243N,管理機內(nèi)置QTouch嵌入式組態(tài)軟件,不僅可以采集器PCS、BMS、逆變器等數(shù)據(jù),也可在管理機中編譯一系列的邏輯運算。
系統(tǒng)內(nèi)置一臺高頻逆變電源3KVA,可支持兩路AC/DC電源輸入,當其中一路出現(xiàn)故障,另外一路會自動投切,保證所有設備處于一直運行狀態(tài)。
系統(tǒng)還內(nèi)置在一臺工業(yè)級交換機及一臺GPS北斗對時裝置。工業(yè)交換機可以用于對接調(diào)度數(shù)據(jù)合廠站數(shù)據(jù)網(wǎng)。對時裝置可與工控機、通訊管理機通過網(wǎng)絡接口進行通訊;也可以通過B碼對時(升級版)與其他測控柜進行通訊,保證所有設備共用一套對時系統(tǒng)。
本系統(tǒng)可具備對光伏、儲能、配電系統(tǒng)、柴油發(fā)電進行綜合監(jiān)測、分析、控制的系統(tǒng)模塊,主要功能包括:數(shù)據(jù)采集與處理、報警處理、控制和操作記錄(包括人工操作、控制器自動控制、電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)自動控制、電網(wǎng)穩(wěn)定控制、互動服務、優(yōu)化調(diào)度、安全校核、源網(wǎng)荷儲協(xié)同優(yōu)化、負荷管理等)、管理功能、控制和操作(具備各種模式光儲、光柴儲、柴儲、風光柴儲等多種模式無縫切換控制功能,切換時間不超過20ms等)、在線統(tǒng)計計算、畫面顯示功能、人機接口功能、通信接口、系統(tǒng)的自診斷和自恢復、維護功能、權(quán)限管理等。
(1)各風電、光伏逆變器信息(發(fā)電狀態(tài)、功率,交/直流斷路器狀態(tài),直流側(cè)電壓、電流,交流三相電壓、頻率、電流,溫度,各類報警信息等)。
(2)儲能變流器信息(充放電狀態(tài)、功率、交/直流斷路器狀態(tài),直流側(cè)電壓、電流,交流三相電壓、頻率、電流,溫度,各類報警信息等);
(3)電池管理系統(tǒng)信息(充放電狀態(tài)、功率、接觸器狀態(tài),SOC、SOH,直流側(cè)電壓、電流,單體電池電壓、溫度,各類報警/保護信息等);
(4)并網(wǎng)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(shù)、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(shù)、頻率、有功/無功電度等);
(6)儲能戶外柜信息(空調(diào)信息、消防系統(tǒng)信息);
(7)柴發(fā)系統(tǒng)(運行模式、功率、交流斷路器狀態(tài),交流相電壓、線電壓、三相電流、有功/無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無功電度等);
(8)氫燃料電池系統(tǒng)(運行模式、功率、交流斷路器狀態(tài),交流相電壓、線電壓、三相電流、有功/無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無功電度等);
(9)直流屏數(shù)據(jù)(交流電壓、合母電壓、控母電壓、電池單體電池電壓、負載電流、電池溫度等);
ST-890系統(tǒng)具備模擬量處理、狀態(tài)量處理、非實測數(shù)據(jù)處理、計算及統(tǒng)計等功能。
(1)模擬量處理
模擬量描述各系統(tǒng)運行的實時量化值;
模擬量的數(shù)據(jù)支持EXCLE表格顯示、也可通過棒圖、曲線圖、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及通信狀態(tài)圖等;
(2)狀態(tài)量處理
狀態(tài)量包括開關(guān)量和多狀態(tài)的數(shù)字量,具體為設備好壞狀態(tài)、開關(guān)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(shù)據(jù)處理
非直接采集的數(shù)據(jù)稱為非實測數(shù)據(jù),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(tǒng)計
對重要數(shù)據(jù),如柴油機發(fā)電量、光伏發(fā)電量、儲能充放電量、充放電時間、故障電池數(shù)等進行統(tǒng)計分析,也可進行導出以EXCEL表格的形式展現(xiàn)出來;
對于測量值的統(tǒng)計包括最大值、最小值、平均值及相應的時間統(tǒng)計;
3.1.3報警處理
ST890系統(tǒng)具有事故報警和預告報警功能。報警支持1-9級,可以根據(jù)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(tǒng)的軟、硬件狀態(tài)異常等。
3.1.4人機界面
(1)顯示光伏、儲能、配電系統(tǒng)接線圖;
(2)系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)顯示;
(3)可進行設備參數(shù)顯示和查詢,和運行參數(shù)的統(tǒng)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(xiàn)的時間;
(5)顯示電網(wǎng)自動化系統(tǒng)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通訊規(guī)約
支持國內(nèi)標準電力自動化的各種規(guī)約,如MODBUS、TCP/IP協(xié)議等。預留擴展IEC61870-5-104通訊接口;
3.2控制和操作功能
ST890系統(tǒng)可根據(jù)操作員/管理員輸入準確的密碼后可實現(xiàn)對斷路器、切換開關(guān)等的正常操作和其它必要的操作,可根據(jù)電源及負荷監(jiān)測數(shù)據(jù)、統(tǒng)計結(jié)果進行平衡計算及策略響應。操作控制的執(zhí)行結(jié)果應能反饋到相關(guān)一次圖上。
3.2.1開關(guān)控制功能
EMS可遠程關(guān)斷配電柜所有回路斷路器(系統(tǒng)配置為手動回路斷路器除外),系統(tǒng)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(xiàn)斷路器分/合操作。自動模式下,EMS可根據(jù)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(guān)等。
3.2.2光伏逆變器控制
EMS可實時監(jiān)測光伏逆變器運行狀態(tài),具備連續(xù)有功調(diào)節(jié)、無功調(diào)節(jié)光伏逆變器功能。根據(jù)系統(tǒng)運行狀態(tài),實時調(diào)節(jié)光伏逆變器有功功率輸出。
3.2.3儲能系統(tǒng)控制
EMS可實時監(jiān)測BMS、PCS運行狀態(tài),可根據(jù)BMS指令及狀態(tài)動態(tài)調(diào)整PCS的充電模式、充電功率、充電電流、放電功率等運行參數(shù)。EMS具備電池保護功能,根據(jù)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(jù)BMS狀態(tài)對PCS下發(fā)連續(xù)有功調(diào)節(jié)、無功調(diào)節(jié)指令。
3.2.4柴發(fā)系統(tǒng)控制
EMS可實時監(jiān)測柴發(fā)的運行狀態(tài),可以通過通訊方式監(jiān)測柴發(fā)狀態(tài),柴發(fā)供電回路安裝有智能斷路器和智能儀表,系統(tǒng)可以監(jiān)測供電回路的電流電壓、功率及發(fā)電量,系統(tǒng)具備對柴發(fā)的控制回路控制功能。
3.2.5系統(tǒng)架構(gòu)
ST890系統(tǒng)主要由EMS工作站北斗對時裝置、協(xié)調(diào)控制器、通訊組網(wǎng)設備等組成,系統(tǒng)采用站控層、間隔層、就地層三層結(jié)構(gòu),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示(示例):
系統(tǒng)的年可靠率>99.9%。
單元(模塊)器件平均沒有故障時間>50000小時。
重要(關(guān)鍵)器件平均沒有故障時間>100000小時。
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(nèi)不需要人工調(diào)整和維護。
遙測量越死區(qū)傳送時間<3秒。
遙信變位傳送時間<2秒。
遙控、遙調(diào)命令傳送時間<1秒。
系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)掃描時間1~10秒(可調(diào))。
計算機遠程網(wǎng)絡通信中實時數(shù)據(jù)傳送時間<3秒。
畫面調(diào)用響應時間<2秒。
畫面實時數(shù)據(jù)刷新周期1~10秒(可調(diào))。
模擬屏數(shù)據(jù)刷新周期2~5秒。
存檔最小時間間隔為10min,最長保存周期為6個月。
遙測正確率>99.5%。
遙信正確率=100%。
遙控準確率=100%。
遙調(diào)準確率=100%。
站內(nèi)分辨率≤2ms。
在硬件上,IPC-610裝置采用了雙機熱備雙冗余形式,運行穩(wěn)定可靠,并采用了硬件看門狗技術(shù)。
在電源方面,為了保證裝置的可靠運行,采用隔離技術(shù),使弱電系統(tǒng)和強電系統(tǒng)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(jié)構(gòu)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(guān)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。
(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(nèi)不影響數(shù)據(jù)傳輸正確性;
(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;
(1)振蕩波抗擾度符合 GB/T 15153.1-1998的有關(guān)條款;
(2)靜電放電抗擾度符合GB/T 15153.1-1998的有關(guān)條款;
(3)電快速瞬變脈沖群抗擾度符合 GB/T 17626.4-1998的有關(guān)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(guān)條款;
(1)工作溫度:-5℃ ~ 65℃;
(2)貯存溫度:0℃ ~ 55℃;
(3)濕度:< 90%(無凝露);
(4)運輸:符合IEC60870-2-2 級別2K4;
(1)《風電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》GB/T 19963-2011;
(2)《電力系統(tǒng)網(wǎng)源協(xié)調(diào)技術(shù)規(guī)范》DL/T 1870-2018;
(3)GB/T36547-2018電化學儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)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(shù)字標識;
(5)GB50217-2007 電力工程電纜設計規(guī)范;