淺析微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的應(yīng)用

吳春紅

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:設(shè)計(jì)一種基于電力集能器的微電網(wǎng)能力管理系統(tǒng)，由能源局域網(wǎng)、能源子網(wǎng)能量管理系統(tǒng)組成，采用專家控制策略多種策略，正常運(yùn)行、故障處理和孤島運(yùn)行模式。電力集能器自帶電網(wǎng)交流、微網(wǎng)直流、負(fù)荷交流轉(zhuǎn)換等功能滿足系統(tǒng)負(fù)荷的不同供電需求，通過(guò)微網(wǎng)及光伏起到能量協(xié)調(diào)平衡功能遙主要能源從交流電網(wǎng)獲取,光伏與直流微電網(wǎng)做為輔助能源，該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)級(jí)控制與協(xié)調(diào)，在子網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電能管理及電能平衡。通過(guò)對(duì)微網(wǎng)能量管理、儲(chǔ)能數(shù)據(jù)的集中管理分析，在削峰填谷、節(jié)省電費(fèi)開支、延緩輸配電擴(kuò)容升級(jí)等方面具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：智能微電網(wǎng)；微電網(wǎng)能量管理；分布式發(fā)電

0引言

隨著風(fēng)電、光電可再生能源大力發(fā)展，分布式電源以智能微電網(wǎng)形式接入智能大電網(wǎng)成為低碳智能配電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。智能電網(wǎng)核心在智能, 是傳統(tǒng)電力行業(yè)可以通過(guò)數(shù)字化信息系統(tǒng)，將能源開發(fā)、轉(zhuǎn)換、傳輸、存儲(chǔ)、配送等環(huán)節(jié)，與終端用戶的各種用電設(shè)備連接在一起,通過(guò)智能化控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)供能、互助供能和互補(bǔ)供能。微電網(wǎng)的提岀旨在實(shí)現(xiàn)分布式電源的靈活，解決數(shù)量龐大、 形式多樣的分布式電源并網(wǎng)問題，既可與配電網(wǎng)運(yùn)行（并網(wǎng)運(yùn)行），也可與配電網(wǎng)斷開獨(dú)立運(yùn)行（孤島運(yùn)行）。 微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)是一套具有發(fā)電優(yōu)化調(diào)度、負(fù)荷管理、 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)同步等功能的能量管理系統(tǒng)。能量管理系統(tǒng)主要用于為含有風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、微型燃?xì)廨啓C(jī)等分布式電源和儲(chǔ)能單元的微電網(wǎng)系統(tǒng)提供監(jiān)視與控制功能。智能微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)基于云平臺(tái)設(shè)計(jì)，它總結(jié)并吸收了多套成熟系統(tǒng)的成功開發(fā)和工程經(jīng)驗(yàn), 并通過(guò)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的微電網(wǎng)定義和示范工程總結(jié)現(xiàn)在微電網(wǎng)的體系架構(gòu)，采用多項(xiàng)新技術(shù), 專門針對(duì)微電網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)而研究開發(fā)的一套面向智能電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)，降低新能源發(fā)電的波動(dòng)性、隨機(jī)性、 間歇性影響;減少大規(guī)模新能源介入對(duì)電力系統(tǒng)的沖擊，并離網(wǎng)運(yùn)行,且可無(wú)縫切換。

1微電網(wǎng)能量物理結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

微電網(wǎng)管理系統(tǒng)是基于電力集能器的能源子網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，通過(guò)新能源發(fā)電、微能源的采集、匯聚與分享以及儲(chǔ)能和負(fù)荷用電消納形成層次化結(jié)構(gòu)的能源局域網(wǎng)，是在現(xiàn)有電網(wǎng)基礎(chǔ)上通過(guò)電力電子和信息技術(shù)，融合大量分布式可再生能源發(fā)電和分布式儲(chǔ)能裝置,能實(shí)現(xiàn)電能和信息雙向流動(dòng)的對(duì)等共享網(wǎng)絡(luò)。

能源子網(wǎng)能量管理系統(tǒng)核心是電力集能器, 包括電力集能器I型和電力集能器II型設(shè)備各一套，直流負(fù)荷主要是充電樁與LED燈，其主要能源從交流電網(wǎng)獲取,光伏與直流微電網(wǎng)做為輔助能源協(xié)調(diào)控制。I型電力集能器雙饋線路互聯(lián)，具有靈活的系統(tǒng)互聯(lián)結(jié)構(gòu)和更高供電可靠性。在交流電網(wǎng)岀現(xiàn)故障時(shí),可通過(guò)750V直流母線與直流微電網(wǎng)互聯(lián)，保證能源子網(wǎng)直流負(fù)荷的不間斷供電。

2 微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

能量管理系統(tǒng)核心技術(shù)思路:分層控制,其在能源子網(wǎng)中起到至關(guān)重要的作用。整個(gè)能源子網(wǎng)通過(guò)它來(lái)統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理微源控制器和負(fù)荷控制器，實(shí)現(xiàn)能源子網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行以及經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)化。

電能量管理系統(tǒng)功能主要包含數(shù)據(jù)通訊、系統(tǒng)控制、人機(jī)交互三個(gè)組成部分。對(duì)于用戶可直接交互參與的人機(jī)交互則是該系統(tǒng)的主要部分，其架構(gòu)分為監(jiān)視、控制和分析三大模塊。具體內(nèi)容如下:

1） 監(jiān)視部分主要是實(shí)時(shí)監(jiān)控袁采用多層面模式袁包含： 總體數(shù)據(jù)層（下網(wǎng)電網(wǎng)、上網(wǎng)電量等）、集能器電氣模型層（遙測(cè)、遙信）、三方系統(tǒng)模型層（光伏系統(tǒng)等）；

2） 控制部分主要是系統(tǒng)級(jí)控制,采用分類模式，包括:Auto模式、Manual模式（其中能源局域網(wǎng)只具備手動(dòng)控制功能）。Auto模式根據(jù)自動(dòng)發(fā)電與控制策略（類AGC（進(jìn)行系統(tǒng)控制；在Manual模式下，用戶根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，主要有對(duì)遙控、遙測(cè)、控制閉鎖、權(quán)限校驗(yàn)等功能。二者都工作安全校核的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)。控制部分需要建立一個(gè)完善的穩(wěn)定控制策略專家?guī)?，在?zhí)行相應(yīng)設(shè)備動(dòng)作執(zhí)行流程導(dǎo)向。

監(jiān)視與分析是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)單向管理,控制部分為雙向管理。能源子網(wǎng)可處于Auto在Manual兩種模式，能源局域網(wǎng)處于手動(dòng)控制模式，但是無(wú)論處于那種模式,整個(gè)靈活配電能量管理系統(tǒng)都要遵循控制策略庫(kù),并在安全校核機(jī)制管理下執(zhí)行管理。

3） 數(shù)據(jù)分析主要是對(duì)系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，作為微電網(wǎng)能量管理的輔助決策作用。

3數(shù)據(jù)采集與處理及通訊

3.1數(shù)據(jù)采集

能源局域網(wǎng)系統(tǒng)主要將各單個(gè)能源子網(wǎng)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中匯總;能源子網(wǎng)管理系統(tǒng)主要采集直流側(cè)的光伏系統(tǒng)、直流微電網(wǎng)系統(tǒng)、充電樁系統(tǒng)、直流斷路器、直流負(fù)荷系統(tǒng)，交流側(cè)的外部電源系統(tǒng)、交流斷路器、交流負(fù)荷系統(tǒng)，以及交直流轉(zhuǎn)換的電力集能器系統(tǒng)的遙測(cè)、遙信參數(shù)信息，具體如下：

1）光伏系統(tǒng)遙測(cè)量包括電壓、電流、功率因數(shù)、有功、無(wú)功；遙信量包括系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)；

2） 交、直流斷路器遙信量包括斷路器的開合和故障狀態(tài)；

3） 交、直流負(fù)荷遙測(cè)量包括交、直流電壓、電流、有功、無(wú)功等；

4）電力集能器遙測(cè)量包括交、直流側(cè)電壓、電流;遙信量包括設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)。

3.2數(shù)據(jù)處理

1） 遙測(cè)量的采集處理

遙測(cè)量描述電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)量化值,包括各逆變器、匯流箱、箱變、線路及主變的有功、無(wú)功、電流、電壓、主變油溫及系統(tǒng)周波等值。

2） 遙信量的采集處理

遙信量描述電站運(yùn)行狀態(tài),一般包括各開關(guān)位置、各刀閘位置、發(fā)電設(shè)備投退狀態(tài)、升壓站開關(guān)狀態(tài)及主變分接頭位置、保護(hù)硬結(jié)點(diǎn)動(dòng)作狀態(tài)、各通道運(yùn)行工況以及虛擬遙信等。

3.3數(shù)據(jù)通訊

采集程序,需支持Modbus、104、103、101等標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議；具有將采集到的數(shù)據(jù)按照配置的信息點(diǎn)號(hào)存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的功能；具有提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的功能,可以作為從站進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)配置。采集程序需支持跨平臺(tái)部署,可部署至通訊管理機(jī)或普通服務(wù)器。

4控制策略

電力集能器的主要電能供應(yīng)來(lái)自于電網(wǎng)，并有內(nèi)部的VSG來(lái)協(xié)調(diào)控制負(fù)荷平衡。在異常工況或特殊情況下，由能量管理通過(guò)控制策略實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)控制包括Auto模式和Manual手動(dòng)模式兩種?；谙到y(tǒng)底層硬件采集回來(lái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),選擇合適的控制策略來(lái)穩(wěn)定系統(tǒng)平衡。 根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)行情況，采用窮舉法找岀每一種運(yùn)行模式,制定相應(yīng)控制策略，形成一套完整的控制策略模型庫(kù)，并封裝到能源子網(wǎng)管理系統(tǒng)中。 能量管理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與判斷、運(yùn)行專家策略執(zhí)行、通訊與控制保障袁在具體的策略執(zhí)行過(guò)程中袁 能量管理系統(tǒng)將采用流程引導(dǎo)與強(qiáng)制校核方式保證每個(gè)策略安全無(wú)差異執(zhí)行：

1）能量調(diào)度策略。能量調(diào)度程序主要是通過(guò)合理的使用蓄電池和交流市電，在保證整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，充分利用光伏能源。系統(tǒng)可對(duì)采集的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析,判斷岀當(dāng)前運(yùn)行模式,并自動(dòng)調(diào)取模型庫(kù)中對(duì)應(yīng)的控制策略并下發(fā)。主要控制策略分為正常運(yùn)行、故障處理、孤島運(yùn)行模式。正常運(yùn)行是兩臺(tái)電力集能器獨(dú)立運(yùn)行，其負(fù)荷供能主要來(lái)自于電網(wǎng)，光伏以優(yōu)化協(xié)調(diào)控制方式參與負(fù)荷平衡管理。故障處理是指交流電網(wǎng)、光伏系統(tǒng)及直流微網(wǎng)等在日常運(yùn)行過(guò)程中都可能會(huì)發(fā)生故障，當(dāng)故障發(fā)生后我們需要立即對(duì)故障進(jìn)行響應(yīng)、處理，保證敏感負(fù)荷及重要負(fù)荷的不間斷供電。

2）孤島保護(hù)策略。監(jiān)測(cè)市電狀態(tài)，處于孤島,停止能源調(diào)度子程序，開啟電池放電，非孤島狀態(tài)時(shí)，保持電池充電到50%后，開啟電池不工作狀態(tài),啟動(dòng)能源調(diào)度策略。孤島運(yùn)行簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是電力集能器發(fā)生故障后無(wú)法給相應(yīng)的重要負(fù)荷進(jìn)行供電,此時(shí)切斷與交流主網(wǎng)的聯(lián)系，由直流微網(wǎng)為負(fù)荷進(jìn)行供電， 而這些負(fù)荷也將與直流微網(wǎng)形成一個(gè)脫離主電網(wǎng)的環(huán)形電路， 這就是孤島運(yùn)行；孤島運(yùn)行可以保證直流微網(wǎng)持續(xù)不斷地為負(fù)荷進(jìn)行供電,而孤島運(yùn)行也相當(dāng)于該環(huán)島中的設(shè)備離網(wǎng)運(yùn)行。

5 Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)概述

5.1概述

Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，是我司根據(jù)新型電力系統(tǒng)下微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的要求，總結(jié)國(guó)內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，專門研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)滿足光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及充電樁的接入，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電樁運(yùn)行狀態(tài)及健康狀況，是一個(gè)集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上以經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo)，提升可再生能源應(yīng)用，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)；有效實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷，提高電力設(shè)備運(yùn)行效率、降低供電成本。為企業(yè)微電網(wǎng)能量管理提供安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了全新的解決方案。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，整個(gè)能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個(gè)層：設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議，物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線、屏蔽雙絞線等。系統(tǒng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

5.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

本方案遵循的標(biāo)準(zhǔn)有：

本技術(shù)規(guī)范書提供的設(shè)備應(yīng)滿足以下規(guī)定、法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T26802.1-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通用規(guī)范的1部分：通用要求

GB/T26806.2-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)基本平臺(tái)2部分：性能評(píng)定方法

GB/T26802.5-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通用規(guī)范5部分：場(chǎng)地安全要求

GB/T26802.6-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通用規(guī)范6部分：驗(yàn)收大綱

GB/T2887-2011計(jì)算機(jī)場(chǎng)地通用規(guī)范

GB/T20270-2006信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)安全技術(shù)要求

GB50174-2018電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范

DL/T634.5101遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)5-101部分:傳輸規(guī)約基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)

DL/T634.5104遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)5-104部分:傳輸規(guī)約采用標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議子集的IEC60870-5-網(wǎng)絡(luò)訪問101

GB/T33589-2017微電網(wǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定

GB/T36274-2018微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

GB/T51341-2018微電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

GB/T36270-2018微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

DL/T1864-2018型微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行規(guī)范

T/CEC150-2018低壓微電網(wǎng)并網(wǎng)一體化裝置技術(shù)規(guī)范

T/CEC151-2018并網(wǎng)型交直流混合微電網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)規(guī)范

T/CEC152-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)需求響應(yīng)技術(shù)要求

T/CEC153-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)負(fù)荷管理技術(shù)導(dǎo)則

T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行規(guī)范

T/CEC5005-2018微電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范

NB/T10148-2019微電網(wǎng)的1部分：微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則

NB/T10149-2019微電網(wǎng)2部分：微電網(wǎng)運(yùn)行導(dǎo)則

5.3適用場(chǎng)合

系統(tǒng)可應(yīng)用于城市、高速公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無(wú)電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

5.4型號(hào)說(shuō)明

6系統(tǒng)配置

6.1系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即站控層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

圖1典型微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)組網(wǎng)方式

7系統(tǒng)功能

7.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機(jī)界面友好，應(yīng)能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。其中，各子系統(tǒng)回路電參量主要有：三相電流、三相電壓、總有功功率、總無(wú)功功率、總功率因數(shù)、頻率和正向有功電能累計(jì)值；狀態(tài)參數(shù)主要有：開關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對(duì)分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電管理，使管理人員實(shí)時(shí)掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲(chǔ)能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲(chǔ)能單元運(yùn)行功率設(shè)置等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)告警，并支持定期的電池維護(hù)。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)界面包括系統(tǒng)主界面，包含微電網(wǎng)光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電樁及總體負(fù)荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節(jié)能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據(jù)不同的需求，也可將充電，儲(chǔ)能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。

圖2系統(tǒng)主界面

子界面主要包括系統(tǒng)主接線圖、光伏信息、風(fēng)電信息、儲(chǔ)能信息、充電樁信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)列表等。

7.1.1光伏界面

圖3光伏系統(tǒng)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)光伏系統(tǒng)信息，主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測(cè)及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

7.1.2儲(chǔ)能界面

圖4儲(chǔ)能系統(tǒng)界面

本界面主要用來(lái)展示本系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝機(jī)容量、儲(chǔ)能當(dāng)前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

圖5儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面

本界面主要用來(lái)展示對(duì)PCS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括開關(guān)機(jī)、運(yùn)行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。

圖6儲(chǔ)能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面

本界面用來(lái)展示對(duì)BMS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要包括電芯電壓、溫度保護(hù)限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖7儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)等。

圖8儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、溫度值等。同時(shí)針對(duì)交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖9儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時(shí)針對(duì)直流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖10儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)PCS狀態(tài)信息，主要包括通訊狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、STS運(yùn)行狀態(tài)及STS故障告警等。

圖11儲(chǔ)能電池狀態(tài)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)BMS狀態(tài)信息，主要包括儲(chǔ)能電池的運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等，同時(shí)展示當(dāng)前儲(chǔ)能電池的SOC信息。

圖12儲(chǔ)能電池簇運(yùn)行數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)電池簇信息，主要包括儲(chǔ)能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當(dāng)前電芯的大、小電壓、溫度值及所對(duì)應(yīng)的位置。

7.1.3風(fēng)電界面

圖13風(fēng)電系統(tǒng)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機(jī)直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、風(fēng)速/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

7.1.4充電樁界面

圖14充電樁界面

本界面用來(lái)展示對(duì)充電樁系統(tǒng)信息，主要包括充電樁用電總功率、交直流充電樁的功率、電量、電量費(fèi)用，變化曲線、各個(gè)充電樁的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。

7.1.5視頻監(jiān)控界面

圖15微電網(wǎng)視頻監(jiān)控界面

本界面主要展示系統(tǒng)所接入的視頻畫面，且通過(guò)不同的配置，實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

7.2發(fā)電預(yù)測(cè)

系統(tǒng)應(yīng)可以通過(guò)歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、未來(lái)天氣預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測(cè)，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測(cè)可進(jìn)行人工輸入或者自動(dòng)生成發(fā)電計(jì)劃，便于用戶對(duì)該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖16光伏預(yù)測(cè)界面

7.3策略配置

系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲(chǔ)能系統(tǒng)容量、負(fù)荷需求及分時(shí)電價(jià)信息，進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行模式的設(shè)置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計(jì)劃、需量控制、有序充電、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容等。

圖17策略配置界面

7.4運(yùn)行報(bào)表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備規(guī)定時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)，報(bào)表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無(wú)功功率、正向有功電能等。

圖18運(yùn)行報(bào)表

7.5實(shí)時(shí)報(bào)警

應(yīng)具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能，系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動(dòng)和關(guān)閉等遙信變位，及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動(dòng)作或事故跳閘時(shí)應(yīng)能發(fā)出告警，應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示告警事件或跳閘事件，包括保護(hù)事件名稱、保護(hù)動(dòng)作時(shí)刻；并應(yīng)能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關(guān)人員。

圖19實(shí)時(shí)告警

7.6歷史事件查詢

應(yīng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電芯溫度（鋰離子電池）、壓力（液流電池）、光照、風(fēng)速、氣壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

圖20歷史事件查詢

7.7電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

應(yīng)可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，使管理人員實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。

1）在供電系統(tǒng)主界面上應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度和正序/負(fù)序/零序電流值；

2）諧波分析功能：系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示A/B/C三相電壓總諧波畸變率、A/B/C三相電流總諧波畸變率、奇次諧波電壓總畸變率、奇次諧波電流總畸變率、偶次諧波電壓總畸變率、偶次諧波電流總畸變率；應(yīng)能以柱狀圖展示2-63次諧波電壓含有率、2-63次諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電流含有率；

3）電壓波動(dòng)與閃變：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相電壓波動(dòng)值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長(zhǎng)閃變值；應(yīng)能提供A/B/C三相電壓波動(dòng)曲線、短閃變曲線和長(zhǎng)閃變曲線；應(yīng)能顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計(jì)量：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相有功功率、無(wú)功功率和視在功率；應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無(wú)功功率、總視在功率和總功率因素；應(yīng)能提供有功負(fù)荷曲線，包括日有功負(fù)荷曲線（折線型）和年有功負(fù)荷曲線（折線型）；

5）電壓暫態(tài)監(jiān)測(cè)：在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時(shí)中斷發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能產(chǎn)生告警，事件能以彈窗、閃爍、聲音、短信、電話等形式通知相關(guān)人員；系統(tǒng)應(yīng)能查看相應(yīng)暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形。

6）電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：系統(tǒng)應(yīng)能顯示1min統(tǒng)計(jì)整2h存儲(chǔ)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括均值、95%概率值、方均根值。

7）事件記錄查看功能：事件記錄應(yīng)包含事件名稱、狀態(tài)（動(dòng)作或返回）、波形號(hào)、越限值、故障持續(xù)時(shí)間、事件發(fā)生的時(shí)間。

圖21微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

7.8遙控功能

應(yīng)可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)管理系統(tǒng)的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預(yù)置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序，可以及時(shí)執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。

圖22遙控功能

7.9曲線查詢

應(yīng)可在曲線查詢界面，可以直接查看各電參量曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。

圖23曲線查詢

7.10統(tǒng)計(jì)報(bào)表

具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。對(duì)微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能、收益等分析；具備對(duì)微電網(wǎng)供電可靠性分析，包括年停電時(shí)間、年停電次數(shù)等分析；具備對(duì)并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行電能質(zhì)量分析。

圖24統(tǒng)計(jì)報(bào)表

7.11網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

圖25微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣缑?/p>

本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)?，包括系統(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計(jì)等信息。

7.12通信管理

可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行管理、控制、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開通信管理程序，然后選擇通信控制啟動(dòng)所有端口或某個(gè)端口，快速查看某設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)情況。通信應(yīng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

圖26通信管理

7.13用戶權(quán)限管理

應(yīng)具備設(shè)置用戶權(quán)限管理功能。通過(guò)用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控操作，運(yùn)行參數(shù)修改等）?？梢远x不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

圖27用戶權(quán)限

7.14故障錄波

應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過(guò)程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過(guò)對(duì)這些電氣量的分析、比較，對(duì)分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動(dòng)作、提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平有著重要作用。其中故障錄波共可記錄16條，每條錄波可觸發(fā)6段錄波，每次錄波可記錄故障前8個(gè)周波、故障后4個(gè)周波波形，總錄波時(shí)間共計(jì)46s。每個(gè)采樣點(diǎn)錄波至少包含12個(gè)模擬量、10個(gè)開關(guān)量波形。

圖28故障錄波

7.15事故追憶

可以自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)掃描數(shù)據(jù)，包括開關(guān)位置、保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)、遙測(cè)量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

用戶可自定義事故追憶的啟動(dòng)事件，當(dāng)每個(gè)事件發(fā)生時(shí)，存儲(chǔ)事故前10個(gè)掃描周期及事故后10個(gè)掃描周期的有關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)。啟動(dòng)事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點(diǎn)可由用戶規(guī)定和隨意修改。

圖29事故追憶

8硬件及其配套產(chǎn)品

序號(hào)	設(shè)備	型號(hào)	圖片	說(shuō)明
1	能量管理系統(tǒng)	Acrel-2000MG		內(nèi)部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，由通信管理機(jī)、工業(yè)平板電腦、串口服務(wù)器、遙信模塊及相關(guān)通信輔件組成。 數(shù)據(jù)采集、上傳及轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器及協(xié)同控制裝置。 策略控制:計(jì)劃曲線、需量控制、削峰填谷、備用電源等
2	顯示器	25.1英寸液晶顯示器		系統(tǒng)軟件顯示載體
3	UPS電源	UPS2000-A-2-KTTS		為監(jiān)控主機(jī)提供后備電源
4	打印機(jī)	HP108AA4		用以打印操作記錄，參數(shù)修改記錄、參數(shù)越限、復(fù)限，系統(tǒng)事故，設(shè)備故障，保護(hù)運(yùn)行等記錄，以召喚打印為主要方式
5	音箱	R19U		播放報(bào)警事件信息
6	工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)	D-LINKDES-1016A16		提供16口百兆工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)解決了通信實(shí)時(shí)性、網(wǎng)絡(luò)安全性、本質(zhì)安全與安全防爆技術(shù)等技術(shù)問題
7	GPS時(shí)鐘	ATS1200GB		利用gps同步衛(wèi)星信號(hào)，接收1pps和串口時(shí)間信息，將本地的時(shí)鐘和gps衛(wèi)星上面的時(shí)間進(jìn)行同步
8	交流計(jì)量電表	AMC96L-E4/KC		電力參數(shù)測(cè)量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、視在功率,頻率、功率因數(shù)等)、復(fù)費(fèi)率電能計(jì)量、 四象限電能計(jì)量、諧波分析以及電能監(jiān)測(cè)和考核管理。多種外圍接口功能:帶有RS485/MODBUS-RTU協(xié)議:帶開關(guān)量輸入和繼電器輸出可實(shí)現(xiàn)斷路器開關(guān)的"遜信“和“遙控”的功能
9	直流計(jì)量電表	PZ96L-DE		可測(cè)量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率、正向與反向電能?？蓭?a href="http://ttokpm.com/tags/rs/" target="_blank">RS485通訊接口、模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、開關(guān)量輸入/輸出等功能
10	電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)	APView500		實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓偏差、頻率俯差、三相電壓不平衡、電壓波動(dòng)和閃變、諾波等電能質(zhì)量，記錄各類電能質(zhì)量事件,定位擾動(dòng)源。
11	防孤島裝置	AM5SE-IS		防孤島保護(hù)裝置，當(dāng)外部電網(wǎng)停電后斷開和電網(wǎng)連接
12	箱變測(cè)控裝置	AM6-PWC		置針對(duì)光伏、風(fēng)能、儲(chǔ)能升壓變不同要求研發(fā)的集保護(hù)，測(cè)控，通訊一體化裝置，具備保護(hù)、通信管理機(jī)功能、環(huán)網(wǎng)交換機(jī)功能的測(cè)控裝置
13	通信管理機(jī)	ANet-2E851		能夠根據(jù)不同的采集規(guī)的進(jìn)行水表、氣表、電表、微機(jī)保護(hù)等設(shè)備終端的數(shù)據(jù)果集匯總: 提供規(guī)約轉(zhuǎn)換、透明轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)加密壓縮、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、邊緣計(jì)算等多項(xiàng)功能:實(shí)時(shí)多任務(wù)并行處理數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，可多鏈路上送平臺(tái)據(jù):
14	串口服務(wù)器	Aport		功能:轉(zhuǎn)換“輔助系統(tǒng)"的狀態(tài)數(shù)據(jù)，反饋到能量管理系統(tǒng)中。 1)空調(diào)的開關(guān)，調(diào)溫，及完全斷電(二次開關(guān)實(shí)現(xiàn)) 2)上傳配電柜各個(gè)空開信號(hào) 3)上傳UPS內(nèi)部電量信息等 4)接入電表、BSMU等設(shè)備
15	遙信模塊	ARTU-K16		1)反饋各個(gè)設(shè)備狀態(tài)，將相關(guān)數(shù)據(jù)到串口服務(wù)器: 讀消防VO信號(hào)，并轉(zhuǎn)發(fā)給到上層(關(guān)機(jī)、事件上報(bào)等) 2)采集水浸傳感器信息，并轉(zhuǎn)發(fā)3)給到上層(水浸信號(hào)事件上報(bào)) 4)讀取門禁程傳感器信息，并轉(zhuǎn)發(fā)

9結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)系統(tǒng)基于云平臺(tái)和電力集能器設(shè)備, 通過(guò)電力集能器集成能源子網(wǎng)能量管理系統(tǒng)和能源局域網(wǎng)能量管理子系統(tǒng),采用自動(dòng)和手動(dòng)兩種控制測(cè)量對(duì)VSG自平衡控制,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)微電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、發(fā)用電預(yù)測(cè)、儲(chǔ)能調(diào)度優(yōu)化和信息綜合管理。本系統(tǒng)已在電力研究院和多個(gè)能源電力公司推廣運(yùn)行,達(dá)到其微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行,具有推廣應(yīng)用價(jià)值,有助于綠色、節(jié)能微電網(wǎng)的推廣。

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作者介紹：
吳春紅，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)殡娏ΡO(jiān)控系統(tǒng)、變電站運(yùn)維平臺(tái)。
手機(jī):18702111910（微信同號(hào)）

審核編輯 黃宇