舜通云微電網(wǎng)技術(shù)方案

舜通智能 舜通智能 2023-04-17 17:07 發(fā)表于湖北

一、項目概述

微電網(wǎng)是包含分布式能源和負荷的中、低壓交/直流電力系統。根據微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的連接關(guān)系，微電網(wǎng)可分為獨立型和并網(wǎng)型兩類(lèi)。其中，獨立型微電網(wǎng)與大電網(wǎng)之間沒(méi)有電氣連接，且僅運行于孤島模式；并網(wǎng)型微電網(wǎng)作為一個(gè)可控單元與大電網(wǎng)連接并可工作于并網(wǎng)模式與孤島模式。

微電網(wǎng)EMS具備對光伏、儲能、配電系統、柴油發(fā)電進(jìn)行綜合監測、分析、控制的系統模塊，主要功能包括：數據采集與處理、報警處理、控制和操作記錄(包括人工操作、控制器自動(dòng)控制、電網(wǎng)能量管理系統自動(dòng)控制、電網(wǎng)穩定控制、互動(dòng)服務(wù)、優(yōu)化調度、 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(fēng)光柴儲等多種模式無(wú)縫切換控制功能，切換時(shí)間不超過(guò) 20ms 等）、在線(xiàn)統計計算、畫(huà)面顯示功能、人機接口功能、通信接口、系統的自診斷和自恢復、維護功能、權限管理等。

高速公路服務(wù)區"光儲充+"微電網(wǎng)，是基于微電網(wǎng)的有的是，通過(guò)風(fēng)光互補系統、儲能裝置、能量轉換裝置、負荷、監控和保護裝置等組成的小型發(fā)配電系統。該系統可以工作在并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種模式下，具有高度的可靠性和穩定性，能夠實(shí)現電力自發(fā)自用、余電上網(wǎng)，幫助各種新能源汽車(chē)在調整公路場(chǎng)景下實(shí)現多種形式的能源獲取，同時(shí)能夠減少高速公路服務(wù)區高昂的電費開(kāi)支，并為高速公路服務(wù)器增加新的利潤增長(cháng)點(diǎn)。

二、系統技術(shù)方案

  2.1 系統設計原則

系統的成熟性：在設計過(guò)程中，應充分考慮采用技術(shù)的成熟性，對不夠成熟的產(chǎn)品和技術(shù)將不予采用，這對于保證系統的可靠運行具有重要的意義。即采用的技術(shù)和產(chǎn)品是經(jīng)過(guò)多次實(shí)際考核的，采用后，安裝調試完畢后，即能正常運行。

系統的經(jīng)濟性：有效地控制智能化系統建設成本是系統設計應考慮的一個(gè)重要因素。不僅要達到系統設計的技術(shù)要求，同時(shí)也要在合理地范圍內控制系統成本，即追求最高的性能價(jià)格比，達到功能而其價(jià)格是合理的，或者說(shuō)同類(lèi)產(chǎn)品中，價(jià)格是較優(yōu)惠的。

系統的開(kāi)放性：系統設計應采用和遵循國際標準化組織的工業(yè)標準，使建成后的系統是一個(gè)開(kāi)放的系統，不僅具有良好的可擴充性和靈活性，而且具有很強的兼容性和可移植性，使系統在運行過(guò)程中便于維護，具有更長(cháng)的生命周期。

系統的可管理性：系統建成后，應具有良好的可管理性。尤其是計算機網(wǎng)絡(luò )系統，它是整個(gè)信息傳輸的基礎，也是各子系統得以正常運行的保障，必須要有切實(shí)可行的管理措施及網(wǎng)絡(luò )安全措施，來(lái)保證系統高效、可靠、安全地運行。

系統的可靠性：設計過(guò)程中將采取有效的措施來(lái)保證系統的可靠性，包括提高系統的冗余能力，增加關(guān)鍵設備的容錯性等。即出故障的概率很小，萬(wàn)一出故障后，停機維修的時(shí)間很短。

系統的先進(jìn)性：在設計的當時(shí)是先進(jìn)的，以保證在相當一段時(shí)間內，系統不致被淘汰。在保證成熟性和經(jīng)濟性的前提下，盡可能的先進(jìn)。

  2.2 系統主要特點(diǎn)

1）系統采用四層架構，分別為：采集層、傳輸層、服務(wù)層和應用層。其中采集層負責采集所有設備的數據，傳輸層主要負責將設備采集的數據上傳到服務(wù)端，服務(wù)層主要為系統核心層，包括數據的存儲、計算；應用層主要負責系統的業(yè)務(wù)實(shí)現和展示。

2）系統采用具備邊緣計算能力的通訊管理機采集和傳輸數據。根據采集的設備種類(lèi)較多和數據量較大，在采集層使用通訊管理機將數據進(jìn)行集中采集，統一發(fā)送到服務(wù)端。通訊管理機帶邊緣計算能力，可以輔助計算相關(guān)數據后，再打包傳輸到服務(wù)器，減輕服務(wù)器的通信和計算壓力。

3）系統采用組態(tài)方式繪制系統圖。系統支持用戶(hù)根據實(shí)際監控需求繪制主系統圖、網(wǎng)絡(luò )拓撲圖等，并可將采集的數據直接關(guān)聯(lián)到系統圖上，大程度地支持用戶(hù)自由編輯和配置。

4）系統具備并網(wǎng)和孤島兩種模式控制算法，并且可以控制兩種運行模式之間的平滑切換。

5）系統可以對負荷用電進(jìn)行長(cháng)期和短期的預測，通過(guò)預測分析實(shí)現對微電網(wǎng)系統的高級能量管理，使之達到高效安全運行。

6）系統支持跨平臺運行，可部署在windows、linux等操作系統上運行，也支持全國產(chǎn)化的平臺。

  2.3 系統性能指標

• 系統年可靠率> 99.9%；
• 單元（模塊）器件平均沒(méi)故障時(shí)間 > 50000小時(shí)；
• 重要（關(guān)鍵）器件平均沒(méi)故障時(shí)間> 100000小時(shí)；

    2）運行壽命指標

• 所有設備的壽命在正常使用（具備一定備品）條件下不少于15年；
• 所有設備在給定的性能指標下運行，連接4000小時(shí)內不需要人工調整和維護；

    3）實(shí)時(shí)性指標

• 遙測量越死區傳送時(shí)間< 3秒；
• 遙信變位傳送時(shí)間<2秒；
• 遙控、遙調命令傳送時(shí)間<1秒；
• 系統實(shí)時(shí)數據掃描時(shí)間1~10秒（可調）；
• 計算機遠程網(wǎng)絡(luò )通信中實(shí)時(shí)數據傳送時(shí)間<3秒；
• 畫(huà)面響應時(shí)間<2秒；
• 畫(huà)面實(shí)時(shí)數據刷新周期1~10秒（可調）；
• 存儲最小時(shí)間時(shí)間為1min，數據持久保存；

    4）準確性指標

• 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；
• 系統事故追憶(PDR)時(shí)間；
• 系統事故前追憶時(shí)間 15 分鐘；
• 系統事故后追憶時(shí)間 15 分鐘；

    5） 系統負載率指標

• 在任意 5 分鐘內，服務(wù)器 CPU 的平均負荷率≤20%；
• 在任意 5 分鐘內，MMI 工作站 CPU 的平均負荷率≤30%；
• 在任意 5 分鐘內，主站局域網(wǎng)的平均負荷率≤10%；

• 在任意 1 分鐘內，服務(wù)器 CPU 的平均負荷率≤30%；
• 在任意 1 分鐘內，MMI 工作站 CPU 的平均負荷率≤40%；
• 在任意 1 分鐘內，主站局域網(wǎng)的平均負荷率≤20%；
• 三、數據采集與傳輸

•   3.1 采集方案

  3.2 數據傳輸

1）實(shí)時(shí)數據

事件數據主要是指產(chǎn)生的報警數據，如模擬量設定了上下限，如果實(shí)時(shí)數據超過(guò)上下限的界值，就會(huì )產(chǎn)生事件數據；如開(kāi)關(guān)量發(fā)生了變位，也會(huì )產(chǎn)生事件信息。事件信息為主動(dòng)觸發(fā)，主動(dòng)上傳到平臺。事件數據上送的優(yōu)先級為最高優(yōu)先級。事件數據上傳工作示意圖如下：

斷點(diǎn)數據是指產(chǎn)生通訊故障或者服務(wù)異常，采集端網(wǎng)絡(luò )發(fā)生故障連接不到服務(wù)器，或者GPRS流量使用完，或者服務(wù)器停止工作，此時(shí)設備采集到的數據不能順利上傳到平臺，就會(huì )存儲到網(wǎng)關(guān)設備中，待網(wǎng)絡(luò )通信恢復正常后，設備會(huì )將此類(lèi)數據繼續上傳到平臺中，以保證數據的完整性。斷點(diǎn)數據上傳工作示意圖如下：

  3.3 數據存儲

上圖中簡(jiǎn)述了數據存儲系統中對數據進(jìn)行裂變，按照時(shí)間、功能和項目進(jìn)行拆分的示意圖。

  3.4 遠程控制

遠程控制是指由WEB客戶(hù)端操作人員下發(fā)控制指令，經(jīng)由前置通訊服務(wù)器轉發(fā)給目標的設備執行的動(dòng)作。遠程控制的內容，在本次系統中我們設計增加模擬量的輸入和開(kāi)關(guān)量的輸入。為保證每個(gè)控制指令的正確操作，增加安全性和可視化效果，每個(gè)操作都會(huì )記錄到系統數據庫，下發(fā)指令的權限也會(huì )根據系統權限進(jìn)行匹配?？刂平Y果以實(shí)時(shí)畫(huà)面的形式顯示在當前系統中，供操作人員觀(guān)察。下圖為遠程控制指令由WEB前端觸發(fā)到設備執行過(guò)程的流程示意圖。

  3.5 特別說(shuō)明

為滿(mǎn)足系統建設的要求，所有需要采集的設備需要具備通訊接口、通訊協(xié)議文本。所有采集點(diǎn)信息必須有明確的文檔記錄，并按系統要求進(jìn)行布線(xiàn)和施工。對與既有設備無(wú)法提供通訊接口或者通訊協(xié)議的部分，根據現場(chǎng)條件適當加裝設備以達到采集目的。

  3.6 采集指標

（1）各風(fēng)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)，直流側電壓、電流，交流三相電壓、頻率、電流，溫度，各類(lèi)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)，直流側電壓、電流，交流三相電壓、頻率、電流，溫度，各類(lèi)報警信息等）；

（3）電池管理系統信息（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(lèi)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(xiàn)電壓、三相電流、有功/無(wú)功功率、視在功率、功率因數、頻率、有功/無(wú)功電度等）；

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

（6）儲能戶(hù)外柜信息（空調信息、消防系統信息）；

（7）柴油機系統（運行模式、功率、交流斷路器狀態(tài)，交流相電壓、線(xiàn)電壓、三相電流、有功/無(wú)功功率、視在功率、功率因數、頻率、有功/無(wú)功電度等）；

（8）氫燃料電池系統（運行模式、功率、交流斷路器狀態(tài)，交流相電壓、線(xiàn)電壓、三相電流、有功/無(wú)功功率、視在功率、功率因數、頻率、有功/無(wú)功電度等）；

  3.7 設備清單

    微電網(wǎng)典型配置如下：

• 分布式光伏發(fā)電，容量：300kW；
• 儲能系統，200kW/500kWh；
• 快充：60kW（雙槍?zhuān)? 6；
• 交流并網(wǎng)柜，并網(wǎng)/離網(wǎng)雙切；

    微電網(wǎng)典型結構圖如下：

    1） 光伏系統

    2） 儲能系統

四、功能清單

五、配電系統

  5.1 功能描述

支持與現有電力計量及監控系統進(jìn)行數據交互。實(shí)現對配電房各類(lèi)運行電氣信息、開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息、保護系統運行狀態(tài)等各類(lèi)數據接入與集中監測，主要監測信息包括運行電氣量數據，如設備電壓、電流、有功、無(wú)功等狀態(tài)等信息，如刀閘/開(kāi)關(guān)狀態(tài)數據開(kāi)、合、接地等；保護裝置動(dòng)作信息，如短路保護、過(guò)負荷保護、在線(xiàn)測溫保護等。

  5.2 功能設計

•     1）配電監控大屏

•     2）配電首頁(yè)

•     3）主系統圖

顯示用戶(hù)上傳的配電一次接線(xiàn)圖，并可對圖上顯示設備進(jìn)行遠程開(kāi)關(guān)、合閘等控制。

•     4）實(shí)時(shí)監控

以曲線(xiàn)的形式顯示各回路說(shuō)采集到的電流、線(xiàn)電壓、相電壓等數據的采集值，并將對應最大值、最小值、平均值以表格在圖表下方進(jìn)行分析展示。

•     5）重點(diǎn)設備

•     6）報告管理

配置自動(dòng)生成月度報告的內容組成部分以及數據源，配置好后即可生成報告以供在線(xiàn)瀏覽或是下載至本地瀏覽。

•     7）報表管理

可配置并顯示站點(diǎn)的負荷或電參原始值報表。

負荷報表

五、光伏系統

  5.1 功能描述

  5.2 功能設計

•     1）光伏首頁(yè)

在“光伏概覽"中，可查看單個(gè)站點(diǎn)的當前輻射量、環(huán)境溫濕度、當前風(fēng)速；日、月、年的發(fā)電量、節煤量、CO2減排量、輻照量；每日每時(shí)段發(fā)電量與輻照量的對比曲線(xiàn)圖。

•     2）主系統圖

顯示用戶(hù)上傳的光伏一次接線(xiàn)圖，并可對圖上顯示設備進(jìn)行遠程開(kāi)關(guān)、合閘等控制。

•     3）設備概況

在“設備總覽"中，可查看單個(gè)站點(diǎn)中所有的逆變器的信息，以及采集的日發(fā)電、瞬時(shí)功率數據，并可通過(guò)點(diǎn)擊單個(gè)逆變器的名稱(chēng)，跳轉顯示該逆變器的詳細數據信息。

在“設備監測"中，上部分可查看單個(gè)站點(diǎn)下，單個(gè)逆變器的電參曲線(xiàn)圖。

•     4）運行分析

在“發(fā)電分析"中，用戶(hù)可查看單個(gè)設備的日、月、年的發(fā)電量數據。

在“發(fā)電效率"中，用戶(hù)可勾選單個(gè)站點(diǎn)下的多個(gè)設備（最多4個(gè)），查詢(xún)生成曲線(xiàn)圖，以供對比分析。

在“IV診斷"中，用戶(hù)可查看單個(gè)組串發(fā)電情況，并查看每個(gè)組串中的逆變器的IV曲線(xiàn)以及逆變器信息。

•     5）統計報表

發(fā)電月報

六、儲能系統

  6.1 功能描述

  6.2 功能設計

• 1）儲能主頁(yè)

可查看站點(diǎn)的儲能信息概覽。

• 2）主系統圖

顯示用戶(hù)上傳的光伏一次接線(xiàn)圖，并可對圖上顯示設備進(jìn)行遠程開(kāi)關(guān)、合閘等控制。

3）pcs狀態(tài)

顯示每個(gè)站點(diǎn)的PCS設備信息，如當前狀態(tài)、功率曲線(xiàn)以及各項遙測數據等等。

4）BMS監控

顯示每個(gè)站點(diǎn)的BMS設備的SOC信息、告警狀態(tài)等。

5）單體電池

顯示各站點(diǎn)的電池簇中的單節電池實(shí)時(shí)信息，包括電池狀態(tài)，電壓，溫度。

七、充電樁系統

  7.1 功能描述

對充電樁的充電設備的運行狀態(tài)數據進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，包括充電設備的在離線(xiàn)情況、運行狀態(tài)、電壓、電流、充電時(shí)長(cháng)、充電量等數據。以圖表、曲線(xiàn)、一次圖等方式，監測充電樁的運行情況和統計信息，包括：累計充電狀態(tài)、充電功率、電壓、電壓等信息。根據有序充電策略，對充電樁的充電狀態(tài)和充電功率進(jìn)行控制。通過(guò)設置預警閥值，對充電設備和電池的過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫及其它異常狀態(tài)進(jìn)行預警提示。并支持自動(dòng)檢測充電設備故障情況，進(jìn)行自動(dòng)遠程啟停充電設備，最快時(shí)間應對，保障用戶(hù)和充電設備的安全。

  7.2 功能設計

•     1）充電統計

•     2）電樁總覽

八、能量管理

  8.1 功能描述

  8.2 功能設計

    1）開(kāi)關(guān)控制

    2）逆變器控制

    3）儲能控制

    4）離網(wǎng)控制

    5）并網(wǎng)控制

九、智能告警

智能告警實(shí)現告警信息在線(xiàn)綜合處理、顯示與查詢(xún)，支持匯集和處理各類(lèi)告警信息，對大量告警信息進(jìn)行分類(lèi)管理和綜合/壓縮，利用形象直觀(guān)的方式提供全面綜合的告警提示。

  9.1 在線(xiàn)告警推送

能夠通過(guò)事件告警監視系統運行，及時(shí)發(fā)現異常狀態(tài)。針對系統運行過(guò)程中產(chǎn)生的運行參數越限（流量、溫度、電流、功率、壓力等）、能耗超標越限、系統故障（表計通信鏈路異常、表計/設備自檢故障等） 等異常告警類(lèi)型情況進(jìn)行實(shí)時(shí)告警。系統檢測到告警信號后進(jìn)行告警，告警按嚴重等級采用不同的語(yǔ)音等方式警示嚴重程度，主動(dòng)推送相應報警界面，提醒管理人員實(shí)時(shí)干預和處理，保證能源供應系統的安全穩定運行。

  9.2 歷史告警查詢(xún)

  9.3 功能設計

用戶(hù)可在“預警預測"中，將監測站點(diǎn)的各個(gè)回路的檢測數據與參考標準數據進(jìn)行檢測周期內比對生成偏離模型，將監測站點(diǎn)的各個(gè)回路的檢測數據通過(guò)人工智能判斷數據波動(dòng)幅度生成狼牙模型，從而對回路進(jìn)行風(fēng)險評估；在“實(shí)時(shí)報警"與“歷史報警"中分別查看報警信息；在“報警統計"中，通過(guò)對遙信、遙測、錄波以及視頻的告警數據的回放，還原事故的發(fā)生，分析事故產(chǎn)生的原因。

預警預測

歷史報警

十、視頻監控

  10.1 功能描述

視頻監控模塊主要是將園區內安裝在各位監控點(diǎn)的攝像頭數據接入到系統中，進(jìn)行統一的管理。通過(guò)該模塊，用戶(hù)可以全局掌握監測點(diǎn)的安全，也可以通過(guò)歷史視頻還原歷史現狀，為更好的做到安全管理提供技術(shù)支撐。

視頻監控的接入有兩種方式：1）利用攝像頭自帶的云功能，系統與視頻云廠(chǎng)家進(jìn)行對接，從云端獲取視頻的數據；2）園區內自建視頻服務(wù)器，系統與視頻服務(wù)器進(jìn)行對接，獲取視頻流。

  10.2 功能設計

視頻檔案主要用來(lái)管理視頻的配置信息，包括：設備號、設備名稱(chēng)、播放地址、連接信息等。用戶(hù)配置完視頻檔案后，系統即可根據配置檔案中的連接信息，獲取到相應的視頻數據。

實(shí)時(shí)視頻根據選擇的攝像頭及時(shí)從云端或者視頻服務(wù)器將視頻流拉出，供用戶(hù)查閱。

歷史視頻是指存儲在云端或者視頻服務(wù)器上面的歷史記錄，用戶(hù)可以通過(guò)設定查詢(xún)時(shí)間和設備將歷史存儲的視頻拉出，并在系統上查閱。

十一、服務(wù)器配置

11.1系統網(wǎng)絡(luò )拓撲結構

•     1）通訊服務(wù)器（必選）

主要用于安裝前置通訊服務(wù)、消息中間件、WEB服務(wù)，是整體系統的核心組成部分。

•     2）數據庫主服務(wù)器（必選）

用戶(hù)安裝部署數據庫服務(wù)，主要是存儲系統的各種數據。

•     3）數據庫從服務(wù)器（備份）（可選）

與數據庫服務(wù)器配置一致，作為備份服務(wù)器，通過(guò)熱備的方式實(shí)時(shí)的將數據庫的數據同步到備份服務(wù)器，保證數據存儲兩份，解決系統的容災。

•     4）磁盤(pán)陣列（可選）

有條件的情況下，可以使用共享存儲做雙機熱備。也可以增加服務(wù)器，以集群的方式提供高可靠服務(wù)。雙機熱備是指當一臺服務(wù)器出現故障時(shí)，可以自動(dòng)切換到另一臺服務(wù)器，保證服務(wù)可以不間斷。集群是指將同一功能的服務(wù)，部署在多臺服務(wù)器，以分擔服務(wù)壓力過(guò)大的問(wèn)題。另外，也可以在某一臺服務(wù)器故障時(shí)，不會(huì )影響到其它服務(wù)器的正常運行，保持服務(wù)的可持續。

11.2 硬件配置

11.3 軟件配置

11.4 網(wǎng)絡(luò )需求