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    新型智慧台区-智能运维+储能一体化应用解决方案(二)

    发布时间: 2023-02-27  点击次数: 758次

    五、智能运维调控云平台  

       5.1 平台拓扑  

         5.1.1 系统接入拓扑  


     智能运维调控云平台接入台区储能、风光柴等分布式电源、台区所有重要负荷,入网点设备,根据入网点及各负荷功率及电能质量情况,合理分配能源流向,同时对台区所有节点实时监控,及时发现异常及故障,提供智能化的手段对台区运维提供支撑。同时,平台提供接口对外发送数据或接收控制指令,有助于实现区域化的统一管理及电网区域化调峰填谷。

         5.1.2 平台系统架构及部署方案  

    (1)平台系统架构

     根据数据的流向,设计系统分为五层架构:

    数据感知层:主要通过传感器(智能表计)等获取各回路的电耗及其相关能源参数、光伏发电、储能、用电量等能源信息;
    数据传输层:主要把能源数据转换成TCP/IP协议格式上传至本地监控服务器;
    本地监控层:收集到现场实时数据后,在实时数据库中实时计算和分析,可对异常数据产生报警信息,可根据控制策略发出控制指令,并能向本地SCADA推送数据,也向综合服务平台推送数据;
    数据服务层:数据存储层主要负责对能源数据进行汇总、统计、分析、处理和存储;
    数据表现层:主要对存储层中的能源数据进行展示和发布,包括桌面浏览器和移动计算APP等。

    (2)平台部署方案

    运用“云”服务器及物联网,为台区管理提供服务。服务器上安装云平台软件,用于完成通讯链路的建立、现场设备运行数据的采集处理及存储、遥控操作、台账管理,并通过网络为其他授权计算机提供服务。服务器应由前置机、实时数据服务器、历史数据服务器、应用服务器组成。根据现场情况及客户要求,可以选用阿里云部署,也可以自建服务器部署。既可以集中式部署,也可以多台服务器分布式部署。

       5.2分布式物联接入及数据采集  

         5.2.1 数据采集内容  

    (1)变压器数据:

    变压器高压、主变、低压、分接头、断路器、隔离开关和接地刀闸的位置信息,并网点的工作状态;
    高低压、馈线的正向有功电量、正向无功电量、反向有功电量、反向无功电量;
    高低压、馈线的三相电压,三相电流,有功功率,无功功率、功率因素,电流谐波(2-32次)、电压谐波(2-32次)、三相电流不平衡度、电压偏差,电网频率等;
    变压器三相运行温度,高压母排温度、馈线温度等,以及由此计算的线损等。

    (2)储能系统数据:

    储能系统的双向电量、电池组状态、交/直流侧电压电流、消防、照明、门禁等。

    (3)用户计量数据:

    三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因素、有功电量,无功电量、电流谐波(2-32次)、电压谐波(2-32次)、三相电流不平衡度、电压偏差,频率等。

    (4)台区各级开关状态

    (5)无功补偿测量数据:

    三相电压,三相电流,无功功率。

    (6)台区环境数据:

    采集配电室的温度、湿度、电缆沟水位、摄像头、门禁等数据。

         5.2.2 物联接入核心设备-智能数据采集器  

    SmartDAQ智能数据采集器内置自主研发的QTOUCH2.2组态软件,它是一台完整的嵌入式计算机平台,其内置软件具有众多IEC60870/PLC/IO/仪表的通讯协议库,具有实时数据库,具有sqlite3历史数据库。通过PC进行远程组态下载,具有远程监控,远程维护,远程调试的能力。它能够像PC机一样将本地数据远传到数据服务器中,也可以分担远程数据库服务器的压力,将数据本地存储,具有远程查询,断点续传的特点,确保系统的数据完整性。
    内置了强大的联网、数据安全、边缘计算能,确保任何时候都可以不间断发送数据。

    (1)接口

    具备串口、以太网、GPRS/4G/5G等多种通讯方式;提供端到端的“协议转发”方案,灵活可扩展通讯口;支持故障容错,支持多转多的协议转换模式,方便不同系统共享数据;硬件设备高效稳定的软件内核,高速数据交换通道。

    (2)通信协议

    支持多种通讯协议:MODBUS、DLT645-97/07、IEC60870-5-101/102/103/104、建筑能耗XML,可以按照项目定制其他通讯协议。

    (3)数据库接口

    实现多种方式对数据库进行操作,包括:数据运算处理、历史数据存储、统计处理、报警处理、服务请求等。

    (4)支持主站远程校时

    校时功能满足主站远程校时。

    (5)保护功能

    需具备看门狗功能,在发生意外情况时,软件能够自动复位。具有自诊断功能,发现工作异常具有网关事件记录。

    (6)数据存储功能

    要求存储空间不小于128M,并可扩展,对于采集到的数据,可以在集中器内长期保存。

    (7)数据安全性

    采集器对外进行数据交互时,所传输的数据可以选择支持AES加密,保证数据不易被破解。

    (8)数据完整性

    支持断线续传,可对上行的数据进行异常暂存。如网络中断后,数据暂存于本地。网络恢复后,数据可重新发送到主站。

    (9)支持接口扩展

    可扩展实现支持多种接口通讯协议(不局限于一种通讯协议);通讯配置灵活、高效快捷;

    (10)通信接口开放

    用户可以根据自身需求开发自定义协议;

    (11)具有数据自动清理功能

    能够灵活配置数据存储的时间和占用空间,当时间或者占用空间达到设定值,能够自动进行清理,删除时间最先前的数据,数据删除后,数据库可以自动整理占用空间,保证数据存储的安全;

    (12)内置跨平台组态软件

    内置跨平台组态软件,并自带历史数据库,方便数据存储与处理。

         5.2.3 储能系统接入  

    为保障供电电能质量,对储能的调节实时性和可靠性要求很高,储能系统采用有线方式接入平台,需要接入的设备包含电池管理系统BMS、储能变流器PCS。通信方式支持CAN总线、RS485、以太网。

         5.2.4 台区负荷支路分层接入  

    为全面掌握台区内所有负荷情况及关键设备的运行情况,通过通信管理机对台区负荷及关键节点进行全面分层采集接入。

       5.3 智能调控运维功能及服务  

    智能调控运维平台提供全台区设备监控管理、运维管理、能量管理、故障告警、用户分级管理授权管理等。

     

       5.3.1 智能运维管理基础服务  

    (1)数据采集与智能通信网络

    能够对配电网各监测点的数据实时采集,能够实时计算和分析,可对异常数据产生报警信息,并能向SCADA或其他系统推送数据。

    (2)电能管理及报表功能

    提供电量计量和管理报表,能自动准确的记录各种时刻的运行数据,实现自动记录功能,并可以随时调用;电压调节和不平衡度;
    连续三相均方根电压;
    周期性最大/最小/平均取样电压、谐波、电压偏移、频率;
    通过报表功能能记录和分析各回路的运行参数;
    提供丰富报表功能,各种监测数据通过报表的形式进行管理,分为监测数据日报表、月报表、年报表、以及综合报表等各种报表的形式;可按要求生成报表,报表数据自动添入;
    可输入数据运算公式,丰富报表管理功能;
    每台变压器回路周期性最大/最小/平均取样电流。

    (3)曲线分析

    记录各回路的用电情况,如监测电压、电流,如出现最大用电量的时间段等功能;
    能很好的记录开关的负荷量,对出现故障时提供丰富的运行分析依据;
    可以调用每天、每月、每年的运行记录,根据运行记录能很好的进行同期比较和分析,并可根据比较和结合产量等因素分析,为节能提供一定的依据;
    系统实时采集各种测量值,同时把采集到的数据保存到历史数据库中;
    曲线功能可以对所有测量量进行统计和分析,包括最大值、最小值、平均值以及最大值最小值出现的时间等;
    通过曲线监视系统运行参数的变化趋势、分析用电情况。

    (4)报警功能

    告警方式:画面显示、多媒体语音告警、打印告警;
    告警类型:越限告警、变位告警、事件告警、通讯状态告警、运行日志;
    告警信息包括告警类型、发生告警的对象、告警内容、发生告警具体时间、确认状态等;
    告警信息查询方式:通过告警信息查询系统可以从数据库中查阅历史告警信息;查询方式分为按类型、按时间段、按发生源、按等级等几种方式或它们的组合;
    紧急告警优先弹出专用告警确认对话框;
    通信状态监测和通信报文监测,一旦出现通信异常立即报警。

    (5)图形功能

    系统分布图:直观地反映了变电站分布的地理位置情况,通过系统分布图可以了解该地区内所有变电站分布情况;
    网络拓扑图:体现整个监控系统通讯设备的分布和网络连接方式,实现整个系统的通讯监视和网络诊断;
    提供相关装置设备,如:变压器的状态界面,显示相关信息状态、数据参数等。

    (6)负荷管理

    对用电设备运行状态进行管理,根据实时数据统计出用电设备各类别和时段的电量及负荷特征,为经济运行提供数据依据。

    (7)电压和无功管理

    对配电网无功电压进行优化设置,可对无功补偿装置进行参数设置。可按无功率控制模式、功率因素控制模式、电压控制模式进行数据计算和控制指令发出。

    (8)统计分析评估

    对配电网和外部系统间的能量交换进行统计分析;对电能质量的统计分析,对系统的可靠性进行统计分析,进行成本效益进行统计分析。

    (9)数据发布展示

    相关数据信息发布、浏览,报表和画面等信息展示。

    (10)系统管理

    可进行系统配置、人员权限管理、数据备份、日志记录。

         5.3.2 能量管理  

    智能运维调控平台实现系统整体运行监测,控制系统能量管理策略和运行模式判断与切换。

         5.3.3 储能系统管理  


    集设备监测与控制功能于一体,实现统一的调配管理。储能能量管理系统具备人机交互界面,可实现底层设备,如PCS、BMS 等,参数阈值修改和自定义,同时支持储能系统运行策略、运行模式自定义。
    平台对储能系统管理基本功能如下:
    (1)PCS 手动恒电流/ 恒功率充放电,通过在PCS 人机交互界面手动设置充放电电流/ 功率,达到充放电截止条件时或手动停止充放电;
    (2)EMS手动恒电流/ 恒功率充放电,通过在EMS人机交互界面手动设置充放电电流/ 功率,达到充放电截止条件时或手动停止充放电;
    (3)EMS 计划削峰填谷,储能系统具备定时充放电控制功能,通过设置充放电电流/ 功率、充放电时间,进行固定时间的有功无功充放电控制,达到充放电截止条件时或定时时间到时停止充放电;
    (4)并离网切换,实现计划性和非计划性孤岛切换。储能变流器通过检测PCC 开关网侧失电,断开PCC 开关,进入离网状态,并将并离网标志位清零,告知监控后台;当市电来电时,监控系统通知并网,储能变流器进行锁相,并闭合PCC 开关,进入并网运行状态,并离网标志位置位,告知监控系统;
    (5)三相不平衡分相控制,低压配电台区三相不平衡主要分为正常性不平衡和事故性不平衡,正常性不平衡是由于三相负荷不对称运行造成,实际中由于不能严格控制负荷需求使三相不平衡普遍存在,事故性不平衡是由于单相短路或单相接地等原因造成的。通过电流互感器实时监测线路电流,装置进行电压电流信号采样,通过零线电流或相电流分析是否处于三相不平衡状态,同时计算达到三相平衡状态时各相所需转换的电流值,然后控制变流器输出,从而实现三相电流平衡;
    (6)无功补偿提高功率因数,通过电压电流互感器实时监测线路的有功功率、无功功率及功率因数,计算分析提高功率因数所需的无功分量,根据计算值控制PCS 发出或吸收无功功率,若为容性无功则吸收无功功率,若为感性无功则发出无功功率,从而提高电网功率因数;
    (7)提升配电网电压,装置控制器实时采样T 接点电压信号,判断电压是否超过设定值,当电压超过调压高限值时,控制PCS 吸收无功功率,降低配电网电压。当电压低于调压低限值时,控制PCS 发出无功功率,提升配电网电压,最终使各相电压稳定在正常范围内。

         5.3.4 平台功能展示  

    1、系统主接线图

    2、充放记录

    3、电网负荷

    4、经济运行统计 

     

     

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