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淺談智能電網(wǎng)技術(shù)在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用
任運業(yè)
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:電力調(diào)度自動化系統(tǒng)是電力系統(tǒng)中的重要組成部分,與電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行密切相關(guān)。隨著電網(wǎng)覆蓋范圍的擴大以及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的提升,對電力調(diào)度自動化系統(tǒng)提出了更高的運行要求和標(biāo)準(zhǔn),這就需要合理應(yīng)用智能電網(wǎng)技術(shù),進一步提升電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的智能化與自動化水平,提高電網(wǎng)的運行效率和質(zhì)量?;诖?,簡要概述智能電網(wǎng)技術(shù)在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中的重要性,*點分析智能電網(wǎng)技術(shù)在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中的具體應(yīng)用,以供相關(guān)人員參考。
關(guān)鍵詞:電力調(diào)度自動化系統(tǒng);智能電網(wǎng)技術(shù);應(yīng)用
0引言
隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展,人們的物質(zhì)生活水平不斷提升,消費能力進一步增強。在此過程中,大量電氣設(shè)備的使用導(dǎo)致電能消耗量不斷增加,供電企業(yè)需不斷加強對電力系統(tǒng)的建設(shè)和擴展,確保供電質(zhì)量,滿足人們?nèi)找嬖鲩L的用電需求。除此之外,供電企業(yè)應(yīng)在電網(wǎng)改造中積極引入各種計算機、自動化等技術(shù),加快電網(wǎng)智能化、自動化的建設(shè)進程。智能電網(wǎng)技術(shù)能夠有效提高供電企業(yè)的工作效率和質(zhì)量,減少工作人員的工作負擔(dān)和工作量,有利于推動電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展。
1智能電網(wǎng)技術(shù)的概念
智能電網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)各個電網(wǎng)組成部分、各個設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)化互聯(lián)與信息共享,同時聯(lián)通用戶側(cè)與電源側(cè),賦予電力系統(tǒng)智能化、有效化、高靈活性的特點,確保電網(wǎng)可靠、安全、經(jīng)濟、有效、環(huán)境友好和使用安全"。智能電網(wǎng)技術(shù)具有良好的自適應(yīng)性,能夠自主適應(yīng)電能供應(yīng)和需求間的變化,實現(xiàn)電網(wǎng)運行的有效自適應(yīng),充分利用能源資源。智能電網(wǎng)技術(shù)具有非常強的自愈能力和可靠性,能夠自主監(jiān)測、快速定位、診斷、隔離和動態(tài)處理電力系統(tǒng)在運行中所出現(xiàn)的各種故障和干擾因素,防止事故擴大,為電力系統(tǒng)安全運行提供有力支持。因此,智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用對電力調(diào)度自動化系統(tǒng)有著很大的意義。
2智能電網(wǎng)技術(shù)在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中應(yīng)用的重要性
能在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中應(yīng)用智能電網(wǎng)技術(shù),不僅能夠?qū)崿F(xiàn)電力調(diào)度的智能化和自動化,提高電力調(diào)度效率,而且能夠優(yōu)化調(diào)度人員的配置,及時解決電力調(diào)度中存在的問題,為電力調(diào)度方案的制定提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)支撐。
首先,可以利用電力需求側(cè)管理技術(shù),實時監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài)和負荷情況,進行智能分析和判斷,制定科學(xué)的電力調(diào)度方案,合理調(diào)配人力資源,提高電力調(diào)度的時效性和準(zhǔn)確性。其次,可以利用智能無功補償技術(shù),通過安裝無功補償裝置,提高電網(wǎng)的功率因數(shù),進而實現(xiàn)對電力資源的優(yōu)化調(diào)配。再次,可以利用智能巡檢技術(shù),及時發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)的故障和異常情況。*后,可以利用信息傳感和數(shù)據(jù)處理技術(shù),實時監(jiān)測電網(wǎng)的電壓、電流、功率因數(shù)等,及時獲取電網(wǎng)狀態(tài)和負荷情況,及時排查和解決故障問題,進而提高電力系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性。因此,在建設(shè)電力系統(tǒng)的過程中,需要重視對智能電網(wǎng)技術(shù)的研究和應(yīng)用,充分發(fā)揮其應(yīng)用價值和作用,進一步提升電力調(diào)度的工作效率和質(zhì)量。
3智能電網(wǎng)技術(shù)在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中的具體應(yīng)用
3.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(圖1)通過射頻識別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議,將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接,進行信息交換和通信,以實現(xiàn)智能化識別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理。將該技術(shù)應(yīng)用在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中,能夠?qū)崟r遠程監(jiān)控電力設(shè)備,通過信息傳感設(shè)備及時獲取設(shè)備的狀態(tài)信息,及時發(fā)現(xiàn)并預(yù)警電力設(shè)備的故障問題,同時還可以根據(jù)實時數(shù)據(jù)對電力設(shè)備進行智能調(diào)度,提高電力系統(tǒng)巡檢和電力調(diào)度的自動化。除此之外,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)結(jié)合運用,對電力負荷歷史數(shù)據(jù)進行細致分析,挖掘電力負荷變化規(guī)律和影響因素,為電力負荷預(yù)測提供更為準(zhǔn)確、整體的數(shù)據(jù)支持,為電力調(diào)度管理和節(jié)能減排方案制定提供依據(jù)參考。
圖1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
3.2大數(shù)據(jù)技術(shù)
電力調(diào)度自動化系統(tǒng)在運行過程中會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息,數(shù)據(jù)量非常龐大,并且各子系統(tǒng)間存在數(shù)據(jù)不互通、信息孤島等問題,不利于電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的運行控制,而大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用可以解決上述問題。大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠有效整合多源數(shù)據(jù),消除電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中各子系統(tǒng)間的信息孤島。例如,利用數(shù)據(jù)采集與整合技術(shù)能夠?qū)⒏髯酉到y(tǒng)的數(shù)據(jù)整合到一個數(shù)據(jù)庫,將海量的歷史數(shù)據(jù)儲存起來,進而實現(xiàn)各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享和融合。通過數(shù)據(jù)清洗與預(yù)處理技術(shù)對采集到的數(shù)據(jù)進行處理和清洗,去除無效數(shù)據(jù)和錯誤數(shù)據(jù),保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。然后利用數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)存儲、分析和挖掘這些歷史數(shù)據(jù),并找出數(shù)據(jù)間的關(guān)系和規(guī)律,以此為電力調(diào)度提供決策支持。與此同時,還可以借助可視化技術(shù),將各種數(shù)據(jù)蘊含的規(guī)律和關(guān)系以直觀的柱狀圖、條狀圖、折線圖或三維圖等形式呈現(xiàn)出來,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化轉(zhuǎn)化,促進各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享和融合。
3.3云計算技術(shù)
云計算技術(shù)是一種分布式計算技術(shù),其可將巨大的數(shù)據(jù)計算處理程序分解成無數(shù)個小程序,然后通過多臺服務(wù)器組成的系統(tǒng)處理和分析這些小程序,得到的結(jié)果返回給用戶,支持用戶在任何時候、任何地點和任何設(shè)備上使用計算資源,非常適用于電力調(diào)度自動化系統(tǒng)。云計算技術(shù)以網(wǎng)絡(luò)資源為基礎(chǔ),通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)集成式管理,進而降低電力調(diào)度的能耗和管理成本。云計算技術(shù)具有強大的儲存能力和分析能力,可以利用服務(wù)器保存大量的原始資源,方便后續(xù)的分析,對于電力系統(tǒng)的調(diào)度有著很好的改善作用。在具體應(yīng)用中,可以利用云計算技術(shù)的分布式管理功能將電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中的計算任務(wù)分解成多個小程序,然后通過多臺服務(wù)器組成的系統(tǒng)進行計算和任務(wù)調(diào)度,快速完成計算任務(wù),提高電力調(diào)度的效率和準(zhǔn)確性。同時可以搭配使用桌面云技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等,實現(xiàn)對電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的桌面虛擬化和電力信息的大數(shù)據(jù)分析,為電力調(diào)度數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和深入挖掘分析提供有效幫助。
3.4人工智能技術(shù)
人工智能技術(shù)是當(dāng)今社會發(fā)展乃至未來科技發(fā)展的*點和關(guān)鍵,對電力調(diào)度自動化系統(tǒng)運行效率和效果的提升有著積極作用。人工智能技術(shù)在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用具體體現(xiàn)在以下4點。
3.4.1專家系統(tǒng)
專家系統(tǒng)(圖2)是一種基于人工智能技術(shù)的計算機程序,其能夠模擬人類專家的決策過程,解決特定領(lǐng)域內(nèi)的復(fù)雜問題。在電力調(diào)度自動化工作中,專家系統(tǒng)可以采集、存儲和分析電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中的各種類型數(shù)據(jù),包括實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、報警信息等,還可以進行數(shù)據(jù)清洗和預(yù)處理,提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。一旦電力調(diào)度自動化系統(tǒng)發(fā)生故障,專家系統(tǒng)可以模擬該系統(tǒng)中的故障情況,快速、準(zhǔn)確地判斷故障的類型和位置,并提供相應(yīng)的處理措施,提高電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性同時,專家系統(tǒng)可以根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)的運行情況,給出*優(yōu)的調(diào)度方案,為調(diào)度人員提供決策支持,協(xié)助調(diào)度人員制訂合理的調(diào)度計劃四。此外,專家系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的安全管理,包括安全漏洞檢測、訪問控制、數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)等,避免系統(tǒng)遭受攻擊或出現(xiàn)數(shù)據(jù)泄露等問題。專家系統(tǒng)還可以用于模擬各種電力調(diào)度自動化場景,幫助調(diào)度人員學(xué)習(xí)掌握各種技巧方法,提高調(diào)度人員的綜合能力水平。
3.4.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種由許多互相連接的人工神經(jīng)元組成的網(wǎng)絡(luò),能夠模擬人類神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具備自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)的能力,通過對電力調(diào)度自動化系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí),自適應(yīng)地調(diào)整內(nèi)部參數(shù)和權(quán)重,實現(xiàn)系統(tǒng)的狀態(tài)估計、參數(shù)識別和控制,包括電壓無功控制、頻率調(diào)整、負荷管理等。例如,在電力系統(tǒng)中同時傳輸多個負載需求時,應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)多路復(fù)用調(diào)度,根據(jù)問題的具體需求,選擇合適的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和算法,構(gòu)建一個能夠解決該問題的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。然后使用歷史數(shù)據(jù)對模型進行訓(xùn)練,通過多次迭代和調(diào)整模型參數(shù),使模型的預(yù)測結(jié)果越來越接近于真實結(jié)果,之后使用測試數(shù)據(jù)對訓(xùn)練好的模型進行測試,經(jīng)驗證模型可用后,可以優(yōu)化和調(diào)度電力流動,保證電網(wǎng)整體的穩(wěn)定運行和安全性。除此之外,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還能構(gòu)建自適應(yīng)調(diào)整診斷模型,結(jié)合實時監(jiān)測到的設(shè)備信息數(shù)據(jù)來制定和實施自適應(yīng)的調(diào)整控制策略,及時切除故障,保護電力設(shè)備設(shè)施,實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的自動化控制。
圖2專家系統(tǒng)
3.4.3智能圖像識別
智能圖像識別能夠?qū)﹄娏υO(shè)備的紅外圖像、可見光圖像等進行分析,判斷設(shè)備是否出現(xiàn)故障。同時還能夠?qū)﹄娏υO(shè)備進行定位,迅速找出設(shè)備的具體位置,并建立相應(yīng)的設(shè)備臺賬,提高電力設(shè)備的管理效率和準(zhǔn)確性。此外,還可以在變電站機房等區(qū)域安裝智能圖像識別設(shè)備用于火災(zāi)檢測。
3.4.4智能機器人
智能機器人在目前電力調(diào)度工作中主要用于電力設(shè)備的巡檢和狀態(tài)監(jiān)測。由于智能機器人配置了視覺傳感器、激光傳感器、內(nèi)窺鏡等設(shè)備,可以檢驗檢查電力設(shè)備的表面狀態(tài)以及內(nèi)部情況,如檢查設(shè)備是否掉漆、是否存在變形、內(nèi)部是否存在異物漏油等。同時可以通過各種傳感器,在線監(jiān)測電力設(shè)備的狀態(tài)參數(shù),如溫度、濕度、壓力、電流、電壓等參數(shù),以便及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常情況。此外,由于智能機器人具有機器學(xué)習(xí)技術(shù),能夠通過分析設(shè)備的振動數(shù)據(jù)溫度數(shù)據(jù)等,預(yù)測設(shè)備可能出現(xiàn)的故障,為電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供可靠保障。
4增強智能電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用效果的建議
能為了提高智能電網(wǎng)技術(shù)在電力調(diào)度自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用效果,可以圍繞以下4點進行改進和創(chuàng)新:
1)加強技術(shù)支持。隨著電網(wǎng)的發(fā)展,對智能電網(wǎng)技術(shù)的要求和標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提升,需要進一步加大對相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新研究,推動相關(guān)技術(shù)和設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用,如研究和升級電網(wǎng)的硬件設(shè)備、提高電網(wǎng)的信息技術(shù)水平、優(yōu)化電網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)等。2)完善標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。統(tǒng)一規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)能夠進一步提升智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用效果,因此,需要圍繞電網(wǎng)和電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀,進一步優(yōu)化和完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)等,確保電力系統(tǒng)的可靠性和安全性,為智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用提供指導(dǎo)和支持。3)加強人才培養(yǎng)。加大對智能電網(wǎng)技術(shù)人才的培養(yǎng)力度,建立完善的培訓(xùn)和激勵機制,提高技術(shù)人才的綜合素質(zhì)和專業(yè)水平,推動智能電網(wǎng)技術(shù)的普及和應(yīng)用。4)加強管理和維護。建立完善的電網(wǎng)管理和維護機制,確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運行,如建立數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測系統(tǒng)、故快速響應(yīng)機制等。
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)國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的經(jīng)驗,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、儲能系統(tǒng)以及充電樁的接入,全天進行數(shù)據(jù)采集分析,直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲能系統(tǒng)、充電樁運行狀態(tài)及健康狀況,是一個集監(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)濟優(yōu)化運行為目標(biāo),提升可再生能源應(yīng)用,提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性、補償負荷波動;有效實現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負荷,提高電力設(shè)備運行效率、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)濟運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),整個能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個層:設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級通信網(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)控制計算機系統(tǒng)通用規(guī)范1部分:通用要求
GB/T26806.2-2011工業(yè)控制計算機系統(tǒng)工業(yè)控制計算機基本平臺2部分:性能評定方法
GB/T26802.5-2011工業(yè)控制計算機系統(tǒng)通用規(guī)范5部分:場地安全要求
GB/T26802.6-2011工業(yè)控制計算機系統(tǒng)通用規(guī)范6部分:驗收大綱
GB/T2887-2011計算機場地通用規(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)機房設(shè)計規(guī)范
DL/T634.5101遠動設(shè)備及系統(tǒng)5-101部分:傳輸規(guī)約基本遠動任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)
DL/T634.5104遠動設(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)負荷管理技術(shù)導(dǎo)則
T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)度運行規(guī)范
T/CEC5005-2018微電網(wǎng)工程設(shè)計規(guī)范
NB/T10148-2019微電網(wǎng)1部分:微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則
NB/T10149-2019微電網(wǎng)2部分:微電網(wǎng)運行導(dǎo)則
5.3適用場合
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型號說明
6.1系統(tǒng)架構(gòu)
本平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進行設(shè)計,即站控層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層,詳細拓撲結(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實時監(jiān)測
微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機界面友好,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行狀態(tài),實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息,動態(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。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、總無功功率、總功率因數(shù)、頻率和正向有功電能累計值;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)可以對分布式電源、儲能系統(tǒng)進行發(fā)電管理,使管理人員實時掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲能單元運行功率設(shè)置等。
系統(tǒng)應(yīng)可以對儲能系統(tǒng)進行狀態(tài)管理,能夠根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進行及時告警,并支持定期的電池維護。
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、儲能、充電樁及總體負荷組成情況,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,儲能及光伏系統(tǒng)信息進行顯示。
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、儲能信息、充電樁信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計列表等。
7.1.1光伏界面
圖3光伏系統(tǒng)界面
本界面用來展示對光伏系統(tǒng)信息,主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運行狀態(tài)監(jiān)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析;同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數(shù)據(jù)進行展示。
7.1.2儲能界面
圖4儲能系統(tǒng)界面
本界面主要用來展示本系統(tǒng)的儲能裝機容量、儲能當(dāng)前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。
圖5儲能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面
本界面主要用來展示對PCS的參數(shù)進行設(shè)置,包括開關(guān)機、運行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。
圖6儲能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面
本界面用來展示對BMS的參數(shù)進行設(shè)置,主要包括電芯電壓、溫度保護限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。
圖7儲能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面
本界面用來展示對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儲能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面
本界面用來展示對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。同時針對交流側(cè)的異常信息進行告警。
圖9儲能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面
本界面用來展示對PCS直流側(cè)數(shù)據(jù),主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時針對直流側(cè)的異常信息進行告警。
圖10儲能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面
本界面用來展示對PCS狀態(tài)信息,主要包括通訊狀態(tài)、運行狀態(tài)、STS運行狀態(tài)及STS故障告警等。
圖11儲能電池狀態(tài)界面
本界面用來展示對BMS狀態(tài)信息,主要包括儲能電池的運行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等,同時展示當(dāng)前儲能電池的SOC信息。
圖12儲能電池簇運行數(shù)據(jù)界面
本界面用來展示對電池簇信息,主要包括儲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
本界面用來展示對風(fēng)電系統(tǒng)信息,主要包括逆變控制一體機直流側(cè)、交流側(cè)運行狀態(tài)監(jiān)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計、風(fēng)速/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析;同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數(shù)據(jù)進行展示。
7.1.4充電樁界面
圖14充電樁界面
本界面用來展示對充電樁系統(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、電量費用,變化曲線、各個充電樁的運行數(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,且通過不同的配置,實現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。
7.2發(fā)電預(yù)測
系統(tǒng)應(yīng)可以通過歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實測數(shù)據(jù)、未來天氣預(yù)測數(shù)據(jù),對分布式發(fā)電進行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測,并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測可進行人工輸入或者自動生成發(fā)電計劃,便于用戶對該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。
圖16光伏預(yù)測界面
7.3策略配置
系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲能系統(tǒng)容量、負荷需求及分時電價信息,進行系統(tǒng)運行模式的設(shè)置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計劃、需量控制、有序充電、動態(tài)擴容等。
圖17策略配置界面
7.4運行報表
應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備選定時間的運行參數(shù),報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、總無功功率、正向有功電能等。
圖18運行報表
應(yīng)具有實時報警功能,系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動和關(guān)閉等遙信變位,及設(shè)備內(nèi)部的保護動作或事故跳閘時應(yīng)能發(fā)出告警,應(yīng)能實時顯示告警事件或跳閘事件,包括保護事件名稱、保護動作時刻;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實時告警
應(yīng)能夠?qū)b信變位,保護動作、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行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯,查詢統(tǒng)計、事故分析。
圖20歷史事件查詢
應(yīng)可以對整個微電網(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)進行持續(xù)監(jiān)測,使管理人員實時掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況,以便及時發(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)能實時顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測點的監(jiān)測裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測點的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度和正序/負序/零序電壓值、三相電流不平衡度和正序/負序/零序電流值;
2)諧波分析功能:系統(tǒng)應(yīng)能實時顯示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)電壓波動與閃變:系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相電壓波動值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長閃變值;應(yīng)能提供A/B/C三相電壓波動曲線、短閃變曲線和長閃變曲線;應(yīng)能顯示電壓偏差與頻率偏差;
4)功率與電能計量:系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相有功功率、無功功率和視在功率;應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無功功率、總視在功率和總功率因素;應(yīng)能提供有功負荷曲線,包括日有功負荷曲線(折線型)和年有功負荷曲線(折線型);
5)電壓暫態(tài)監(jiān)測:在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時中斷發(fā)生時,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:系統(tǒng)應(yīng)能顯示1min統(tǒng)計整2h存儲的統(tǒng)計數(shù)據(jù),包括均值、*大值、*小值、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)(動作或返回)、波形號、越限值、故障持續(xù)時間、事件發(fā)生的時間。
圖21微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面
應(yīng)可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進行遠程遙控操作。系統(tǒng)維護人員可以通過管理系統(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
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
具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能,用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況,即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。對微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進行統(tǒng)計分析;對系統(tǒng)運行的節(jié)能、收益等分析;具備對微電網(wǎng)供電可靠性分析,包括年停電時間、年停電次數(shù)等分析;具備對并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點進行電能質(zhì)量分析。
圖24統(tǒng)計報表
系統(tǒng)支持實時監(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)異常時能自動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)拓撲界面
本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓撲,包括系統(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計等信息。
可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進行管理、控制、數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。系統(tǒng)維護人員可以通過管理系統(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所有端口或某個端口,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
應(yīng)具備設(shè)置用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作(如遙控操作,運行參數(shù)修改等)??梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限,為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。
圖27用戶權(quán)限
應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時,自動準(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各相關(guān)電氣量的變化情況,通過對這些電氣量的分析、比較,對分析處理事故、判斷保護是否正確動作、提高電力系統(tǒng)安全運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個周波、故障后4個周波波形,總錄波時間共計46s。每個采樣點錄波至少包含12個模擬量、10個開關(guān)量波形。
圖28故障錄波
可以自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時掃描數(shù)據(jù),包括開關(guān)位置、保護動作狀態(tài)、遙測量等,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事件,當(dāng)每個事件發(fā)生時,存儲事故qian10個掃描周期及事故后10個掃描周期的有關(guān)點數(shù)據(jù)。啟動事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點可由用戶選定和隨意修改。
圖29事故追憶
8系統(tǒng)硬件配置
應(yīng)用場合 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 |
35kV/10kV/ 6kV進線 | AM6-L |
| 三段式過流保護(帶方向、低壓閉鎖)、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環(huán)保護、斷路器失靈保護; |
35kV/10kV/ 6kV饋線 | AM6-L | 三段式過流保護(帶方向、低壓閉鎖)、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環(huán)保護、斷路器失靈保護; | |
35kV主變 (2000kVA以上) | AM6-D2/ AM-3 | 兩圈變/三圈變差動速斷保護、比例制動差動保護; | |
AM6-TB | 變壓器后備保護測控、三段式過流保護(帶方向、復(fù)合電壓閉鎖)、非電量保護、啟動通風(fēng)保護、PT斷線告警、遙調(diào)升檔、遙調(diào)降檔、遙調(diào)急停; | ||
35kV/10kV/ 6kV廠用變 | AM6-S | 三段式過流保護(帶方向、復(fù)合電壓閉鎖)、零序過流、過負荷保護(告警/跳閘)、控故障告警、PT斷線告警、非電量保護; | |
35kV電機 (2000kW以上) | AM6-MD | 差動速斷保護、比例差動保護、過流、過負荷、堵轉(zhuǎn)等電機綜合保護; | |
10kV/6kV 異步電機 | AM6-M | 兩段式過流/零序過流/負序過流保護、過負荷保護(告警/跳閘)、低電壓保護、PT斷線告警、堵轉(zhuǎn)保護、啟動超時、熱過載保護、電壓不平衡; | |
35kV/10kV/6kV PT監(jiān)測 | AM6-UB | PT并列/解列、PT監(jiān)測; | |
10kV/6kV 電容器 | AM6-C | 兩段式過流/零序過流保護、過負荷保護(告警/跳閘)、PT斷線告警、過電壓/欠電壓跳閘、不平衡電壓/電流保護; | |
35kV/10kV/ 6kV母聯(lián) | AM6-B | 兩進線備投/母聯(lián)備投/自適應(yīng)備投、聯(lián)切備投、三段式過流保護(帶方向、復(fù)合電壓閉鎖)、PT斷線告警、過負荷聯(lián)切/告警、檢同期、合環(huán)保護; | |
應(yīng)用場合 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 |
網(wǎng)關(guān) | ANet- 2E8S1 | 8路RS485串口,光耦隔離,2路以太網(wǎng)接口,支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA等協(xié)議的數(shù)據(jù)接入,ModbusTCP(主、從)、104(主、從)、建筑能耗、SNMP、MQTT 等協(xié)議上傳,支持斷點續(xù)傳、XML、JSON進行數(shù)據(jù)傳輸、支持標(biāo)準(zhǔn)8GB SD卡(32GB)、支持不同協(xié)議向多平臺轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù);每個設(shè)備的多個報警設(shè)置。輸入電源:AC/DC 220V,導(dǎo)軌式安裝。 | |
35kV/10kV/6kV 弧光保護 | ARB5-M | 主控單元,可接20路弧光信號或4個擴展單元,配置弧光保護(8組)、失靈保護(4組)、TA斷線監(jiān)測(4組)、11個跳閘出口; | |
ARB5-E | 擴展單元,多可以插接6塊擴展插件,每個擴展插件可以采集5路弧光信號: | ||
ARB5-S | 弧光探頭,可安裝于中壓開關(guān)柜的母線室、斷路器室或電纜室,也可于低壓柜。弧光探頭的檢測范圍為180°,半徑0.5m的扇形區(qū)域; | ||
35kV/10kV/6kV 進線柜電能質(zhì)量 在線監(jiān)測 | APView500 | 相電壓電流+零序電壓零序電流,電壓電流不平衡度,有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波,諧波(電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子)、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態(tài)、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發(fā)及定時錄波,波形實時顯示及故障波形查看,PQDIF格式文件存儲,內(nèi)存32G,16D0+22D1,通訊2RS485+1RS232+1GPS,3以太網(wǎng)接口(+1維護網(wǎng)口)+1USB接口支持U盤讀取數(shù)據(jù),支持61850協(xié)議。 | |
35kV/100kV/6kV 間隔智能操控、 節(jié)點測溫 | ASD500 | 5寸大液晶彩屏動態(tài)顯示一次模擬圖及彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、3路溫溫度控制及顯示、遠方/就地、分合閘、儲能旋鈕預(yù)分預(yù)合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體感應(yīng)、柜內(nèi)照明控制、1路以太網(wǎng)、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓柜內(nèi)電氣接點無線測溫、全電參量測溫、脈沖輸出、4~20mA輸出; | |
35kV/10kV/ 6kV傳感器 | ATE400 | 合金片固定,CT感應(yīng)取電,啟動電流大于5A,測溫范圍-50-125℃,測量精度±1℃;無線傳輸距離空曠150米; | |
35kV/10kV/6kV 間隔電參量測量 | APM830 | 三相(1、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ),零序電流In,四象限電能,實時及需量,本月和上月值,電流、電壓不平衡度,66種報警類型及外部事件(SOE)各16條事件記錄,支持SD卡擴展記錄,2-63次諧波,2D1+2D0,RS485/Modbus,LCD顯示; | |
變壓器繞組 溫度檢測 | ARTM-8 | 8路溫度巡檢,預(yù)埋PT100,RS485接口,2路繼電器輸出; | |
變壓器接頭測溫低壓進出線柜接頭測溫 | ARTM-Pn-E | 無線測溫采集可接入60個無線測溫傳感器;U、I、P、Q等全電參量測量;2路告警輸出;1路RS485通訊; | |
ATE400 | 合金片固定,CT感應(yīng)取電,啟動電流大于5A,測溫范圍-50-125C,測量精度±1℃;無線傳輸距離空曠150米; | ||
柜內(nèi)環(huán)境溫濕度 | AHE100 | 無線溫濕度傳感器,溫度精度:±1℃,濕度精度:±3%RH,發(fā)射頻率:5min,傳輸距離:200m,電池壽命:≥3年(可更換) | |
ATC600 | 兩種工作模式:終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳,ATC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m,ATC600-C可接收AHE傳輸?shù)臄?shù)據(jù),1路485,2路報警出口。 |
9結(jié)束語
科學(xué)技術(shù)的進步為電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的智能化、現(xiàn)代化發(fā)展提供了更強的技術(shù)支撐,有利于提升電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。其中,智能電網(wǎng)技術(shù)對電力調(diào)度自動化系統(tǒng)的未來發(fā)展具有重要意義,通過對該技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用和不斷完善,能夠進一步提升電力調(diào)度自動化工作的效率和質(zhì)量。未來,仍需要進一步創(chuàng)新、改進和優(yōu)化智能電網(wǎng)技術(shù),以此來滿足電力事業(yè)的技術(shù)需求。
參考文獻
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作者介紹:
任運業(yè),男,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。