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(tǒng)。根據(jù)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。其中，獨立型微電網(wǎng)與大電網(wǎng)之間沒有電氣連接，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(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(wù)、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(fù)、維護功能、權(quán)限管理等。

高速公路服務(wù)區(qū)"光儲充+"微電網(wǎng)，是基于微電網(wǎng)的有的是，通過風光互補系統(tǒng)、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、負荷、監(jiān)控和保護裝置等組成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。該系統(tǒng)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(wěn)定性，能夠?qū)崿F(xiàn)電力自發(fā)自用、余電上網(wǎng)，幫助各種新能源汽車在調(diào)整公路場景下實現(xiàn)多種形式的能源獲取，同時能夠減少高速公路服務(wù)區(qū)高昂的電費開支，并為高速公路服務(wù)器增加新的利潤增長點。

二、系統(tǒng)技術(shù)方案

  2.1 系統(tǒng)設(shè)計原則

系統(tǒng)的成熟性：在設(shè)計過程中，應(yīng)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(tǒng)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)過多次實際考核的，采用后，安裝調(diào)試完畢后，即能正常運行。

系統(tǒng)的經(jīng)濟性：有效地控制智能化系統(tǒng)建設(shè)成本是系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮的一個重要因素。不僅要達到系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)要求，同時也要在合理地范圍內(nèi)控制系統(tǒng)成本，即追求最高的性能價格比，達到功能而其價格是合理的，或者說同類產(chǎn)品中，價格是較優(yōu)惠的。

系統(tǒng)的開放性：系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)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(tǒng)是一個開放的系統(tǒng)，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(tǒng)在運行過程中便于維護，具有更長的生命周期。

系統(tǒng)的可管理性：系統(tǒng)建成后，應(yīng)具有良好的可管理性。尤其是計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它是整個信息傳輸?shù)幕A(chǔ)，也是各子系統(tǒng)得以正常運行的保障，必須要有切實可行的管理措施及網(wǎng)絡(luò)安全措施，來保證系統(tǒng)高效、可靠、安全地運行。

系統(tǒng)的可靠性：設(shè)計過程中將采取有效的措施來保證系統(tǒng)的可靠性，包括提高系統(tǒng)的冗余能力，增加關(guān)鍵設(shè)備的容錯性等。即出故障的概率很小，萬一出故障后，停機維修的時間很短。

系統(tǒng)的先進性：在設(shè)計的當時是先進的，以保證在相當一段時間內(nèi)，系統(tǒng)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。

  2.2 系統(tǒng)主要特點

1）系統(tǒng)采用四層架構(gòu)，分別為：采集層、傳輸層、服務(wù)層和應(yīng)用層。其中采集層負責采集所有設(shè)備的數(shù)據(jù)，傳輸層主要負責將設(shè)備采集的數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)端，服務(wù)層主要為系統(tǒng)核心層，包括數(shù)據(jù)的存儲、計算；應(yīng)用層主要負責系統(tǒng)的業(yè)務(wù)實現(xiàn)和展示。

2）系統(tǒng)采用具備邊緣計算能力的通訊管理機采集和傳輸數(shù)據(jù)。根據(jù)采集的設(shè)備種類較多和數(shù)據(jù)量較大，在采集層使用通訊管理機將數(shù)據(jù)進行集中采集，統(tǒng)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(shù)據(jù)后，再打包傳輸?shù)椒?wù)器，減輕服務(wù)器的通信和計算壓力。

3）系統(tǒng)采用組態(tài)方式繪制系統(tǒng)圖。系統(tǒng)支持用戶根據(jù)實際監(jiān)控需求繪制主系統(tǒng)圖、網(wǎng)絡(luò)拓撲圖等，并可將采集的數(shù)據(jù)直接關(guān)聯(lián)到系統(tǒng)圖上，大程度地支持用戶自由編輯和配置。

4）系統(tǒng)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(tǒng)可以對負荷用電進行長期和短期的預(yù)測，通過預(yù)測分析實現(xiàn)對微電網(wǎng)系統(tǒng)的高級能量管理，使之達到高效安全運行。

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

  2.3 系統(tǒng)性能指標

• 系統(tǒng)年可靠率> 99.9%；
• 單元（模塊）器件平均沒故障時間 > 50000小時；
• 重要（關(guān)鍵）器件平均沒故障時間> 100000小時；

    2）運行壽命指標

• 所有設(shè)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(shè)備在給定的性能指標下運行，連接4000小時內(nèi)不需要人工調(diào)整和維護；

    3）實時性指標

• 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(luò)通信中實時數(shù)據(jù)傳送時間<3秒；
• 畫面響應(yīng)時間<2秒；
• 畫面實時數(shù)據(jù)刷新周期1~10秒（可調(diào)）；
• 存儲最小時間時間為1min，數(shù)據(jù)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(diào)準確率=100%；
• 站內(nèi)分辨率≤2ms；
• 系統(tǒng)事故追憶(PDR)時間；
• 系統(tǒng)事故前追憶時間 15 分鐘；
• 系統(tǒng)事故后追憶時間 15 分鐘；

    5） 系統(tǒng)負載率指標

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

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

•   3.1 采集方案

  3.2 數(shù)據(jù)傳輸

1）實時數(shù)據(jù)

事件數(shù)據(jù)主要是指產(chǎn)生的報警數(shù)據(jù)，如模擬量設(shè)定了上下限，如果實時數(shù)據(jù)超過上下限的界值，就會產(chǎn)生事件數(shù)據(jù)；如開關(guān)量發(fā)生了變位，也會產(chǎn)生事件信息。事件信息為主動觸發(fā)，主動上傳到平臺。事件數(shù)據(jù)上送的優(yōu)先級為最高優(yōu)先級。事件數(shù)據(jù)上傳工作示意圖如下：

斷點數(shù)據(jù)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，此時設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)不能順利上傳到平臺，就會存儲到網(wǎng)關(guān)設(shè)備中，待網(wǎng)絡(luò)通信恢復(fù)正常后，設(shè)備會將此類數(shù)據(jù)繼續(xù)上傳到平臺中，以保證數(shù)據(jù)的完整性。斷點數(shù)據(jù)上傳工作示意圖如下：

  3.3 數(shù)據(jù)存儲

上圖中簡述了數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中對數(shù)據(jù)進行裂變，按照時間、功能和項目進行拆分的示意圖。

  3.4 遠程控制

遠程控制是指由WEB客戶端操作人員下發(fā)控制指令，經(jīng)由前置通訊服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)給目標的設(shè)備執(zhí)行的動作。遠程控制的內(nèi)容，在本次系統(tǒng)中我們設(shè)計增加模擬量的輸入和開關(guān)量的輸入。為保證每個控制指令的正確操作，增加安全性和可視化效果，每個操作都會記錄到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，下發(fā)指令的權(quán)限也會根據(jù)系統(tǒng)權(quán)限進行匹配?？刂平Y(jié)果以實時畫面的形式顯示在當前系統(tǒng)中，供操作人員觀察。下圖為遠程控制指令由WEB前端觸發(fā)到設(shè)備執(zhí)行過程的流程示意圖。

  3.5 特別說明

為滿足系統(tǒng)建設(shè)的要求，所有需要采集的設(shè)備需要具備通訊接口、通訊協(xié)議文本。所有采集點信息必須有明確的文檔記錄，并按系統(tǒng)要求進行布線和施工。對與既有設(shè)備無法提供通訊接口或者通訊協(xié)議的部分，根據(jù)現(xiàn)場條件適當加裝設(shè)備以達到采集目的。

  3.6 采集指標

（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）柴油機系統(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）；

  3.7 設(shè)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(tǒng)，200kW/500kWh；
• 快充：60kW（雙槍）* 6；
• 交流并網(wǎng)柜，并網(wǎng)/離網(wǎng)雙切；

    微電網(wǎng)典型結(jié)構(gòu)圖如下：

    1） 光伏系統(tǒng)

    2） 儲能系統(tǒng)

四、功能清單

五、配電系統(tǒng)

  5.1 功能描述

支持與現(xiàn)有電力計量及監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互。實現(xiàn)對配電房各類運行電氣信息、開關(guān)狀態(tài)信息、保護系統(tǒng)運行狀態(tài)等各類數(shù)據(jù)接入與集中監(jiān)測，主要監(jiān)測信息包括運行電氣量數(shù)據(jù)，如設(shè)備電壓、電流、有功、無功等狀態(tài)等信息，如刀閘/開關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)開、合、接地等；保護裝置動作信息，如短路保護、過負荷保護、在線測溫保護等。

  5.2 功能設(shè)計

•     1）配電監(jiān)控大屏

•     2）配電首頁

•     3）主系統(tǒng)圖

顯示用戶上傳的配電一次接線圖，并可對圖上顯示設(shè)備進行遠程開關(guān)、合閘等控制。

•     4）實時監(jiān)控

以曲線的形式顯示各回路說采集到的電流、線電壓、相電壓等數(shù)據(jù)的采集值，并將對應(yīng)最大值、最小值、平均值以表格在圖表下方進行分析展示。

•     5）重點設(shè)備

•     6）報告管理

配置自動生成月度報告的內(nèi)容組成部分以及數(shù)據(jù)源，配置好后即可生成報告以供在線瀏覽或是下載至本地瀏覽。

•     7）報表管理

可配置并顯示站點的負荷或電參原始值報表。

負荷報表

五、光伏系統(tǒng)

  5.1 功能描述

  5.2 功能設(shè)計

•     1）光伏首頁

在“光伏概覽"中，可查看單個站點的當前輻射量、環(huán)境溫濕度、當前風速；日、月、年的發(fā)電量、節(jié)煤量、CO2減排量、輻照量；每日每時段發(fā)電量與輻照量的對比曲線圖。

•     2）主系統(tǒng)圖

顯示用戶上傳的光伏一次接線圖，并可對圖上顯示設(shè)備進行遠程開關(guān)、合閘等控制。

•     3）設(shè)備概況

在“設(shè)備總覽"中，可查看單個站點中所有的逆變器的信息，以及采集的日發(fā)電、瞬時功率數(shù)據(jù)，并可通過點擊單個逆變器的名稱，跳轉(zhuǎn)顯示該逆變器的詳細數(shù)據(jù)信息。

在“設(shè)備監(jiān)測"中，上部分可查看單個站點下，單個逆變器的電參曲線圖。

•     4）運行分析

在“發(fā)電分析"中，用戶可查看單個設(shè)備的日、月、年的發(fā)電量數(shù)據(jù)。

在“發(fā)電效率"中，用戶可勾選單個站點下的多個設(shè)備（最多4個），查詢生成曲線圖，以供對比分析。

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

•     5）統(tǒng)計報表

發(fā)電月報

六、儲能系統(tǒng)

  6.1 功能描述

  6.2 功能設(shè)計

• 1）儲能主頁

可查看站點的儲能信息概覽。

• 2）主系統(tǒng)圖

顯示用戶上傳的光伏一次接線圖，并可對圖上顯示設(shè)備進行遠程開關(guān)、合閘等控制。

3）pcs狀態(tài)

顯示每個站點的PCS設(shè)備信息，如當前狀態(tài)、功率曲線以及各項遙測數(shù)據(jù)等等。

4）BMS監(jiān)控

顯示每個站點的BMS設(shè)備的SOC信息、告警狀態(tài)等。

5）單體電池

顯示各站點的電池簇中的單節(jié)電池實時信息，包括電池狀態(tài)，電壓，溫度。

七、充電樁系統(tǒng)

  7.1 功能描述

對充電樁的充電設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測，包括充電設(shè)備的在離線情況、運行狀態(tài)、電壓、電流、充電時長、充電量等數(shù)據(jù)。以圖表、曲線、一次圖等方式，監(jiān)測充電樁的運行情況和統(tǒng)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(jù)有序充電策略，對充電樁的充電狀態(tài)和充電功率進行控制。通過設(shè)置預(yù)警閥值，對充電設(shè)備和電池的過壓、過流、過溫及其它異常狀態(tài)進行預(yù)警提示。并支持自動檢測充電設(shè)備故障情況，進行自動遠程啟停充電設(shè)備，最快時間應(yīng)對，保障用戶和充電設(shè)備的安全。

  7.2 功能設(shè)計

•     1）充電統(tǒng)計

•     2）電樁總覽

八、能量管理

  8.1 功能描述

  8.2 功能設(shè)計

    1）開關(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

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

  9.1 在線告警推送

能夠通過事件告警監(jiān)視系統(tǒng)運行，及時發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)。針對系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的運行參數(shù)越限（流量、溫度、電流、功率、壓力等）、能耗超標越限、系統(tǒng)故障（表計通信鏈路異常、表計/設(shè)備自檢故障等） 等異常告警類型情況進行實時告警。系統(tǒng)檢測到告警信號后進行告警，告警按嚴重等級采用不同的語音等方式警示嚴重程度，主動推送相應(yīng)報警界面，提醒管理人員實時干預(yù)和處理，保證能源供應(yīng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

  9.2 歷史告警查詢

  9.3 功能設(shè)計

用戶可在“預(yù)警預(yù)測"中，將監(jiān)測站點的各個回路的檢測數(shù)據(jù)與參考標準數(shù)據(jù)進行檢測周期內(nèi)比對生成偏離模型，將監(jiān)測站點的各個回路的檢測數(shù)據(jù)通過人工智能判斷數(shù)據(jù)波動幅度生成狼牙模型，從而對回路進行風險評估；在“實時報警"與“歷史報警"中分別查看報警信息；在“報警統(tǒng)計"中，通過對遙信、遙測、錄波以及視頻的告警數(shù)據(jù)的回放，還原事故的發(fā)生，分析事故產(chǎn)生的原因。

預(yù)警預(yù)測

歷史報警

十、視頻監(jiān)控

  10.1 功能描述

視頻監(jiān)控模塊主要是將園區(qū)內(nèi)安裝在各位監(jiān)控點的攝像頭數(shù)據(jù)接入到系統(tǒng)中，進行統(tǒng)一的管理。通過該模塊，用戶可以全局掌握監(jiān)測點的安全，也可以通過歷史視頻還原歷史現(xiàn)狀，為更好的做到安全管理提供技術(shù)支撐。

視頻監(jiān)控的接入有兩種方式：1）利用攝像頭自帶的云功能，系統(tǒng)與視頻云廠家進行對接，從云端獲取視頻的數(shù)據(jù)；2）園區(qū)內(nèi)自建視頻服務(wù)器，系統(tǒng)與視頻服務(wù)器進行對接，獲取視頻流。

  10.2 功能設(shè)計

視頻檔案主要用來管理視頻的配置信息，包括：設(shè)備號、設(shè)備名稱、播放地址、連接信息等。用戶配置完視頻檔案后，系統(tǒng)即可根據(jù)配置檔案中的連接信息，獲取到相應(yīng)的視頻數(shù)據(jù)。

實時視頻根據(jù)選擇的攝像頭及時從云端或者視頻服務(wù)器將視頻流拉出，供用戶查閱。

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，用戶可以通過設(shè)定查詢時間和設(shè)備將歷史存儲的視頻拉出，并在系統(tǒng)上查閱。

十一、服務(wù)器配置

11.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

•     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(tǒng)的核心組成部分。

•     2）數(shù)據(jù)庫主服務(wù)器（必選）

用戶安裝部署數(shù)據(jù)庫服務(wù)，主要是存儲系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)。

•     3）數(shù)據(jù)庫從服務(wù)器（備份）（可選）

與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器配置一致，作為備份服務(wù)器，通過熱備的方式實時的將數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)同步到備份服務(wù)器，保證數(shù)據(jù)存儲兩份，解決系統(tǒng)的容災(zāi)。

•     4）磁盤陣列（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(xiàn)故障時，可以自動切換到另一臺服務(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)壓力過大的問題。另外，也可以在某一臺服務(wù)器故障時，不會影響到其它服務(wù)器的正常運行，保持服務(wù)的可持續(xù)。

11.2 硬件配置

11.3 軟件配置

11.4 網(wǎng)絡(luò)需求