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光储直柔(微网)系统控制与能量管理架构介绍


概述




光储直柔(微网)系统监控管理系统按无人值班(少人值守)方式设计,由于装机规模小,并网电压等级低,不考虑调度管理。采用工业嵌入式控制器用作光储直柔(微网)系统运行控制器,对光伏系统、电池储能系统、充电桩及智能感知设备的就地控制器(如变流器、设备控制器)进行控制,并将相应的状态及故障信号传送到光储直柔(微网)系统能量管理软件(部署于能源管理平台)。




控制系统结构




光储直柔(微网)系统控制系统拟采用分层分布式结构,即控制系统采用三层架构方式,具体结构图如下图所示


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(1)光储直柔(微网)系统能量管理层(部署于能源管理平台)


光储直柔(微网)系统能量管理层,由其能量管理系统软件实现,基础功能是监控光储直柔(微网)系统的实时运行数据,同时,光储直柔(微网)能量管理系统还可实现分布式发电预测、负荷预测、电能质量分析、电能统计分析、无功优化等高级应用功能。光储直柔(微网)能量管理系统根据实时运行数据,结合分布式发电预测、负荷预测等应用分析结果,制定多约束条件下的光储直柔(微网)系统优化调度与能量管理策略,并将制定后的策略下发光储直柔(微网)系统运行控制器。


(2)光储直柔(微网)系统运行控制层 (部署于微网控制器)


光储直柔(微网)系统运行控制层,采用 Intel® Atom™ 处理器、并装有 TwinCAT 3自动化软件的CX5120嵌入式控制器,功能主要由光储直柔(微网)系统运行控制器实现,功能包括负责接受、翻译并执行光储直柔(微网)系统综合监控主站下达的控制策略,完成对主光储直柔(微网)系统的运行控制任务;还包括:光储直柔(微网)系统常规运行控制、联络线功率控制,光储直柔(微网)系统并离网切换、分布式发电单元监控等。


光储直柔(微网)系统运行控制器可实现大电网故障时系统与大电网的隔离;可实现对系统内各故障区域的隔离。同时,光储直柔(微网)系统并离网切换过程中和离网运行时的状态稳定控制也是由光储直柔(微网)系统运行控制器来实现。


(3)光储直柔(微网)系统就地控制层(部署于电源/负荷控制器)


光储直柔(微网)系统就地控制层主要由各关键设备自身控制器组成,主要包括:分布式发电控制单元(光伏控制器等)、储能变流模块、智能开关、负荷控制器等。光储直柔(微网)系统就地控制层设备通过执行系统运行控制器的控制指令,完成相关操作,实现光储直柔(微网)系统的运行控制功能。


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光储直柔(微网)系统运行控制器

即本地级微网中央控制器



中央控制器用于监视和控制电能路由器内各个源设备,实现基于电能路由器的光储直柔(微网)系统并网、离网、并/离网切换运行(选配)、故障保护、数据存储及显示等功能。系统架构如下图所示


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特点




1

可靠性高,抗干扰能力强


2

配套齐全,功能完善,适用性强


3

体积小,重量轻,能耗低


4

兼容性强,可以兼容市场上绝大部分硬件,如各种采集卡、通讯卡等


5

模块化设计,即时插拔,扩展能力强


6

基于Intel架构,运算能力强,支持高级语言编程,支持网络化服务


7

控制功能丰富,满足系统功率控制、监控功能需要


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硬件参数




采用德国Beckoff 基于Intel® Atom™ 处理器、并装有 TwinCAT 3控制开发软件的光储直柔(微网)系统专用工业控制器。


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软件功能





四遥控制


实现光储直柔(微网)系统内各设备和配电系统的遥调、遥控、遥信和遥测功能。



数据采集


光储直柔(微网)系统各个节点的电压、电流数据采集。



通讯处理


与光储直柔(微网)系统内各个设备联通,实现通讯联通,支持RS485、TCP/IP和CAN通讯。实现各个设备的关键控制参数,如启/停、功率、电压、电流、保护阈值设置,设备运行状态监控等。



配电与保护控制


通过数字量控制系统内各个继电器动作,实现配电控制与故障控制。

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光储直柔(微网)能量管理

上位机监控管理系统



光储直柔(微网)能量软件可以和光储直柔(微网)系统控制器通信,实现系统上位机工程运维管理,通过Web方式,远程监控系统的运行状态。



能量管理功能




实时数据监测


实时统计发电设备的运行状态,发电功率,用电设备总功率,储能充放电功率等数据,支持曲线图和饼图展示。



设备状态监测


实时监测光储直柔(微网)系统内设备的运行状态,通过不同颜色直观展示运行状态。



光储直柔(微网)系统总体状态


包括以下监控内容:运行状态,并网点功率,系统频率,总收益,室内温度,消防告警等。



一次接线图


实时数据刷新,动态着色,潮流跑动,设备及控制操作等功能。



光伏监控和预测


包括发电量和功率情况统计,节能减排情况,天气预报和光伏发电功率预测功能。



负荷监控和预测


包括光储直柔(微网)系统内总负荷功率曲线、重要负荷的功率曲线、选定时间段内的分时用电量,负荷功率预测曲线,以及各类负荷的实时用电功率。



储能监控


包括当日储能功率曲线、当日储能soc、分时段充放电量、每一组储能电池的充放电功率曲线及实时状态监视、当日储能分时充放电量等。



告警分析


主要对历史告警信息进行分析展示,包括告警分析及历史告警明细记录展示。



环境监控


监测储能柜内温度、湿度以及消防报警信号,并对相关设备进行控制。



报表功能


系统报表用于将历史数据以灵活的方式组织到表格中,同时具有打印功能。将历史数据以表格的形式显示并形成统计报表。生成的报表可以保存为Excel文件或文本文件。



长时间数据存储


将系统运行的各种数据,如电压、电流、功率、天气等数据存储在数据文件中,可以根据硬盘大小保存一年以上。同时,可以选择历史数据的打开与查看。



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