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    ST-890微電網EMS柜

    發布時間: 2022-07-21  點擊次數: 276次

    一、概述

    微電網是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治電力系統,既可以與外部電網并網運行,也可以孤網運行。發展微電網能夠充分促進分布式可再生能源的大規模接入。電網與大電網是相輔相成的,尤其在大電網沒有覆蓋的地區可以發揮更大的作用,以彌補大電網的不足。

    ST-890微電網EMS控制系統(以下簡稱“ST-890”)在舜通智能研發團隊的努力下,在分布式電源(包含:光伏發電、風力發電、燃起發電、柴油發電等)中得到廣泛應用。ST-890能夠實時監測PCS、BMS、光伏逆變器及負載側的數據,對逆變器的有功、無功調節,對儲能系統的有功、無功調、PCS充放電調節,通過協調控制器快速響應進行各能源無縫對接,從而滿足項目需求。本系統適用于工業微電網、商業微電網、特殊保障性微電網、孤島微電網等其他類別的微電網。

    二、產品規格


    ST-890采用800*600*2200標準控制柜方式安裝,電源支持AC/DC 220V 50~60Hz單電源/冗余電源可選;內置兩臺IPC-610工控機,采用了雙機熱備冗余形式。操作系統采用實時Linux系統,搭載最新的QTouch自主可控跨平臺組態軟件V3.0版本,具備IEC60870、IEC61850、Modbus、OPC等眾多通訊接口,具有強大的邏輯編程能力,可以自定義控制策略和自動控制方式。

    系統內置一臺17寸顯示器,以及一臺工業級數據交換機,顯示器通過QTouch圖形界面顯示系統一次接線圖及系統參數信息,便于用戶實時查看監控系統,工業交換機用于對接調度數據網和廠站數據網。

    系統內置一臺通訊管理機QT243N,管理機內置QTouch嵌入式組態軟件,不僅可以采集器PCS、BMS、逆變器等數據,也可在管理機中編譯一系列的邏輯運算。

    系統內置一臺高頻逆變電源3KVA,可支持兩路AC/DC電源輸入,當其中一路出現故障,另外一路會自動投切,保證所有設備處于一直運行狀態。

    系統還內置在一臺工業級交換機及一臺GPS北斗對時裝置。工業交換機可以用于對接調度數據合廠站數據網。對時裝置可與工控機、通訊管理機通過網絡接口進行通訊;也可以通過B碼對時(升級版)與其他測控柜進行通訊,保證所有設備共用一套對時系統。

    三、ST-890系統功能

      3.1主要功能

    本系統可具備對光伏、儲能、配電系統、柴油發電進行綜合監測、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、控制器自動控制、電網能量管理系統自動控制、電網穩定控制、互動服務、優化調度、安全校核、源網荷儲協同優化、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)、在線統計計算、畫面顯示功能、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。

        3.1.1數據采集

    (1)各風電、光伏逆變器信息(發電狀態、功率,交/直流斷路器狀態,直流側電壓、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、功率、交/直流斷路器狀態,直流側電壓、電流,交流三相電壓、頻率、電流,溫度,各類報警信息等);

    (3)電池管理系統信息(充放電狀態、功率、接觸器狀態,SOC、SOH,直流側電壓、電流,單體電池電壓、溫度,各類報警/保護信息等);

    (4)并網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、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、頻率、有功/無功電度等);

    (6)儲能戶外柜信息(空調信息、消防系統信息);

    (7)柴發系統(運行模式、功率、交流斷路器狀態,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、頻率、有功/無功電度等);

    (8)氫燃料電池系統(運行模式、功率、交流斷路器狀態,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、頻率、有功/無功電度等);

    (9)直流屏數據(交流電壓、合母電壓、控母電壓、電池單體電池電壓、負載電流、電池溫度等);

        3.1.2數據處理

    ST-890系統具備模擬量處理、狀態量處理、非實測數據處理、計算及統計等功能。

    (1)模擬量處理

    模擬量描述各系統運行的實時量化值;

    模擬量的數據支持EXCLE表格顯示、也可通過棒圖、曲線圖、系統結構圖及通信狀態圖等;

    (2)狀態量處理

    狀態量包括開關量和多狀態的數字量,具體為設備好壞狀態、開關位置、隔離刀閘、接地刀閘位置、保護硬接點狀態等其他各種信號量。狀態量可以人工設定,人工設置的狀態與采集狀態一致時,可以給出提示信息。

    (3)非實測數據處理

    非直接采集的數據稱為非實測數據,可以由人工輸入,也可以是通過計算得到。

    (4)計算

    具備自定義公式計算及常用的標準計算功能,用戶可自定義標準計算功能。

    (5)統計

    對重要數據,如柴油機發電量、光伏發電量、儲能充放電量、充放電時間、故障電池數等進行統計分析,也可進行導出以EXCEL表格的形式展現出來;

    對于測量值的統計包括最大值、最小值、平均值及相應的時間統計;

        3.1.3報警處理

    ST890系統具有事故報警和預告報警功能。報警支持1-9級,可以根據不同的事件信息設置不同的級別;事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動作信號;預告報警包括一般設備變位、狀態異常信息、模擬量或溫度量越限、計算機監控系統的軟、硬件狀態異常等。

        3.1.4人機界面

    (1)顯示光伏、儲能、配電系統接線圖;

    (2)系統實時數據顯示;

    (3)可進行設備參數顯示和查詢,和運行參數的統計查詢;

    (4)顯示日,月,年的負荷曲線和電壓曲線,包括實時曲線和歷史曲線,并標明最大,最小和平均值,以及最大最小值出現的時間;

    (5)顯示電網自動化系統運行狀態圖;

    (6)顯示各種實時表格和歷史表格;

    (7)顯示各種柱狀圖和餅圖;

    (8)顯示趨勢曲線圖;

    (9)顯示最新報警信息;

        3.1.5通訊規約

    支持國內標準電力自動化的各種規約,如MODBUS、TCP/IP協議等。預留擴展IEC61870-5-104通訊接口;

      3.2控制和操作功能

    ST890系統可根據操作員/管理員輸入準確的密碼后可實現對斷路器、切換開關等的正常操作和其它必要的操作,可根據電源及負荷監測數據、統計結果進行平衡計算及策略響應。操作控制的執行結果應能反饋到相關一次圖上。

        3.2.1開關控制功能

    EMS可遠程關斷配電柜所有回路斷路器(系統配置為手動回路斷路器除外),系統主界面,可準確顯示各回路斷路器狀態位置,操作員輸入密碼后可實現斷路器分/合操作。自動模式下,EMS可根據需求自動分/合相應斷路器。如切出部分負荷、多電源切換時分/合部分電源開關等。

        3.2.2光伏逆變器控制

    EMS可實時監測光伏逆變器運行狀態,具備連續有功調節、無功調節光伏逆變器功能。根據系統運行狀態,實時調節光伏逆變器有功功率輸出。

        3.2.3儲能系統控制

    EMS可實時監測BMS、PCS運行狀態,可根據BMS指令及狀態動態調整PCS的充電模式、充電功率、充電電流、放電功率等運行參數。EMS具備電池保護功能,根據BMS上傳指令及實時狀態控制PCS執行停機、待機、僅放電、僅充電等功能,并可根據BMS狀態對PCS下發連續有功調節、無功調節指令。

        3.2.4柴發系統控制

    EMS可實時監測柴發的運行狀態,可以通過通訊方式監測柴發狀態,柴發供電回路安裝有智能斷路器和智能儀表,系統可以監測供電回路的電流電壓、功率及發電量,系統具備對柴發的控制回路控制功能。

        3.2.5系統架構

    ST890系統主要由EMS工作站北斗對時裝置、協調控制器、通訊組網設備等組成,系統采用站控層、間隔層、就地層三層結構,系統結構示意圖如下圖所示(示例): 

     

    四、ST-890系統性能指標

      4.1系統的可靠性

    系統的年可靠率>99.9%。

    單元(模塊)器件平均沒有故障時間>50000小時。

    重要(關鍵)器件平均沒有故障時間>100000小時。

      4.2運行壽命

    所有設備的壽命在正常使用(具有一定備品)條件下不少于15年。

    所有設備在給定的性能指標下運行,連續4000小時內不需要人工調整和維護。

      4.3系統實時性指標

    遙測量越死區傳送時間<3秒。

    遙信變位傳送時間<2秒。

    遙控、遙調命令傳送時間<1秒。

    系統實時數據掃描時間1~10秒(可調)。

    計算機遠程網絡通信中實時數據傳送時間<3秒。

    畫面調用響應時間<2秒。

    畫面實時數據刷新周期1~10秒(可調)。

    模擬屏數據刷新周期2~5秒。

    存檔最小時間間隔為10min,最長保存周期為6個月。

      4.4準確度

    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。

      4.5裝置的物理及環境特性

    在硬件上,IPC-610裝置采用了雙機熱備雙冗余形式,運行穩定可靠,并采用了硬件看門狗技術。

    在電源方面,為了保證裝置的可靠運行,采用隔離技術,使弱電系統和強電系統隔離,這樣能去除大部分低頻干擾;其次,對于高頻干擾,在每一路電源中使用高性能的EMI濾波器,使干擾信號在電源入口處便被濾除,良好的結構設計大大增強了裝置的電磁兼容性能。

    在軟件設計上,提供關鍵進程的運行狀態監視和守護功能,在進程運行異常的情況下可以自動重啟軟件程序,保證軟件程序的連續不間斷運行。

      4.6電源

    (1)交流、直流電源:220V ± 20% V,50Hz;

    (2)電源電壓范圍在176-253V(Ui × %80 ~ Ui × %115)范圍內不影響數據傳輸正確性;

      4.7絕緣性能

    (1)絕緣電阻:

    通訊端口對地絕緣電阻 ≥ 5MΩ;

    電源端口對地絕緣電阻 ≥ 5MΩ;

    (2)絕緣強度:

    通訊端口對地絕緣強度:加500V無擊穿與閃絡;

    電源端口對地絕緣強度:加1500V無擊穿與閃絡;

      4.8電磁兼容

    (1)振蕩波抗擾度符合 GB/T 15153.1-1998的有關條款;

    (2)靜電放電抗擾度符合GB/T 15153.1-1998的有關條款;

    (3)電快速瞬變脈沖群抗擾度符合 GB/T 17626.4-1998的有關條款;

    (4)工頻磁場抗擾度符合GB/T 15153.1-1998和GB/T 17626.8-2006的有關條款;

      4.9工作環境

    (1)工作溫度:-5℃ ~ 65℃;

    (2)貯存溫度:0℃ ~ 55℃;

    (3)濕度:< 90%(無凝露);

    (4)運輸:符合IEC60870-2-2 級別2K4;

      4.10參考標準

    (1)《風電場接入電力系統技術規定》GB/T 19963-2011;

    (2)《電力系統網源協調技術規范》DL/T 1870-2018;

    (3)GB/T36547-2018電化學儲能系統接入電網技術規定;

    (4)GB7947人機界面標志標識的基本和安全規則導體的顏色或數字標識;

    (5)GB50217-2007 電力工程電纜設計規范;



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