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    新型智慧臺區-智能運維+儲能一體化應用解決方案(二)

    發布時間: 2023-02-27  點擊次數: 623次

    五、智能運維調控云平臺  

       5.1 平臺拓撲  

         5.1.1 系統接入拓撲  


     智能運維調控云平臺接入臺區儲能、風光柴等分布式電源、臺區所有重要負荷,入網點設備,根據入網點及各負荷功率及電能質量情況,合理分配能源流向,同時對臺區所有節點實時監控,及時發現異常及故障,提供智能化的手段對臺區運維提供支撐。同時,平臺提供接口對外發送數據或接收控制指令,有助于實現區域化的統一管理及電網區域化調峰填谷。

         5.1.2 平臺系統架構及部署方案  

    (1)平臺系統架構

     根據數據的流向,設計系統分為五層架構:

    數據感知層:主要通過傳感器(智能表計)等獲取各回路的電耗及其相關能源參數、光伏發電、儲能、用電量等能源信息;
    數據傳輸層:主要把能源數據轉換成TCP/IP協議格式上傳至本地監控服務器;
    本地監控層:收集到現場實時數據后,在實時數據庫中實時計算和分析,可對異常數據產生報警信息,可根據控制策略發出控制指令,并能向本地SCADA推送數據,也向綜合服務平臺推送數據;
    數據服務層:數據存儲層主要負責對能源數據進行匯總、統計、分析、處理和存儲;
    數據表現層:主要對存儲層中的能源數據進行展示和發布,包括桌面瀏覽器和移動計算APP等。

    (2)平臺部署方案

    運用“云”服務器及物聯網,為臺區管理提供服務。服務器上安裝云平臺軟件,用于完成通訊鏈路的建立、現場設備運行數據的采集處理及存儲、遙控操作、臺賬管理,并通過網絡為其他授權計算機提供服務。服務器應由前置機、實時數據服務器、歷史數據服務器、應用服務器組成。根據現場情況及客戶要求,可以選用阿里云部署,也可以自建服務器部署。既可以集中式部署,也可以多臺服務器分布式部署。

       5.2分布式物聯接入及數據采集  

         5.2.1 數據采集內容  

    (1)變壓器數據:

    變壓器高壓、主變、低壓、分接頭、斷路器、隔離開關和接地刀閘的位置信息,并網點的工作狀態;
    高低壓、饋線的正向有功電量、正向無功電量、反向有功電量、反向無功電量;
    高低壓、饋線的三相電壓,三相電流,有功功率,無功功率、功率因素,電流諧波(2-32次)、電壓諧波(2-32次)、三相電流不平衡度、電壓偏差,電網頻率等;
    變壓器三相運行溫度,高壓母排溫度、饋線溫度等,以及由此計算的線損等。

    (2)儲能系統數據:

    儲能系統的雙向電量、電池組狀態、交/直流側電壓電流、消防、照明、門禁等。

    (3)用戶計量數據:

    三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因素、有功電量,無功電量、電流諧波(2-32次)、電壓諧波(2-32次)、三相電流不平衡度、電壓偏差,頻率等。

    (4)臺區各級開關狀態

    (5)無功補償測量數據:

    三相電壓,三相電流,無功功率。

    (6)臺區環境數據:

    采集配電室的溫度、濕度、電纜溝水位、攝像頭、門禁等數據。

         5.2.2 物聯接入核心設備-智能數據采集器  

    SmartDAQ智能數據采集器內置自主研發的QTOUCH2.2組態軟件,它是一臺完整的嵌入式計算機平臺,其內置軟件具有眾多IEC60870/PLC/IO/儀表的通訊協議庫,具有實時數據庫,具有sqlite3歷史數據庫。通過PC進行遠程組態下載,具有遠程監控,遠程維護,遠程調試的能力。它能夠像PC機一樣將本地數據遠傳到數據服務器中,也可以分擔遠程數據庫服務器的壓力,將數據本地存儲,具有遠程查詢,斷點續傳的特點,確保系統的數據完整性。
    內置了強大的聯網、數據安全、邊緣計算能,確保任何時候都可以不間斷發送數據。

    (1)接口

    具備串口、以太網、GPRS/4G/5G等多種通訊方式;提供端到端的“協議轉發”方案,靈活可擴展通訊口;支持故障容錯,支持多轉多的協議轉換模式,方便不同系統共享數據;硬件設備高效穩定的軟件內核,高速數據交換通道。

    (2)通信協議

    支持多種通訊協議:MODBUS、DLT645-97/07、IEC60870-5-101/102/103/104、建筑能耗XML,可以按照項目定制其他通訊協議。

    (3)數據庫接口

    實現多種方式對數據庫進行操作,包括:數據運算處理、歷史數據存儲、統計處理、報警處理、服務請求等。

    (4)支持主站遠程校時

    校時功能滿足主站遠程校時。

    (5)保護功能

    需具備看門狗功能,在發生意外情況時,軟件能夠自動復位。具有自診斷功能,發現工作異常具有網關事件記錄。

    (6)數據存儲功能

    要求存儲空間不小于128M,并可擴展,對于采集到的數據,可以在集中器內長期保存。

    (7)數據安全性

    采集器對外進行數據交互時,所傳輸的數據可以選擇支持AES加密,保證數據不易被破解。

    (8)數據完整性

    支持斷線續傳,可對上行的數據進行異常暫存。如網絡中斷后,數據暫存于本地。網絡恢復后,數據可重新發送到主站。

    (9)支持接口擴展

    可擴展實現支持多種接口通訊協議(不局限于一種通訊協議);通訊配置靈活、高效快捷;

    (10)通信接口開放

    用戶可以根據自身需求開發自定義協議;

    (11)具有數據自動清理功能

    能夠靈活配置數據存儲的時間和占用空間,當時間或者占用空間達到設定值,能夠自動進行清理,刪除時間最先前的數據,數據刪除后,數據庫可以自動整理占用空間,保證數據存儲的安全;

    (12)內置跨平臺組態軟件

    內置跨平臺組態軟件,并自帶歷史數據庫,方便數據存儲與處理。

         5.2.3 儲能系統接入  

    為保障供電電能質量,對儲能的調節實時性和可靠性要求很高,儲能系統采用有線方式接入平臺,需要接入的設備包含電池管理系統BMS、儲能變流器PCS。通信方式支持CAN總線、RS485、以太網。

         5.2.4 臺區負荷支路分層接入  

    為全面掌握臺區內所有負荷情況及關鍵設備的運行情況,通過通信管理機對臺區負荷及關鍵節點進行全面分層采集接入。

       5.3 智能調控運維功能及服務  

    智能調控運維平臺提供全臺區設備監控管理、運維管理、能量管理、故障告警、用戶分級管理授權管理等。

     

       5.3.1 智能運維管理基礎服務  

    (1)數據采集與智能通信網絡

    能夠對配電網各監測點的數據實時采集,能夠實時計算和分析,可對異常數據產生報警信息,并能向SCADA或其他系統推送數據。

    (2)電能管理及報表功能

    提供電量計量和管理報表,能自動準確的記錄各種時刻的運行數據,實現自動記錄功能,并可以隨時調用;電壓調節和不平衡度;
    連續三相均方根電壓;
    周期性最大/最小/平均取樣電壓、諧波、電壓偏移、頻率;
    通過報表功能能記錄和分析各回路的運行參數;
    提供豐富報表功能,各種監測數據通過報表的形式進行管理,分為監測數據日報表、月報表、年報表、以及綜合報表等各種報表的形式;可按要求生成報表,報表數據自動添入;
    可輸入數據運算公式,豐富報表管理功能;
    每臺變壓器回路周期性最大/最小/平均取樣電流。

    (3)曲線分析

    記錄各回路的用電情況,如監測電壓、電流,如出現最大用電量的時間段等功能;
    能很好的記錄開關的負荷量,對出現故障時提供豐富的運行分析依據;
    可以調用每天、每月、每年的運行記錄,根據運行記錄能很好的進行同期比較和分析,并可根據比較和結合產量等因素分析,為節能提供一定的依據;
    系統實時采集各種測量值,同時把采集到的數據保存到歷史數據庫中;
    曲線功能可以對所有測量量進行統計和分析,包括最大值、最小值、平均值以及最大值最小值出現的時間等;
    通過曲線監視系統運行參數的變化趨勢、分析用電情況。

    (4)報警功能

    告警方式:畫面顯示、多媒體語音告警、打印告警;
    告警類型:越限告警、變位告警、事件告警、通訊狀態告警、運行日志;
    告警信息包括告警類型、發生告警的對象、告警內容、發生告警具體時間、確認狀態等;
    告警信息查詢方式:通過告警信息查詢系統可以從數據庫中查閱歷史告警信息;查詢方式分為按類型、按時間段、按發生源、按等級等幾種方式或它們的組合;
    緊急告警優先彈出專用告警確認對話框;
    通信狀態監測和通信報文監測,一旦出現通信異常立即報警。

    (5)圖形功能

    系統分布圖:直觀地反映了變電站分布的地理位置情況,通過系統分布圖可以了解該地區內所有變電站分布情況;
    網絡拓撲圖:體現整個監控系統通訊設備的分布和網絡連接方式,實現整個系統的通訊監視和網絡診斷;
    提供相關裝置設備,如:變壓器的狀態界面,顯示相關信息狀態、數據參數等。

    (6)負荷管理

    對用電設備運行狀態進行管理,根據實時數據統計出用電設備各類別和時段的電量及負荷特征,為經濟運行提供數據依據。

    (7)電壓和無功管理

    對配電網無功電壓進行優化設置,可對無功補償裝置進行參數設置??砂礋o功率控制模式、功率因素控制模式、電壓控制模式進行數據計算和控制指令發出。

    (8)統計分析評估

    對配電網和外部系統間的能量交換進行統計分析;對電能質量的統計分析,對系統的可靠性進行統計分析,進行成本效益進行統計分析。

    (9)數據發布展示

    相關數據信息發布、瀏覽,報表和畫面等信息展示。

    (10)系統管理

    可進行系統配置、人員權限管理、數據備份、日志記錄。

         5.3.2 能量管理  

    智能運維調控平臺實現系統整體運行監測,控制系統能量管理策略和運行模式判斷與切換。

         5.3.3 儲能系統管理  


    集設備監測與控制功能于一體,實現統一的調配管理。儲能能量管理系統具備人機交互界面,可實現底層設備,如PCS、BMS 等,參數閾值修改和自定義,同時支持儲能系統運行策略、運行模式自定義。
    平臺對儲能系統管理基本功能如下:
    (1)PCS 手動恒電流/ 恒功率充放電,通過在PCS 人機交互界面手動設置充放電電流/ 功率,達到充放電截止條件時或手動停止充放電;
    (2)EMS手動恒電流/ 恒功率充放電,通過在EMS人機交互界面手動設置充放電電流/ 功率,達到充放電截止條件時或手動停止充放電;
    (3)EMS 計劃削峰填谷,儲能系統具備定時充放電控制功能,通過設置充放電電流/ 功率、充放電時間,進行固定時間的有功無功充放電控制,達到充放電截止條件時或定時時間到時停止充放電;
    (4)并離網切換,實現計劃性和非計劃性孤島切換。儲能變流器通過檢測PCC 開關網側失電,斷開PCC 開關,進入離網狀態,并將并離網標志位清零,告知監控后臺;當市電來電時,監控系統通知并網,儲能變流器進行鎖相,并閉合PCC 開關,進入并網運行狀態,并離網標志位置位,告知監控系統;
    (5)三相不平衡分相控制,低壓配電臺區三相不平衡主要分為正常性不平衡和事故性不平衡,正常性不平衡是由于三相負荷不對稱運行造成,實際中由于不能嚴格控制負荷需求使三相不平衡普遍存在,事故性不平衡是由于單相短路或單相接地等原因造成的。通過電流互感器實時監測線路電流,裝置進行電壓電流信號采樣,通過零線電流或相電流分析是否處于三相不平衡狀態,同時計算達到三相平衡狀態時各相所需轉換的電流值,然后控制變流器輸出,從而實現三相電流平衡;
    (6)無功補償提高功率因數,通過電壓電流互感器實時監測線路的有功功率、無功功率及功率因數,計算分析提高功率因數所需的無功分量,根據計算值控制PCS 發出或吸收無功功率,若為容性無功則吸收無功功率,若為感性無功則發出無功功率,從而提高電網功率因數;
    (7)提升配電網電壓,裝置控制器實時采樣T 接點電壓信號,判斷電壓是否超過設定值,當電壓超過調壓高限值時,控制PCS 吸收無功功率,降低配電網電壓。當電壓低于調壓低限值時,控制PCS 發出無功功率,提升配電網電壓,最終使各相電壓穩定在正常范圍內。

         5.3.4 平臺功能展示  

    1、系統主接線圖

    2、充放記錄

    3、電網負荷

    4、經濟運行統計 

     

     

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