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淺析微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的應用
任運業(yè)
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:設計一種基于電力集能器的微電網(wǎng)能力管理系統(tǒng)，由能源局域網(wǎng)、能源子網(wǎng)能量管理系統(tǒng)組成，采用專家控制策略多種策略，正常運行、故障處理和孤島運行模式。電力集能器自帶電網(wǎng)交流、微網(wǎng)直流、負荷交流轉換等功能滿足系統(tǒng)負荷的不同供電需求，通過微網(wǎng)及光伏起到能量協(xié)調平衡功能遙主要能源從交流電網(wǎng)獲取,光伏與直流微電網(wǎng)做為輔助能源，該系統(tǒng)主要負責系統(tǒng)級控制與協(xié)調，在子網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)電能管理及電能平衡。通過對微網(wǎng)能量管理、儲能數(shù)據(jù)的集中管理分析，在削峰填谷、節(jié)省電費開支、延緩輸配電擴容升級等方面具有良好的經(jīng)濟效益。
關鍵詞：智能微電網(wǎng)；微電網(wǎng)能量管理；分布式發(fā)電
0引言
隨著風電、光電可再生能源大力發(fā)展，分布式電源以智能微電網(wǎng)形式接入智能大電網(wǎng)成為低碳智能配電網(wǎng)的發(fā)展趨勢。智能電網(wǎng)核心在智能, 是傳統(tǒng)電力行業(yè)可以通過數(shù)字化信息系統(tǒng)，將能源開發(fā)、轉換、傳輸、存儲、配送等環(huán)節(jié)，與終端用戶的各種用電設備連接在一起,通過智能化控制,實現(xiàn)對應供能、互助供能和互補供能。微電網(wǎng)的提岀旨在實現(xiàn)分布式電源的靈活，解決數(shù)量龐大、 形式多樣的分布式電源并網(wǎng)問題，既可與配電網(wǎng)運行（并網(wǎng)運行），也可與配電網(wǎng)斷開獨立運行（孤島運行）。 微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)是一套具有發(fā)電優(yōu)化調度、負荷管理、 實時監(jiān)測并自動實現(xiàn)微電網(wǎng)同步等功能的能量管理系統(tǒng)。能量管理系統(tǒng)主要用于為含有風力發(fā)電、光伏發(fā)電、微型燃氣輪機等分布式電源和儲能單元的微電網(wǎng)系統(tǒng)提供監(jiān)視與控制功能。智能微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)基于云平臺設計，它總結并吸收了多套成熟系統(tǒng)的成功開發(fā)和工程經(jīng)驗, 并通過國內(nèi)外現(xiàn)有的微電網(wǎng)定義和示范工程總結現(xiàn)在微電網(wǎng)的體系架構，采用多項新技術, 專門針對微電網(wǎng)應用技術發(fā)展趨勢而研究開發(fā)的一套面向智能電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)，降低新能源發(fā)電的波動性、隨機性、 間歇性影響;減少大規(guī)模新能源介入對電力系統(tǒng)的沖擊，并離網(wǎng)運行,且可無縫切換。
1微電網(wǎng)能量物理結構及特點
微電網(wǎng)管理系統(tǒng)是基于電力集能器的能源子網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，通過新能源發(fā)電、微能源的采集、匯聚與分享以及儲能和負荷用電消納形成層次化結構的能源局域網(wǎng)，是在現(xiàn)有電網(wǎng)基礎上通過電力電子和信息技術，融合大量分布式可再生能源發(fā)電和分布式儲能裝置,能實現(xiàn)電能和信息雙向流動的對等共享網(wǎng)絡。
能源子網(wǎng)能量管理系統(tǒng)核心是電力集能器, 包括電力集能器I型和電力集能器II型設備各一套，直流負荷主要是充電樁與LED燈，其主要能源從交流電網(wǎng)獲取,光伏與直流微電網(wǎng)做為輔助能源協(xié)調控制。I型電力集能器雙饋線路互聯(lián)，具有靈活的系統(tǒng)互聯(lián)結構和更高供電可靠性。在交流電網(wǎng)岀現(xiàn)故障時,可通過750V直流母線與直流微電網(wǎng)互聯(lián)，保證能源子網(wǎng)直流負荷的不間斷供電。
2 微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)設計
能量管理系統(tǒng)核心技術思路:分層控制,其在能源子網(wǎng)中起到至關重要的作用。整個能源子網(wǎng)通過它來統(tǒng)一協(xié)調管理微源控制器和負荷控制器，實現(xiàn)能源子網(wǎng)安全穩(wěn)定運行以及經(jīng)濟效益的優(yōu)化。
電能量管理系統(tǒng)功能主要包含數(shù)據(jù)通訊、系統(tǒng)控制、人機交互三個組成部分。對于用戶可直接交互參與的人機交互則是該系統(tǒng)的主要部分，其架構分為監(jiān)視、控制和分析三大模塊。具體內(nèi)容如下:
1） 監(jiān)視部分主要是實時監(jiān)控袁采用多層面模式袁包含： 總體數(shù)據(jù)層（下網(wǎng)電網(wǎng)、上網(wǎng)電量等）、集能器電氣模型層（遙測、遙信）、三方系統(tǒng)模型層（光伏系統(tǒng)等）；
2） 控制部分主要是系統(tǒng)級控制,采用分類模式，包括:Auto模式、Manual模式（其中能源局域網(wǎng)只具備手動控制功能）。Auto模式根據(jù)自動發(fā)電與控制策略（類AGC（進行系統(tǒng)控制；在Manual模式下，用戶根據(jù)系統(tǒng)運行情況進行實時控制，主要有對遙控、遙測、控制閉鎖、權限校驗等功能。二者都工作安全校核的基礎上實現(xiàn)?？刂撇糠中枰⒁粋€完善的穩(wěn)定控制策略專家?guī)欤趫?zhí)行相應設備動作執(zhí)行流程導向。
監(jiān)視與分析是基礎數(shù)據(jù)單向管理,控制部分為雙向管理。能源子網(wǎng)可處于Auto在Manual兩種模式，能源局域網(wǎng)處于手動控制模式，但是無論處于那種模式,整個靈活配電能量管理系統(tǒng)都要遵循控制策略庫,并在安全校核機制管理下執(zhí)行管理。
3） 數(shù)據(jù)分析主要是對系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)進行分析統(tǒng)計，作為微電網(wǎng)能量管理的輔助決策作用。
3數(shù)據(jù)采集與處理及通訊
3.1數(shù)據(jù)采集
能源局域網(wǎng)系統(tǒng)主要將各單個能源子網(wǎng)所采集的數(shù)據(jù)進行集中匯總;能源子網(wǎng)管理系統(tǒng)主要采集直流側的光伏系統(tǒng)、直流微電網(wǎng)系統(tǒng)、充電樁系統(tǒng)、直流斷路器、直流負荷系統(tǒng)，交流側的外部電源系統(tǒng)、交流斷路器、交流負荷系統(tǒng)，以及交直流轉換的電力集能器系統(tǒng)的遙測、遙信參數(shù)信息，具體如下：
1）光伏系統(tǒng)遙測量包括電壓、電流、功率因數(shù)、有功、無功；遙信量包括系統(tǒng)運行狀態(tài)和故障狀態(tài)；
2） 交、直流斷路器遙信量包括斷路器的開合和故障狀態(tài)；
3） 交、直流負荷遙測量包括交、直流電壓、電流、有功、無功等；
4）電力集能器遙測量包括交、直流側電壓、電流;遙信量包括設備運行狀態(tài)和故障狀態(tài)。
3.2數(shù)據(jù)處理
1） 遙測量的采集處理
遙測量描述電力系統(tǒng)運行的實時量化值,包括各逆變器、匯流箱、箱變、線路及主變的有功、無功、電流、電壓、主變油溫及系統(tǒng)周波等值。
2） 遙信量的采集處理
遙信量描述電站運行狀態(tài),一般包括各開關位置、各刀閘位置、發(fā)電設備投退狀態(tài)、升壓站開關狀態(tài)及主變分接頭位置、保護硬結點動作狀態(tài)、各通道運行工況以及虛擬遙信等。
3.3數(shù)據(jù)通訊
采集程序,需支持Modbus、104、103、101等標準通訊協(xié)議；具有將采集到的數(shù)據(jù)按照配置的信息點號存入實時數(shù)據(jù)的功能；具有提供數(shù)據(jù)轉發(fā)的功能,可以作為從站進行數(shù)據(jù)轉發(fā)配置。采集程序需支持跨平臺部署,可部署至通訊管理機或普通服務器。
4控制策略
電力集能器的主要電能供應來自于電網(wǎng)，并有內(nèi)部的VSG來協(xié)調控制負荷平衡。在異常工況或特殊情況下，由能量管理通過控制策略實現(xiàn)系統(tǒng)的整體穩(wěn)定運行。系統(tǒng)控制包括Auto模式和Manual手動模式兩種?；谙到y(tǒng)底層硬件采集回來的實時數(shù)據(jù),選擇合適的控制策略來穩(wěn)定系統(tǒng)平衡。 根據(jù)項目的實際運行情況，采用窮舉法找岀每一種運行模式,制定相應控制策略，形成一套完整的控制策略模型庫，并封裝到能源子網(wǎng)管理系統(tǒng)中。 能量管理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行的基礎包括實時數(shù)據(jù)采集與判斷、運行專家策略執(zhí)行、通訊與控制保障袁在具體的策略執(zhí)行過程中袁 能量管理系統(tǒng)將采用流程引導與強制校核方式保證每個策略安全無差異執(zhí)行：
1）能量調度策略。能量調度程序主要是通過合理的使用蓄電池和交流市電，在保證整個系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，充分利用光伏能源。系統(tǒng)可對采集的實時運行數(shù)據(jù)進行實時分析,判斷岀當前運行模式,并自動調取模型庫中對應的控制策略并下發(fā)。主要控制策略分為正常運行、故障處理、孤島運行模式。正常運行是兩臺電力集能器獨立運行，其負荷供能主要來自于電網(wǎng)，光伏以優(yōu)化協(xié)調控制方式參與負荷平衡管理。故障處理是指交流電網(wǎng)、光伏系統(tǒng)及直流微網(wǎng)等在日常運行過程中都可能會發(fā)生故障，當故障發(fā)生后我們需要立即對故障進行響應、處理，保證敏感負荷及重要負荷的不間斷供電。
2）孤島保護策略。監(jiān)測市電狀態(tài)，處于孤島,停止能源調度子程序，開啟電池放電，非孤島狀態(tài)時，保持電池充電到50%后，開啟電池不工作狀態(tài),啟動能源調度策略。孤島運行簡單來說，就是電力集能器發(fā)生故障后無法給相應的重要負荷進行供電,此時切斷與交流主網(wǎng)的聯(lián)系，由直流微網(wǎng)為負荷進行供電， 而這些負荷也將與直流微網(wǎng)形成一個脫離主電網(wǎng)的環(huán)形電路， 這就是孤島運行；孤島運行可以保證直流微網(wǎng)持續(xù)不斷地為負荷進行供電,而孤島運行也相當于該環(huán)島中的設備離網(wǎng)運行。
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)、風力發(fā)電、儲能系統(tǒng)以及充電樁的接入，進行數(shù)據(jù)采集分析，直接監(jiān)視光伏、風能、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)定的基礎上以經(jīng)濟優(yōu)化運行為目標，提升可再生能源應用，提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性、補償負荷波動；有效實現(xiàn)用戶側的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負荷，提高電力設備運行效率、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)應采用分層分布式結構，整個能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個層：設備層、網(wǎng)絡通信層和站控層。站級通信網(wǎng)絡采用標準以太網(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技術標準
本方案遵循的標準有：
本技術規(guī)范書提供的設備應滿足以下規(guī)定、法規(guī)和行業(yè)標準：
GB/T26802.1-2011工業(yè)控制計算機系統(tǒng)通用規(guī)范的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信息安全技術網(wǎng)絡基礎安全技術要求
GB50174-2018電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范
DL/T634.5101遠動設備及系統(tǒng)5-101部分:傳輸規(guī)約基本遠動任務配套標準
DL/T634.5104遠動設備及系統(tǒng)5-104部分:傳輸規(guī)約采用標準傳輸協(xié)議子集的IEC60870-5-網(wǎng)絡訪問101
GB/T33589-2017微電網(wǎng)接入電力系統(tǒng)技術規(guī)定
GB/T36274-2018微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)技術規(guī)范
GB/T51341-2018微電網(wǎng)工程設計標準
GB/T36270-2018微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術規(guī)范
DL/T1864-2018型微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術規(guī)范
T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調度運行規(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)運行與控制技術規(guī)范
T/CEC152-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)需求響應技術要求
T/CEC153-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)負荷管理技術導則
T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調度運行規(guī)范
T/CEC5005-2018微電網(wǎng)工程設計規(guī)范
NB/T10148-2019微電網(wǎng)的1部分：微電網(wǎng)規(guī)劃設計導則
NB/T10149-2019微電網(wǎng)2部分：微電網(wǎng)運行導則
5.3適用場合
系統(tǒng)可應用于城市、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
本平臺采用分層分布式結構進行設計，即站控層、網(wǎng)絡層和設備層，詳細拓撲結構如下：
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、隔離開關等合、分閘狀態(tài)及有關故障、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：開關狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。
系統(tǒng)應可以對分布式電源、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置等。
系統(tǒng)應可以對儲能系統(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、交流側運行狀態(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)設置界面
本界面主要用來展示對PCS的參數(shù)進行設置，包括開關機、運行模式、功率設定以及電壓、電流的限值。
圖6儲能系統(tǒng)BMS參數(shù)設置界面
本界面用來展示對BMS的參數(shù)進行設置，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)側數(shù)據(jù)界面
本界面用來展示對PCS電網(wǎng)側數(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交流側數(shù)據(jù)界面
本界面用來展示對PCS交流側數(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。同時針對交流側的異常信息進行告警。
圖9儲能系統(tǒng)PCS直流側數(shù)據(jù)界面
本界面用來展示對PCS直流側數(shù)據(jù)，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時針對直流側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，并展示當前電芯的大、小電壓、溫度值及所對應的位置。
7.1.3風電界面
圖13風電系統(tǒng)界面
本界面用來展示對風電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機直流側、交流側運行狀態(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、風速/風力/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)預覽、回放、管理與控制等。
7.2發(fā)電預測
系統(tǒng)應可以通過歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實測數(shù)據(jù)、未來天氣預測數(shù)據(jù)，對分布式發(fā)電進行短期、超短期發(fā)電功率預測，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預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光伏預測界面
7.3策略配置
系統(tǒng)應可以根據(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
應能查詢各子系統(tǒng)、回路或設備規(guī)定時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應包括：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
應具有實時報警功能，系統(tǒng)能夠對各子系統(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動和關閉等遙信變位，及設備內(nèi)部的保護動作或事故跳閘時應能發(fā)出告警，應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；并應能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關人員。
圖19實時告警
應能夠對遙信變位，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
應可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質量包括穩(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)主界面上應能實時顯示各電能質量監(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；應能顯示電壓偏差與頻率偏差；
4）功率與電能計量：系統(tǒng)應能顯示A/B/C三相有功功率、無功功率和視在功率；應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人員；系統(tǒng)應能查看相應暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形。
6）電能質量數(shù)據(jù)統(tǒng)計：系統(tǒng)應能顯示1min統(tǒng)計整2h存儲的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，包括均值、95%概率值、方均根值。
7）事件記錄查看功能：事件記錄應包含事件名稱、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)電能質量界面
應可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設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，并遵循遙控預置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序，可以及時執(zhí)行調度系統(tǒng)或站內(nèi)相應的操作命令。
圖22遙控功能
應可在曲線查詢界面，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)的各設備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結構；可在線診斷設備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡異常時能自動在界面上顯示故障設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，快速查看某設備的通信和數(shù)據(jù)情況。通信應支持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
應具備設置用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（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用戶權限
應可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動準確地記錄故障前、后過程的各相關電氣量的變化情況，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。
用戶可自定義事故追憶的啟動事件，當每個事件發(fā)生時，存儲事故qian10個掃描周期及事故后10個掃描周期的有關點數(shù)據(jù)。啟動事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點可由用戶規(guī)定和隨意修改。
圖29事故追憶
8硬件及其配套產(chǎn)品
序號 | 設備 | 型號 | 圖片 | 說明 |
1 | 能量管理系統(tǒng) | Acrel-2000MG |
| 內(nèi)部設備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，由通信管理機、工業(yè)平板電腦、串口服務器、遙信模塊及相關通信輔件組成。 數(shù)據(jù)采集、上傳及轉發(fā)至服務器及協(xié)同控制裝置。 策略控制:計劃曲線、需量控制、削峰填谷、備用電源等 |
2 | 顯示器 | 25.1英寸液晶顯示器 |
| 系統(tǒng)軟件顯示載體 |
3 | UPS電源 | UPS2000-A-2-KTTS |
| 為監(jiān)控主機提供后備電源 |
4 | 打印機 | HP108AA4 |
| 用以打印操作記錄，參數(shù)修改記錄、參數(shù)越限、復限，系統(tǒng)事故，設備故障，保護運行等記錄，以召喚打印為主要方式 |
5 | 音箱 | R19U |
| 播放報警事件信息 |
6 | 工業(yè)網(wǎng)絡交換機 | D-LINKDES-1016A16 |
| 提供16口百兆工業(yè)網(wǎng)絡交換機解決了通信實時性、網(wǎng)絡安全性、本質安全與安全防爆技術等技術問題 |
7 | GPS時鐘 | ATS1200GB |
| 利用gps同步衛(wèi)星信號，接收1pps和串口時間信息，將本地的時鐘和gps衛(wèi)星上面的時間進行同步 |
8 | 交流計量電表 | AMC96L-E4/KC |
| 電力參數(shù)測量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率,頻率、功率因數(shù)等)、復費率電能計量、 四象限電能計量、諧波分析以及電能監(jiān)測和考核管理。多種外圍接口功能:帶有RS485/MODBUS-RTU協(xié)議:帶開關量輸入和繼電器輸出可實現(xiàn)斷路器開關的"遜信“和“遙控"的功能 |
9 | 直流計量電表 | PZ96L-DE |
| 可測量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率、正向與反向電能?？蓭S485通訊接口、模擬量數(shù)據(jù)轉換、開關量輸入/輸出等功能 |
10 | 電能質量監(jiān)測 | APView500 |
| 實時監(jiān)測電壓偏差、頻率俯差、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變、諾波等電能質量，記錄各類電能質量事件,定位擾動源。 |
11 | 防孤島裝置 | AM5SE-IS |
| 防孤島保護裝置，當外部電網(wǎng)停電后斷開和電網(wǎng)連接 |
12 | 箱變測控裝置 | AM6-PWC |
| 置針對光伏、風能、儲能升壓變不同要求研發(fā)的集保護，測控，通訊一體化裝置，具備保護、通信管理機功能、環(huán)網(wǎng)交換機功能的測控裝置 |
13 | 通信管理機 | ANet-2E851 |
| 能夠根據(jù)不同的采集規(guī)的進行水表、氣表、電表、微機保護等設備終端的數(shù)據(jù)果集匯總: 提供規(guī)約轉換、透明轉發(fā)、數(shù)據(jù)加密壓縮、數(shù)據(jù)轉換、邊緣計算等多項功能:實時多任務并行處理數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉發(fā)，可多鏈路上送平臺據(jù): |
14 | 串口服務器 | Aport |
| 功能:轉換“輔助系統(tǒng)"的狀態(tài)數(shù)據(jù)，反饋到能量管理系統(tǒng)中。 1)空調的開關，調溫，及完quan斷電(二次開關實現(xiàn)) 2)上傳配電柜各個空開信號 3)上傳UPS內(nèi)部電量信息等 4)接入電表、BSMU等設備 |
15 | 遙信模塊 | ARTU-K16 |
| 1)反饋各個設備狀態(tài)，將相關數(shù)據(jù)到串口服務器: 讀消防VO信號，并轉發(fā)給到上層(關機、事件上報等) 2)采集水浸傳感器信息，并轉發(fā)3)給到上層(水浸信號事件上報) 4)讀取門禁程傳感器信息，并轉發(fā) |
9結束語
本系統(tǒng)系統(tǒng)基于云平臺和電力集能器設備, 通過電力集能器集成能源子網(wǎng)能量管理系統(tǒng)和能源局域網(wǎng)能量管理子系統(tǒng),采用自動和手動兩種控制測量對VSG自平衡控制,從而實現(xiàn)了對微電網(wǎng)的實時監(jiān)控、發(fā)用電預測、儲能調度優(yōu)化和信息綜合管理。本系統(tǒng)已在電力研究院和多個能源電力公司推廣運行,達到其微電網(wǎng)的經(jīng)濟優(yōu)化運行,具有推廣應用價值,有助于綠色、節(jié)能微電網(wǎng)的推廣。
參考文獻
[1]張海龍.中國新能源發(fā)展研究[D].長春:吉林大學管理學院,2014:1-6
[2]邵林.微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].南京:東南大學電氣工程學院,2013.
[3]楊新法,蘇劍,呂志鵬等.微電網(wǎng)技術綜述[J].中國機電工程學報,2014,34(1):57-70
[4]王城山,周越.微電網(wǎng)示范工程綜述[J].供用電,2015(1):16-21
[5]吳建鋒.儲能系統(tǒng)的實時運行與控制策略研究[D].合肥:合肥工業(yè)大學,2014.
[6]吳雄,王秀麗,劉世民,等.微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)研究綜述[J].電力自動化設備,2014,34(10):7-14
[7]白雅靜.智能微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)設計與應用.
[8]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022年05版.
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。
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