任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：為了提升交直流混合微電網(wǎng)健康有效發(fā)展，提高直流互聯(lián)微電網(wǎng)中分布式電源的能源使用效率，提升區(qū)域微電網(wǎng)穩(wěn)定發(fā)展，對交直流混合微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進行分析和研究很有必要。文章主要從交直流混合微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)架構(gòu)、主要功能及系統(tǒng)通訊等方面進行了分析，并對其未來發(fā)展進行了展望，以期為能量管理與運行控制系統(tǒng)的研究和發(fā)展起到一定的推動作用。

關(guān)鍵詞：交直流混合微電網(wǎng)；中央控制器；能量管理系統(tǒng)

1概述

交直流混合微電網(wǎng)能夠有效整合交流微電網(wǎng)和直流微電網(wǎng)各自優(yōu)勢，構(gòu)成交直流互補式供能系統(tǒng)。根據(jù)不同種類的分布式電源（交流型、直流型）和儲能設(shè)備供給電能和存儲電能方式的不同，來確定接入電網(wǎng)的方式，可有效提高運行效率；同時，根據(jù)交流負荷和直流負荷用電方式不同，選擇合理的電能供給模式，又可顯著提高用電效率。

微電網(wǎng)采用交直流互補供用電模式可有效減少單一的傳統(tǒng)交流供用電模式中AC/DC和DC/AC等電能變換環(huán)節(jié)，從而有效降低多級變換造成的能量損耗；交直流混合微電網(wǎng)中直流網(wǎng)絡(luò)部分有利于減少線損，避免多模態(tài)諧振。鑒于交直流混合微電網(wǎng)的諸多特點和優(yōu)勢，對交直流混合微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)進行開發(fā)和研究，以解決交直流混合微電網(wǎng)與配電網(wǎng)協(xié)調(diào)、交直流潮流斷面分散協(xié)調(diào)、源荷互動協(xié)調(diào)、源源互動協(xié)調(diào)等復(fù)雜問題，同時通過優(yōu)化算法來顯著提高交直流混合微電網(wǎng)可再生能源利用率及綜合效益水平，為需求側(cè)提供一個穩(wěn)定、可靠、綠色的供用電環(huán)境，具有較大的現(xiàn)實意義。

2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

能量管理與運行控制系統(tǒng)（能量管理系統(tǒng)）由中央控制器和能量管理服務(wù)器組成。配置一套“源網(wǎng)荷儲、多能互補”協(xié)調(diào)互動技術(shù)的綜合能源管控系統(tǒng)，在以分布式光伏、直流負荷、充電樁，儲能設(shè)備等構(gòu)成的交直流微網(wǎng)的基礎(chǔ)上，通過采集光伏變流器、儲能變流器、風機變流器、充電樁、交直流多元化負荷、交直流母線、潮流控制器、電力電子變壓器與并網(wǎng)支路測控裝置等信息，智能處理各類信息數(shù)據(jù)，監(jiān)控和管理整個能源系統(tǒng)，實現(xiàn)能源就地消納、電能質(zhì)量監(jiān)測、負荷管理、用電信息采集、用戶用能服務(wù)、削峰填谷、優(yōu)化運行和經(jīng)濟調(diào)度等功能等功能。

3系統(tǒng)功能

3.1實時數(shù)據(jù)采集與處理

（1）具備數(shù)據(jù)采集功能，實時數(shù)據(jù)可從變流器、測控裝置等采集，也可從監(jiān)控系統(tǒng)獲取。

（2）運行人員可在操作臺上進行微電網(wǎng)源網(wǎng)荷互動優(yōu)化、分散互動協(xié)調(diào)功能切換，實現(xiàn)微電網(wǎng)優(yōu)化運行。

（3）具備安全閉鎖功能。在運行參數(shù)超出規(guī)定的約束條件或相關(guān)保護動作時，控制功能自動閉鎖，運行狀態(tài)異常時及時報警。

（4）具備運行監(jiān)視功能。運行人員能方便地監(jiān)視交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)的運行工況，母線電壓、有功功率、無功功率、開關(guān)狀態(tài)、設(shè)備運行狀態(tài)、與其他設(shè)備的通信狀態(tài)，能對一些關(guān)鍵狀態(tài)進行監(jiān)視。

（5）具備報警處理功能。能量管理系統(tǒng)運行異常或故障時能自動報警，停止分配結(jié)果輸出，并形成事件記錄。

（6）提供嚴格的權(quán)限管理保障運行人員操作安全。

（7）具備事件記錄功能，可對能量管理系統(tǒng)告警、人員操作等形成事件記錄。

3.2微電網(wǎng)源網(wǎng)荷互動優(yōu)化

交直流混合微電網(wǎng)中的分布式發(fā)電與大電網(wǎng)供電互相補充，與大電網(wǎng)進行功率交換是交直流混合微電網(wǎng)的通常運行模式。在交直流混合微電網(wǎng)中源、網(wǎng)、荷分別指分布式電源、電網(wǎng)、負荷，而源網(wǎng)荷的建設(shè)及投資由不同主體管控，隸屬于不同的主體，在電力市場環(huán)境下，分布式電源發(fā)電方、電網(wǎng)企業(yè)、電力用戶成為具有各自利益的個體，具有的決策權(quán)，相互之間通過電量或電價聯(lián)系。由于各方投資對象和關(guān)注的點不同，各方的投資收益受對方?jīng)Q策的影響，三方之間存在博弈關(guān)系，面向復(fù)雜主體多目標優(yōu)化的博弈論可以解決這一難題。當微電網(wǎng)內(nèi)負荷需求波動時，交直流混合微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)通過比較微電源發(fā)電成本和大電網(wǎng)的購（售）電成本，采用基于多方博弈模型的混沌粒子群算法，優(yōu)化確定各分布式電源出力的調(diào)整量以及向大電網(wǎng)的購（售）電量，從而保證交直流混合微電網(wǎng)內(nèi)的功率平衡，為用戶提供可靠、經(jīng)濟的電能，實現(xiàn)能量結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，使分布式電源、電網(wǎng)及負荷能夠協(xié)調(diào)發(fā)展；

3.3交直流潮流斷面分散協(xié)調(diào)

為了更好的滿足高密度分布式能源的接入以及日益增加的直流負荷的需要，避免電能在多級轉(zhuǎn)換中的損耗，融合了交流微網(wǎng)和直流微網(wǎng)各自優(yōu)點的交直流混合微電網(wǎng)已日益成為微電網(wǎng)領(lǐng)域研究的熱點。交直流混合微電網(wǎng)包含交流子微網(wǎng)和直流子微網(wǎng)，其交流區(qū)和直流區(qū)通過AC/DC雙向潮流控制器相連。多臺并列運行的AC/DC雙向潮流控制器、電力電子變壓器構(gòu)成了交直流潮流斷面，其對實現(xiàn)功率的跨區(qū)交互，以及維持交直流混合微電網(wǎng)內(nèi)功率的動態(tài)平衡起到至關(guān)重要的作用。在交直流混合微電網(wǎng)中，交流區(qū)域和直流區(qū)域之間通過功率的雙向流動實現(xiàn)相互支撐，實現(xiàn)互聯(lián)。交流區(qū)域和直流區(qū)域各自的功率平衡要靠協(xié)調(diào)負荷、分布式發(fā)電單元、儲能和AC/DC雙向潮流控制器共同完成。因而AC/DC雙向潮流控制器承擔著交直流區(qū)域之間功率交換的任務(wù)，反映有功功率的交互情況，更是交直流潮流斷面所在。

考慮到分布式電源出力具有波動性和不確定性，交直流負荷具有強隨機性的特點，交直流混合微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)開發(fā)交直流潮流斷面分散互動協(xié)調(diào)功能應(yīng)用，通過交直潮流斷面上多臺AC/DC雙向潮流控制器、電力電子變壓器的功率通道，協(xié)調(diào)控制各個對象，實現(xiàn)交直流子微網(wǎng)之間潮流跨區(qū)互補，實現(xiàn)交直流混合微電網(wǎng)內(nèi)功率實時、動態(tài)平衡，同時改善交流微網(wǎng)內(nèi)頻率質(zhì)量和直流微網(wǎng)內(nèi)的電壓質(zhì)量。

3.4其他功能

交直流混合微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)還有光伏預(yù)測、負荷預(yù)測、負荷控制、負荷追蹤、平抑新能源波動、備用電源、移峰填谷、離網(wǎng)運行、并離網(wǎng)切換及黑啟動等功能。

4系統(tǒng)通訊

能量管理與運行控制系統(tǒng)分為監(jiān)控與能量管理控制系統(tǒng)（簡稱管理控制系統(tǒng)）和中央控制器兩部分。管理控制系統(tǒng)用于界面展示，能量管理與能量調(diào)節(jié)等。管理控制系統(tǒng)通過以太網(wǎng)與中央控制器通訊。

中央控制器通過RS485采集光伏DC/DC、光伏AC/DC、儲能雙向AC/DC、AC/DC換流器、DC/DC變壓器、直流斷路器、充電樁、各類負荷等設(shè)備數(shù)據(jù)。通過以太網(wǎng)與交流子系統(tǒng)、直流子系統(tǒng)等進行通訊。

能量管理與運行控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為三部分：應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層。應(yīng)用層配置有操作人員工作站，主要用于運行人員監(jiān)視及操作控制；可實現(xiàn)對系統(tǒng)軟件、教據(jù)庫的在線維護和修改；接受電網(wǎng)調(diào)度以及完成功率和負荷預(yù)測等功能；

應(yīng)用層通過以太網(wǎng)或光纖通訊將這些設(shè)備與現(xiàn)場感知單元層互連，實現(xiàn)信息交換。

網(wǎng)絡(luò)層包括中央控制器、工業(yè)交換機、本地配置設(shè)備等。

接收感知層設(shè)備的遙測、遙信信息以及應(yīng)用層的遙控信息。

感知層主要包括電網(wǎng)系統(tǒng)的一次設(shè)備，如光伏組件及DC/DC變換器、儲能電池及DC/DC變換器等。感知層設(shè)備通過RS485、以太網(wǎng)、CAN等通訊接口接入中央控制器，并接收中央控制器的控制指令。

系統(tǒng)內(nèi)各個設(shè)備和中央控制器之間的通信采用網(wǎng)線或者RS485。監(jiān)控與能量管理控制系統(tǒng)和中央控制器采用雙網(wǎng)冗余配置，互為熱備用。中央控制器和監(jiān)控與能量管理控制系統(tǒng)都具備至少雙網(wǎng)口，實現(xiàn)雙網(wǎng)冗余通訊。軟硬件的冗余結(jié)構(gòu)將確保數(shù)據(jù)可靠、程序安全。

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(jié)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，全天候進行數(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(chǔ)上以經(jīng)濟優(yōu)化運行為目標，提升可再生能源應(yīng)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(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負荷，提高電力設(shè)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(yīng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，整個能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個層：設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級通信網(wǎng)絡(luò)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(shù)標準

本方案遵循的國家標準有：

本技術(shù)規(guī)范書提供的設(shè)備應(yīng)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)范第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第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)范第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)范第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(shù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)安全技術(shù)要求

GB50174-2018電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范

DL/T634.5101遠動設(shè)備及系統(tǒng)第5-101部分:傳輸規(guī)約基本遠動任務(wù)配套標準

DL/T634.5104遠動設(shè)備及系統(tǒng)第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(luò)訪問101

GB/T33589-2017微電網(wǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定

GB/T36274-2018微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

GB/T51341-2018微電網(wǎng)工程設(shè)計標準

GB/T36270-2018微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

DL/T1864-2018型微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)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(shù)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(shù)規(guī)范

T/CEC152-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)需求響應(yīng)技術(shù)要求

T/CEC153-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)負荷管理技術(shù)導(dǎo)則

T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)度運行規(guī)范

T/CEC5005-2018微電網(wǎng)工程設(shè)計規(guī)范

NB/T10148-2019微電網(wǎng)第1部分：微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則

NB/T10149-2019微電網(wǎng)第2部分：微電網(wǎng)運行導(dǎo)則

5.3適用場合

系統(tǒng)可應(yīng)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系統(tǒng)配置

6.1系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，即站控層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層，詳細拓撲結(jié)構(gòu)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(yīng)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(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)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(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應(yīng)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(shè)置等。

系統(tǒng)應(yīng)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(cè)、交流側(cè)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(shè)置界面

本界面主要用來展示對PCS的參數(shù)進行設(shè)置，包括開關(guān)機、運行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。

圖6儲能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面

本界面用來展示對BMS的參數(shù)進行設(shè)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(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS電網(wǎng)側(cè)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(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS交流側(cè)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(cè)的異常信息進行告警。

圖9儲能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時針對直流側(cè)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，并展示當前電芯的最大、最小電壓、溫度值及所對應(yīng)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(cè)、交流側(cè)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(yù)覽、回放、管理與控制等。

7.2發(fā)電預(yù)測

系統(tǒng)應(yīng)可以通過歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實測數(shù)據(jù)、未來天氣預(yù)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(yù)測，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)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(yù)測界面

7.3策略配置

系統(tǒng)應(yīng)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(shè)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(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備指ding時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應(yīng)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

7.5實時報警

應(yīng)具有實時報警功能，系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動和關(guān)閉等遙信變位，及設(shè)備內(nèi)部的保護動作或事故跳閘時應(yīng)能發(fā)出告警，應(yīng)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(yīng)能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關(guān)人員。

圖19實時告警

7.6歷史事件查詢

應(yīng)能夠?qū)b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

7.7電能質(zhì)量監(jiān)測

應(yīng)可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)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(zhì)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(yīng)能實時顯示各電能質(zhì)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、三相電壓不平衡度百fen百和正序/負序/零序電壓值、三相電流不平衡度百fen百和正序/負序/零序電流值；

2）諧波分析功能：系統(tǒng)應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)能顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計量：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相有功功率、無功功率和視在功率；應(yīng)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(yīng)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(zhì)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(yīng)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(guān)人員；系統(tǒng)應(yīng)能查看相應(yīng)暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形。

6）電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計：系統(tǒng)應(yīng)能顯示1min統(tǒng)計整2h存儲的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，包括均值、最大值、最小值、95%概率值、方均根值。

7）事件記錄查看功能：事件記錄應(yīng)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(zhì)量界面

7.8遙控功能

應(yīng)可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)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(yù)置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序，可以及時執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。

圖22遙控功能

7.9曲線查詢

應(yīng)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

7.10統(tǒng)計報表

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(zhì)量分析。

圖24統(tǒng)計報表

7.11網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)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。

7.12通信管理

可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)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(shè)備的通信和數(shù)據(jù)情況。通信應(yīng)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

7.13用戶權(quán)限管理

應(yīng)具備設(shè)置用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控操作，運行參數(shù)修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)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(quán)限

7.14故障錄波

應(yīng)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(guān)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(guān)量波形。

圖28故障錄波

7.15事故追憶

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(guān)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(chǔ)。

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(guān)點數(shù)據(jù)。啟動事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點可由用戶指ding和隨意修改。

圖29事故追憶

8結(jié)束語

為了提升交直流微電網(wǎng)的控制調(diào)度水平和電網(wǎng)運維服務(wù)水平，國內(nèi)外眾多科研機構(gòu)和設(shè)備廠商紛紛開展了能量管理與運行控制系統(tǒng)的研究，其主要在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)、調(diào)度計劃、負荷預(yù)測等相關(guān)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對特定應(yīng)用進行數(shù)據(jù)分析、能量預(yù)測、負荷管理、優(yōu)化運行和經(jīng)濟調(diào)度等功能。目前研究較多的有通過開展“源網(wǎng)荷儲”協(xié)調(diào)優(yōu)化功能建設(shè)，協(xié)調(diào)控制可控的源網(wǎng)荷儲資源，實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲綜合效益，這體現(xiàn)智能配電網(wǎng)的主動控制理念；同時，多能互補用戶側(cè)集成優(yōu)化能量管理系統(tǒng)是我國能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的一個重要研究方向，它通過采集、控制以電為主的多種能源的信息流，實現(xiàn)了供給側(cè)常規(guī)能源和可再生能源管理的有序、互補、梯次和優(yōu)化利用。可以看到，能量管理與運行控制系統(tǒng)的研究及應(yīng)用有很大的發(fā)展空間，需要更多科研力量的投入、科學技術(shù)的積累以及市場機制的完善來共同推動其發(fā)展。

參考文獻

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作者簡介

任運業(yè)，男，現(xiàn)任職與安科瑞電氣股份有限公司。