0引言
出于對(duì)能源緊缺和環(huán)境保護(hù)的重視,能耗低、無(wú)污染、噪聲低的電動(dòng)汽車受到愈來(lái)愈多的鼓勵(lì)和支持,但是續(xù)航里程和充電便捷性構(gòu)成了純電動(dòng)汽車發(fā)展的兩大瓶頸。充換電站、充電樁等充換電設(shè)施是電動(dòng)汽車發(fā)展中不能缺少的基礎(chǔ)設(shè)施,其重要性日漸突出。城市大型充換電站高昂的前期建設(shè)成本也是阻礙電動(dòng)汽車普及和發(fā)展的一個(gè)因素。與變電站相結(jié)合的建設(shè),可以合理降低建設(shè)運(yùn)營(yíng)成本,為推動(dòng)電動(dòng)汽車的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。光伏發(fā)電作為一種重要的綠色清潔分布式能源也逐漸由獨(dú)立系統(tǒng)朝大規(guī)模并網(wǎng)系統(tǒng)方向發(fā)展。同時(shí),分布式發(fā)電具有占地小、投資少、建設(shè)周期短等特點(diǎn),近些年得到了大規(guī)模的發(fā)展。本文利用變電站舊站改造的機(jī)會(huì),在變電站中加入分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)、充換電站,踐行了綠色、環(huán)保、節(jié)能的發(fā)展理念,取得了可復(fù)制推廣的建設(shè)經(jīng)驗(yàn),前景十分廣闊。
1主要建設(shè)原則
我分布式光伏發(fā)電建設(shè)思路:可以根據(jù)太陽(yáng)光照條件因地制宜地充分利用太陽(yáng)能,當(dāng)?shù)厥褂?、?dāng)?shù)夭⒕W(wǎng),有效解決了光伏發(fā)電的并網(wǎng)問(wèn)題,以及長(zhǎng)距離輸電的損耗問(wèn)題。
主要電氣設(shè)備一般包括光伏電池組件、逆變器、匯流箱、交流配電柜等。通過(guò)合理布置光伏板,使光伏電池組件更好地接收太陽(yáng)光照射,將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為直流電能。根據(jù)逆變器輸入回路MPPT及電壓、電流限制,合理對(duì)光伏電池組件組串,接入逆變器。由逆變器將直流輸入電源逆變成交流電源。逆變器輸出電源通過(guò)匯流箱、交流配電柜、變壓器等,根據(jù)分布式光伏發(fā)電量的大小,合理選擇并網(wǎng)電壓等級(jí),按照就近使用的原則接入電網(wǎng)。充換電站建設(shè):需要根據(jù)充電站規(guī)模合理布置充電樁車位,并設(shè)置換電池車位,更好地滿足快速充電的需求。
充換電站在建設(shè)時(shí)可綜合考慮屋面光伏的布置,在建設(shè)時(shí)增設(shè)光伏組件固定所需的基礎(chǔ)埋件,并滿足安裝組件設(shè)備等荷載要求,為后期組件的安裝提供便利的條件。充換電站一般選用非車載快充,需要配套建設(shè)1臺(tái)箱式配電站,10kV外接電源接至箱式配電站內(nèi)10kV母線。箱式配電站內(nèi)設(shè)備包括10kV進(jìn)線柜、出線柜、變壓器,0.4kV進(jìn)線計(jì)量柜、低壓出線柜。低壓出線柜出線至戶外落地式配電柜,由配電柜分配充電樁及其他負(fù)荷用電。因充電樁采用高頻開(kāi)關(guān)整流模式,可實(shí)現(xiàn)有源功率因數(shù)校正功能,因此,可不單獨(dú)設(shè)置濾波裝置及無(wú)功補(bǔ)償。充電站內(nèi)設(shè)置系統(tǒng)監(jiān)控、視頻監(jiān)控、火災(zāi)報(bào)警等,充電機(jī)內(nèi)配置交、直流電能表等計(jì)量計(jì)費(fèi)裝置。
2工程概況
本文以廣州某110kV變電站改造工程為依托,在該變電站改造之際,征得相關(guān)單位同意后,合理增設(shè)充換電站并配套建設(shè)分布式光伏發(fā)電。
分布式光伏發(fā)電具體設(shè)計(jì)過(guò)程如下:
①經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)及查看首期結(jié)構(gòu)資料,確定屋面荷載是否滿足本期加裝光伏板結(jié)構(gòu)要求,得知充換電站及部分配電裝置樓屋面可利用面積約900m2。
②光伏組件選擇方面。通過(guò)對(duì)比幾種常用的太陽(yáng)能電池,定于選用轉(zhuǎn)換效率高、性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、故障率低且性價(jià)比高的容量為295Wp的單晶硅組件。
③光伏組件布置方面。光伏組件在混凝土屋面沿南北向布置,并考慮屋面建筑物光照遮擋的因素,按當(dāng)?shù)毓庹諚l件佳傾角15°安裝,以大限度地利用太陽(yáng)能。屋面可安裝360塊光伏組件,實(shí)現(xiàn)裝機(jī)容量為106.2kW。
④逆變器的選擇方面。選用的逆變器需具有一定的環(huán)境適應(yīng)能力、抗干擾能力、過(guò)載能力、功率因素調(diào)整及各種保護(hù)功能。同時(shí),需要實(shí)現(xiàn)畸變小、頻率波動(dòng)小、交流輸出電壓穩(wěn)定、輸出效率高;低電壓穿越能力、孤島保護(hù)、低電壓穿越、短路保護(hù)等功能,內(nèi)部輸入側(cè)直流以及輸出側(cè)交流均需加裝防雷保護(hù)。外殼防護(hù)等級(jí)IP56、同時(shí)需要具備良好的環(huán)境溫度特性,即耐熱、耐雨、防老化以及高溫下較高的輸出效率。本工程選用2臺(tái)50kW逆變器,輸出380V交流電壓。
⑤配電箱的選擇方面。配電箱內(nèi)部斷路器根據(jù)額定電壓、電流進(jìn)行選擇,并經(jīng)過(guò)短路校驗(yàn)。為了保護(hù)設(shè)備在遭受雷電或其他瞬時(shí)過(guò)電壓時(shí)免于損害,內(nèi)部需設(shè)置SPD防浪涌保護(hù)。同時(shí)由于避免瞬時(shí)故障導(dǎo)致斷路器跳閘,需設(shè)置自動(dòng)重合閘電源保護(hù)器,可減少線路停電時(shí)間、次數(shù)、糾正誤跳閘,提高供電的可靠性。同時(shí)為計(jì)量光伏上網(wǎng)電量,需在配電箱內(nèi)配置三相計(jì)量表。由于本項(xiàng)目裝機(jī)容量小于1MW,選擇0.4kV電壓就近接入電網(wǎng)系統(tǒng)。配電箱接至充換電站箱式配電站內(nèi)0.4kV側(cè),可實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電并網(wǎng)。
⑥電纜的選擇及敷設(shè)。根據(jù)線路載流量大小合理選擇電纜截面,逆變器至配電箱之間電纜選用ZR-YJV22-0.6/1kV-4×35+1×16。配電箱至光伏并網(wǎng)柜之間電纜選用ZR-YJV22-0.6/1kV-4×70+1×35;光伏直流電纜選用光伏線纜PV1-F-1×4mm2。組件下方的線纜,直接用扎絲綁扎在支架上,無(wú)組件的地方槽盒內(nèi)敷設(shè)。在電纜槽盒內(nèi)敷設(shè)的線纜在進(jìn)入和引出槽盒時(shí),需金屬管保護(hù)。槽盒內(nèi)電纜有高差處,應(yīng)防止電纜的拉斷,每隔1.5~2m用1~2mm厚的銅帶或鋁帶電纜卡固定1次,同時(shí)槽盒轉(zhuǎn)彎處需滿足電纜轉(zhuǎn)彎半徑的要求,并注意避免刮傷電纜防護(hù)外套,以保證電纜的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
⑦防火封堵設(shè)置。直流線纜與交流電纜分別設(shè)置獨(dú)立槽盒,同一槽盒里放置多層電纜,需用防火隔板隔開(kāi)。電纜進(jìn)出防火槽盒需刷防火涂料,槽盒接頭處及中間段做防火封堵。電纜進(jìn)出配電柜設(shè)備底部及電纜溝、穿墻開(kāi)孔處均需做好防火封堵。
⑧接地設(shè)置。屋面光伏組件支架及屋面電纜槽盒、屋面逆變器、配電箱等金屬外殼需采用50×5鍍鋅扁鋼可靠焊接,形成等電位接地網(wǎng)。并沿建筑物墻面向下每隔20m明敷接地引下線,引下線敷設(shè)至地面以下與建筑物水平接地網(wǎng)連接,并在連接處設(shè)置L=2.5m垂直接地極;使接地電阻值滿足小于4Ω。如果不能滿足,則需要增加降阻劑或?qū)⒔拥鼐W(wǎng)引至電阻率較低的地方。
充換電站具體設(shè)計(jì)過(guò)程如下:
①根據(jù)充換電站建筑規(guī)模,共設(shè)置5個(gè)充電車位,1個(gè)換電車位;電池充電可在電荷低谷期進(jìn)行,避開(kāi)負(fù)荷高峰期合理降低電力成本。
②充電樁的選擇方面。為了滿足更多電動(dòng)車用戶的需求,本項(xiàng)目選擇可以快充的落地式直流充電樁。充電樁外殼防護(hù)等級(jí)為IP54、耐熱、防潮、耐低溫、耐老化、耐撞擊,良好的絕緣特性,外殼及電纜都要具有阻燃性能。本項(xiàng)目選用配置5臺(tái)60kW非車載一體式充電機(jī),充電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)為額定功率60kW、輸出電壓350~700V、輸出電流2~120A、功率因素≥0.98、效率≥0.93.同時(shí),充電機(jī)內(nèi)配備直流電能表,電度計(jì)量表準(zhǔn)確等級(jí)不低于1.0級(jí)同時(shí)應(yīng)具備分時(shí)計(jì)費(fèi)功能。
③箱式配電站的選型及布置。依據(jù)充換電站用電負(fù)荷以及光伏發(fā)電量,本工程選用1臺(tái)400kVA的干式變壓器,10kV側(cè)選用負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜配置1臺(tái)10kV進(jìn)線柜、1臺(tái)出線柜,形成單母線接線。0.4kV側(cè)配置1臺(tái)進(jìn)線計(jì)量柜、2臺(tái)低壓出線柜,采用固定式低壓柜單母線接線。1臺(tái)出線柜接至充電站內(nèi)充電機(jī)配電柜、1臺(tái)低壓出線柜作為光伏并網(wǎng)柜。箱式配電站內(nèi)配套設(shè)置直流屏以及DTU等二次保護(hù)及自動(dòng)化設(shè)備。箱式配電站設(shè)置在充換電站旁,周圍設(shè)置護(hù)欄,外殼防護(hù)等級(jí)為IP54。
④戶外落地式配電柜的選擇。額定輸入電壓Un=AC380V,額定輸入電流In=630A,防護(hù)等級(jí)為IP54。柜內(nèi)開(kāi)關(guān)設(shè)置為1進(jìn)9出,根據(jù)配電設(shè)備選型原則選定各路開(kāi)關(guān)大小。配電柜設(shè)置在箱式配電站旁,聯(lián)絡(luò)低壓出線柜與充電樁,為充電樁提供電源。
⑤電纜的選擇。低壓出線柜至配電柜采用2根ZR-YJV22-4×120+1×70截面電纜埋管敷設(shè);配電柜至各充電樁電纜選用ZR-YJV22-4×35+1×16截面電纜沿電纜溝敷設(shè);其他站用電回路電纜截面根據(jù)電流大小配置。
⑥其他配套建設(shè)內(nèi)容。照明、通風(fēng)、空調(diào)、充電監(jiān)控、視頻監(jiān)控、火災(zāi)報(bào)警、通信等功能需同時(shí)配套建設(shè)。充換電站、分布式光伏發(fā)電接入系統(tǒng)配電接線圖如圖1所示。
3Acrel-2000MG充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)
3.1平臺(tái)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(guó)內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn),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(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及充電站的接入,*進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析,直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電站運(yùn)行狀態(tài)及健康狀況,是一個(gè)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(jì)優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo),促進(jìn)可再生能源應(yīng)用,提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng);有效實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷,提高電力設(shè)備運(yùn)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(jì)運(yùn)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(gè)能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個(gè)層:設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)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。
3.2平臺(tái)適用場(chǎng)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(wú)電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。
4充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)解決方案
4.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機(jī)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(yùn)行狀態(tài),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電站等各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息,動(dòng)態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。其中,各子系統(tǒng)回路電參量主要有:相電壓、線電壓、三相電流、有功/無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無(wú)功電度、頻率和正向有功電能累計(jì)值;狀態(tài)參數(shù)主要有:開(kāi)關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。
系統(tǒng)應(yīng)可以對(duì)分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電管理,使管理人員實(shí)時(shí)掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲(chǔ)能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲(chǔ)能單元運(yùn)行功率設(shè)置等。
系統(tǒng)應(yīng)可以對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理,能夠根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)告警,并支持定期的電池維護(hù)。
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(fēng)電、儲(chǔ)能、充電站及總體負(fù)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(chǔ)能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。
圖1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(fēng)電信息、儲(chǔ)能信息、充電站信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)列表等。
4.1.1光伏界面
圖2光伏系統(tǒng)界面
本界面用來(lái)展示對(duì)光伏系統(tǒng)信息,主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測(cè)及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析;同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。
4.1.2儲(chǔ)能界面
圖3儲(chǔ)能系統(tǒng)界面
本界面主要用來(lái)展示本系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝機(jī)容量、儲(chǔ)能當(dāng)前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。
圖4儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面
本界面主要用來(lái)展示對(duì)PCS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,包括開(kāi)關(guān)機(jī)、運(yùn)行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。
圖5儲(chǔ)能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面
本界面用來(lái)展示對(duì)BMS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,主要包括電芯電壓、溫度保護(hù)限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。
圖6儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面
本界面用來(lái)展示對(duì)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7儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面
本界面用來(lái)展示對(duì)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(shí)針對(duì)交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。
圖8儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面
本界面用來(lái)展示對(duì)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù),主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時(shí)針對(duì)直流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。
圖9儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面
本界面用來(lái)展示對(duì)PCS狀態(tài)信息,主要包括通訊狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、STS運(yùn)行狀態(tài)及STS故障告警等。
圖10儲(chǔ)能電池狀態(tài)界面
本界面用來(lái)展示對(duì)BMS狀態(tài)信息,主要包括儲(chǔ)能電池的運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等,同時(shí)展示當(dāng)前儲(chǔ)能電池的SOC信息。
圖11儲(chǔ)能電池簇運(yùn)行數(shù)據(jù)界面
本界面用來(lái)展示對(duì)電池簇信息,主要包括儲(chǔ)能各模組的電芯電壓與溫度,并展示當(dāng)前電芯的電壓、溫度值及所對(duì)應(yīng)的位置。
4.1.3風(fēng)電界面
圖12風(fēng)電系統(tǒng)界面
本界面用來(lái)展示對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)信息,主要包括逆變控制一體機(jī)直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、風(fēng)速/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析;同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。
4.1.4充電站界面
圖13充電站界面
本界面用來(lái)展示對(duì)充電站系統(tǒng)信息,主要包括充電站用電總功率、交直流充電站的功率、電量、電量費(fèi)用,變化曲線、各個(gè)充電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。
4.1.5視頻監(jiān)控界面
圖14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(huà)面,且通過(guò)不同的配置,實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。
4.1.6發(fā)電預(yù)測(cè)
系統(tǒng)應(yīng)可以通過(guò)歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、未來(lái)天氣預(yù)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測(cè),并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測(cè)可進(jìn)行人工輸入或者自動(dòng)生成發(fā)電計(jì)劃,便于用戶對(duì)該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。
圖15光伏預(yù)測(cè)界面
4.1.7策略配置
系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲(chǔ)能系統(tǒng)容量、負(fù)荷需求及分時(shí)電價(jià)信息,進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行模式的設(shè)置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計(jì)劃、需量控制、防逆流、有序充電、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容等。
具體策略根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況(如儲(chǔ)能柜數(shù)量、負(fù)載功率、光伏系統(tǒng)能力等)進(jìn)行接口適配和策略調(diào)整,同時(shí)支持定制化需求。
圖16策略配置界面
4.1.8運(yùn)行報(bào)表
應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備*時(shí)間的運(yùn)行參數(shù),報(bào)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(wú)功功率、正向有功電能、尖峰平谷時(shí)段電量等。
圖17運(yùn)行報(bào)表
4.1.9實(shí)時(shí)報(bào)警
應(yīng)具有實(shí)時(shí)報(bào)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(dòng)和關(guān)閉等遙信變位,及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動(dòng)作或事故跳閘時(shí)應(yīng)能發(fā)出告警,應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示告警事件或跳閘事件,包括保護(hù)事件名稱、保護(hù)動(dòng)作時(shí)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18實(shí)時(shí)告警
4.1.10歷史事件查詢
應(yīng)能夠?qū)b信變位,保護(hù)動(dòng)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(fēng)速、氣壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理,方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯,查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。
圖19歷史事件查詢
4.1.11電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)
應(yīng)可以對(duì)整個(gè)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(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè),使管理人員實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況,以便及時(shí)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(shí)時(shí)顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度*和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度*和正序/負(fù)序/零序電流值;
2)諧波分析功能:系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時(shí)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(dòng)與閃變:系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相電壓波動(dòng)值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長(zhǎng)閃變值;應(yīng)能提供A/B/C三相電壓波動(dòng)曲線、短閃變曲線和長(zhǎng)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(jì)量:系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相有功功率、無(wú)功功率和視在功率;應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無(wú)功功率、總視在功率和總功率因素;應(yīng)能提供有功負(fù)荷曲線,包括日有功負(fù)荷曲線(折線型)和年有功負(fù)荷曲線(折線型);
5)電壓暫態(tài)監(jiān)測(cè):在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時(shí)中斷發(fā)生時(shí),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(jì):系統(tǒng)應(yīng)能顯示1min統(tǒng)計(jì)整2h存儲(chǔ)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),包括均值、*值、*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(dòng)作或返回)、波形號(hào)、越限值、故障持續(xù)時(shí)間、事件發(fā)生的時(shí)間。
圖20微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面
4.1.12遙控功能
應(yīng)可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)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(shí)執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。
圖21遙控功能
4.1.13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(wú)功功率、功率因數(shù)、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。
圖22曲線查詢
4.1.14統(tǒng)計(jì)報(bào)表
具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能,用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的發(fā)電、用電、充放電情況,即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。對(duì)微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析;對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能、收益等分析;具備對(duì)微電網(wǎng)供電可靠性分析,包括年停電時(shí)間、年停電次數(shù)等分析;具備對(duì)并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行電能質(zhì)量分析。
圖23統(tǒng)計(jì)報(bào)表
4.1.15網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)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(gè)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(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。
圖24微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣缑?/span>
本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)?,包括系統(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計(jì)等信息。
4.1.16通信管理
可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行管理、控制、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開(kāi)通信管理程序,然后選擇通信控制啟動(dòng)所有端口或某個(gè)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25通信管理
4.1.17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(guò)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(yùn)行參數(shù)修改等)。可以定義不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限,為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。
圖26用戶權(quán)限
4.1.18故障錄波
應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過(guò)程的各相關(guān)電氣量的變化情況,通過(guò)對(duì)這些電氣量的分析、比較,對(duì)分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動(dòng)作、提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)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(gè)周波、故障后4個(gè)周波波形,總錄波時(shí)間共計(jì)46s。每個(gè)采樣點(diǎn)錄波至少包含12個(gè)模擬量、10個(gè)開(kāi)關(guān)量波形。
圖27故障錄波
4.1.19事故追憶
可以自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)掃描數(shù)據(jù),包括開(kāi)關(guān)位置、保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)、遙測(cè)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(dòng)事件,當(dāng)每個(gè)事件發(fā)生時(shí),存儲(chǔ)事故前面10個(gè)掃描周期及事故后10個(gè)掃描周期的有關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)。啟動(dòng)事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點(diǎn)可由用戶隨意修改。
4.2硬件及其配套產(chǎn)品
序號(hào) | 設(shè)備 | 型號(hào) | 圖片 | 說(shuō)明 |
1 | 能量管理系統(tǒng) | Acrel-2000MG |
| 內(nèi)部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控,由通信管理機(jī)、工業(yè)平板電腦、串口服務(wù)器、遙信模塊及相關(guān)通信輔件組成。 數(shù)據(jù)采集、上傳及轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器及協(xié)同控制裝置 策略控制:計(jì)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(jī)提供后備電源 |
4 | 打印機(jī) | HP108AA4 |
| 用以打印操作記錄,參數(shù)修改記錄、參數(shù)越限、復(fù)限,系統(tǒng)事故,設(shè)備故障,保護(hù)運(yùn)行等記錄,以召喚打印為主要方式 |
5 | 音箱 | R19U |
| 播放報(bào)警事件信息 |
6 | 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī) | D-LINKDES-1016A16 |
| 提供16口百兆工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)解決了通信實(shí)時(shí)性、網(wǎng)絡(luò)安全性、本質(zhì)安全與安全防爆技術(shù)等技術(shù)問(wèn)題 |
7 | GPS時(shí)鐘 | ATS1200GB |
| 利用gps同步衛(wèi)星信號(hào),接收1pps和串口時(shí)間信息,將本地的時(shí)鐘和gps衛(wèi)星上面的時(shí)間進(jìn)行同步 |
8 | 交流計(jì)量電表 | AMC96L-E4/KC |
| 電力參數(shù)測(cè)量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、視在功率,頻率、功率因數(shù)等)、復(fù)費(fèi)率電能計(jì)量、 四象限電能計(jì)量、諧波分析以及電能監(jiān)測(cè)和考核管理。多種外圍接口功能:帶有RS485/MODBUS-RTU協(xié)議:帶開(kāi)關(guān)量輸入和繼電器輸出可實(shí)現(xiàn)斷路器開(kāi)關(guān)的"遜信“和“遙控"的功能 |
9 | 直流計(jì)量電表 | PZ96L-DE |
| 可測(cè)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(zhuǎn)換、開(kāi)關(guān)量輸入/輸出等功能 |
10 | 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè) | APView500 |
| 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓偏差、頻率俯差、三相電壓不平衡、電壓波動(dòng)和閃變、諾波等電能質(zhì)量,記錄各類電能質(zhì)量事件,定位擾動(dòng)源。 |
11 | 防孤島裝置 | AM5SE-IS |
| 防孤島保護(hù)裝置,當(dāng)外部電網(wǎng)停電后斷開(kāi)和電網(wǎng)連接 |
12 | 箱變測(cè)控裝置 | AM6-PWC |
| 置針對(duì)光伏、風(fēng)能、儲(chǔ)能升壓變不同要求研發(fā)的集保護(hù),測(cè)控,通訊一體化裝置,具備保護(hù)、通信管理機(jī)功能、環(huán)網(wǎng)交換機(jī)功能的測(cè)控裝置 |
13 | 通信管理機(jī) | ANet-2E851 |
| 能夠根據(jù)不同的采集規(guī)的進(jìn)行水表、氣表、電表、微機(jī)保護(hù)等設(shè)備終端的數(shù)據(jù)果集匯總: 提供規(guī)約轉(zhuǎn)換、透明轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)加密壓縮、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、邊緣計(jì)算等多項(xiàng)功能:實(shí)時(shí)多任務(wù)并行處理數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),可多路上送平臺(tái)據(jù): |
14 | 串口服務(wù)器 | Aport |
| 功能:轉(zhuǎn)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(diào)的開(kāi)關(guān),調(diào)溫,斷電(二次開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)) 2)上傳配電柜各個(gè)空開(kāi)信號(hào) 3)上傳UPS內(nèi)部電量信息等 4)接入電表、BSMU等設(shè)備 |
15 | 遙信模塊 | ARTU-K16 |
| 1)反饋各個(gè)設(shè)備狀態(tài),將相關(guān)數(shù)據(jù)到串口服務(wù)器: 讀消防VO信號(hào),并轉(zhuǎn)發(fā)給到上層(關(guān)機(jī)、事件上報(bào)等) 2)采集水浸傳感器信息,并轉(zhuǎn)發(fā)3)給到上層(水浸信號(hào)事件上報(bào)) 4)讀取門禁程傳感器信息,并轉(zhuǎn)發(fā) |
5結(jié)束語(yǔ)
本次在廣州某110kV變電站改造工程中配套建設(shè)充換電站及分布式光伏發(fā)電系統(tǒng),響應(yīng)了發(fā)展清潔能源政策的號(hào)召,積極發(fā)展新能源,充分利用現(xiàn)有變電站屋頂、充換電站車棚屋頂建設(shè)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。分布式光伏發(fā)電可就近補(bǔ)償充換電站內(nèi)用電,降低了光伏發(fā)電在變壓器升壓及長(zhǎng)距離輸送中的損耗;同時(shí),減少火力發(fā)電煤炭消耗量和二氧化碳排放量,實(shí)現(xiàn)能源“綠色發(fā)展"。充換電站的建設(shè),由于充電樁選用直流快充技術(shù),可以為電動(dòng)汽車提供方便快捷的充電服務(wù),合理緩解充電難、充電慢的問(wèn)題。“變電站+分布式光伏發(fā)電+充換電站"的建設(shè)模式探索,為未來(lái)深入地研究新能源綜合建設(shè)模式提供了一個(gè)思路,建設(shè)經(jīng)驗(yàn)值得推廣。但在建設(shè)時(shí),需合理評(píng)估其對(duì)電網(wǎng)及變電站帶來(lái)的影響,在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定的前提下,合理展開(kāi)綠色建設(shè)模式的探索與實(shí)踐。
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