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新型智慧台区-智能运维+储能一体化应用解决方案（二）

发布时间： 2023-02-27　　点击次数： 2478次

五、智能运维调控云平台
5.1 平台拓扑
    5.1.1 系统接入拓扑

智能运维调控云平台接入台区储能、风光柴等分布式电源、台区所有重要负荷，入网点设备，根据入网点及各负荷功率及电能质量情况，合理分配能源流向，同时对台区所有节点实时监控，及时发现异常及故障，提供智能化的手段对台区运维提供支撑。同时，平台提供接口对外发送数据或接收控制指令，有助于实现区域化的统一管理及电网区域化调峰填谷。
5.1.2 平台系统架构及部署方案
（1）平台系统架构

根据数据的流向，设计系统分为五层架构：
数据感知层：主要通过传感器（智能表计）等获取各回路的电耗及其相关能源参数、光伏发电、储能、用电量等能源信息；
数据传输层：主要把能源数据转换成TCP/IP协议格式上传至本地监控服务器；
本地监控层：收集到现场实时数据后，在实时数据库中实时计算和分析，可对异常数据产生报警信息，可根据控制策略发出控制指令，并能向本地SCADA推送数据，也向综合服务平台推送数据；
数据服务层：数据存储层主要负责对能源数据进行汇总、统计、分析、处理和存储；
数据表现层：主要对存储层中的能源数据进行展示和发布，包括桌面浏览器和移动计算APP等。
（2）平台部署方案
运用“云”服务器及物联网，为台区管理提供服务。服务器上安装云平台软件，用于完成通讯链路的建立、现场设备运行数据的采集处理及存储、遥控操作、台账管理，并通过网络为其他授权计算机提供服务。服务器应由前置机、实时数据服务器、历史数据服务器、应用服务器组成。根据现场情况及客户要求，可以选用阿里云部署，也可以自建服务器部署。既可以集中式部署，也可以多台服务器分布式部署。
5.2分布式物联接入及数据采集
5.2.1 数据采集内容
（1）变压器数据：
变压器高压、主变、低压、分接头、断路器、隔离开关和接地刀闸的位置信息，并网点的工作状态；
高低压、馈线的正向有功电量、正向无功电量、反向有功电量、反向无功电量；
高低压、馈线的三相电压，三相电流，有功功率，无功功率、功率因素，电流谐波（2-32次）、电压谐波（2-32次）、三相电流不平衡度、电压偏差，电网频率等；
变压器三相运行温度，高压母排温度、馈线温度等，以及由此计算的线损等。
（2）储能系统数据：
储能系统的双向电量、电池组状态、交/直流侧电压电流、消防、照明、门禁等。
（3）用户计量数据：
三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因素、有功电量，无功电量、电流谐波（2-32次）、电压谐波（2-32次）、三相电流不平衡度、电压偏差，频率等。
（4）台区各级开关状态
（5）无功补偿测量数据：
三相电压，三相电流，无功功率。
（6）台区环境数据：
采集配电室的温度、湿度、电缆沟水位、摄像头、门禁等数据。
5.2.2 物联接入核心设备-智能数据采集器
SmartDAQ智能数据采集器内置自主研发的QTOUCH2.2组态软件，它是一台完整的嵌入式计算机平台，其内置软件具有众多IEC60870/PLC/IO/仪表的通讯协议库，具有实时数据库，具有sqlite3历史数据库。通过PC进行远程组态下载，具有远程监控，远程维护，远程调试的能力。它能够像PC机一样将本地数据远传到数据服务器中，也可以分担远程数据库服务器的压力，将数据本地存储，具有远程查询，断点续传的特点，确保系统的数据完整性。
内置了强大的联网、数据安全、边缘计算能，确保任何时候都可以不间断发送数据。
（1）接口
具备串口、以太网、GPRS/4G/5G等多种通讯方式；提供端到端的“协议转发”方案，灵活可扩展通讯口；支持故障容错，支持多转多的协议转换模式，方便不同系统共享数据；硬件设备高效稳定的软件内核，高速数据交换通道。
（2）通信协议
支持多种通讯协议：MODBUS、DLT645-97/07、IEC60870-5-101/102/103/104、建筑能耗XML，可以按照项目定制其他通讯协议。
（3）数据库接口
实现多种方式对数据库进行操作，包括：数据运算处理、历史数据存储、统计处理、报警处理、服务请求等。
（4）支持主站远程校时
校时功能满足主站远程校时。
（5）保护功能
需具备看门狗功能，在发生意外情况时，软件能够自动复位。具有自诊断功能，发现工作异常具有网关事件记录。
（6）数据存储功能
要求存储空间不小于128M，并可扩展，对于采集到的数据，可以在集中器内长期保存。
（7）数据安全性
采集器对外进行数据交互时，所传输的数据可以选择支持AES加密，保证数据不易被破解。
（8）数据完整性
支持断线续传，可对上行的数据进行异常暂存。如网络中断后，数据暂存于本地。网络恢复后，数据可重新发送到主站。
（9）支持接口扩展
可扩展实现支持多种接口通讯协议（不局限于一种通讯协议）；通讯配置灵活、高效快捷；
（10）通信接口开放
用户可以根据自身需求开发自定义协议；
（11）具有数据自动清理功能
能够灵活配置数据存储的时间和占用空间，当时间或者占用空间达到设定值，能够自动进行清理，删除时间最先前的数据，数据删除后，数据库可以自动整理占用空间，保证数据存储的安全；
（12）内置跨平台组态软件
内置跨平台组态软件，并自带历史数据库，方便数据存储与处理。
5.2.3 储能系统接入
为保障供电电能质量，对储能的调节实时性和可靠性要求很高，储能系统采用有线方式接入平台，需要接入的设备包含电池管理系统BMS、储能变流器PCS。通信方式支持CAN总线、RS485、以太网。
   5.2.4 台区负荷支路分层接入
为全面掌握台区内所有负荷情况及关键设备的运行情况，通过通信管理机对台区负荷及关键节点进行全面分层采集接入。
   5.3 智能调控运维功能及服务
智能调控运维平台提供全台区设备监控管理、运维管理、能量管理、故障告警、用户分级管理授权管理等。

5.3.1 智能运维管理基础服务
（1）数据采集与智能通信网络
能够对配电网各监测点的数据实时采集，能够实时计算和分析，可对异常数据产生报警信息，并能向SCADA或其他系统推送数据。
（2）电能管理及报表功能
提供电量计量和管理报表，能自动准确的记录各种时刻的运行数据，实现自动记录功能，并可以随时调用；电压调节和不平衡度；
连续三相均方根电压；
周期性最大/最小/平均取样电压、谐波、电压偏移、频率；
通过报表功能能记录和分析各回路的运行参数；
提供丰富报表功能，各种监测数据通过报表的形式进行管理，分为监测数据日报表、月报表、年报表、以及综合报表等各种报表的形式；可按要求生成报表，报表数据自动添入；
可输入数据运算公式，丰富报表管理功能；
每台变压器回路周期性最大/最小/平均取样电流。
（3）曲线分析
记录各回路的用电情况，如监测电压、电流，如出现最大用电量的时间段等功能；
能很好的记录开关的负荷量，对出现故障时提供丰富的运行分析依据；
可以调用每天、每月、每年的运行记录，根据运行记录能很好的进行同期比较和分析，并可根据比较和结合产量等因素分析，为节能提供一定的依据；
系统实时采集各种测量值，同时把采集到的数据保存到历史数据库中；
曲线功能可以对所有测量量进行统计和分析，包括最大值、最小值、平均值以及最大值最小值出现的时间等；
通过曲线监视系统运行参数的变化趋势、分析用电情况。
（4）报警功能
告警方式：画面显示、多媒体语音告警、打印告警；
告警类型：越限告警、变位告警、事件告警、通讯状态告警、运行日志；
告警信息包括告警类型、发生告警的对象、告警内容、发生告警具体时间、确认状态等；
告警信息查询方式：通过告警信息查询系统可以从数据库中查阅历史告警信息；查询方式分为按类型、按时间段、按发生源、按等级等几种方式或它们的组合；
紧急告警优先弹出专用告警确认对话框；
通信状态监测和通信报文监测，一旦出现通信异常立即报警。
（5）图形功能
系统分布图：直观地反映了变电站分布的地理位置情况，通过系统分布图可以了解该地区内所有变电站分布情况；
网络拓扑图：体现整个监控系统通讯设备的分布和网络连接方式，实现整个系统的通讯监视和网络诊断；
提供相关装置设备，如：变压器的状态界面，显示相关信息状态、数据参数等。
（6）负荷管理
对用电设备运行状态进行管理，根据实时数据统计出用电设备各类别和时段的电量及负荷特征，为经济运行提供数据依据。
（7）电压和无功管理
对配电网无功电压进行优化设置，可对无功补偿装置进行参数设置。可按无功率控制模式、功率因素控制模式、电压控制模式进行数据计算和控制指令发出。
（8）统计分析评估
对配电网和外部系统间的能量交换进行统计分析；对电能质量的统计分析，对系统的可靠性进行统计分析，进行成本效益进行统计分析。
（9）数据发布展示
相关数据信息发布、浏览，报表和画面等信息展示。
（10）系统管理
可进行系统配置、人员权限管理、数据备份、日志记录。
5.3.2 能量管理
智能运维调控平台实现系统整体运行监测，控制系统能量管理策略和运行模式判断与切换。
5.3.3 储能系统管理

集设备监测与控制功能于一体，实现统一的调配管理。储能能量管理系统具备人机交互界面，可实现底层设备，如PCS、BMS 等，参数阈值修改和自定义，同时支持储能系统运行策略、运行模式自定义。
平台对储能系统管理基本功能如下：
（1）PCS 手动恒电流/ 恒功率充放电，通过在PCS 人机交互界面手动设置充放电电流/ 功率，达到充放电截止条件时或手动停止充放电；
（2）EMS手动恒电流/ 恒功率充放电，通过在EMS人机交互界面手动设置充放电电流/ 功率，达到充放电截止条件时或手动停止充放电；
（3）EMS 计划削峰填谷，储能系统具备定时充放电控制功能，通过设置充放电电流/ 功率、充放电时间，进行固定时间的有功无功充放电控制，达到充放电截止条件时或定时时间到时停止充放电；
（4）并离网切换，实现计划性和非计划性孤岛切换。储能变流器通过检测PCC 开关网侧失电，断开PCC 开关，进入离网状态，并将并离网标志位清零，告知监控后台；当市电来电时，监控系统通知并网，储能变流器进行锁相，并闭合PCC 开关，进入并网运行状态，并离网标志位置位，告知监控系统；
（5）三相不平衡分相控制，低压配电台区三相不平衡主要分为正常性不平衡和事故性不平衡，正常性不平衡是由于三相负荷不对称运行造成，实际中由于不能严格控制负荷需求使三相不平衡普遍存在，事故性不平衡是由于单相短路或单相接地等原因造成的。通过电流互感器实时监测线路电流，装置进行电压电流信号采样，通过零线电流或相电流分析是否处于三相不平衡状态，同时计算达到三相平衡状态时各相所需转换的电流值，然后控制变流器输出，从而实现三相电流平衡；
（6）无功补偿提高功率因数，通过电压电流互感器实时监测线路的有功功率、无功功率及功率因数，计算分析提高功率因数所需的无功分量，根据计算值控制PCS 发出或吸收无功功率，若为容性无功则吸收无功功率，若为感性无功则发出无功功率，从而提高电网功率因数；
（7）提升配电网电压，装置控制器实时采样T 接点电压信号，判断电压是否超过设定值，当电压超过调压高限值时，控制PCS 吸收无功功率，降低配电网电压。当电压低于调压低限值时，控制PCS 发出无功功率，提升配电网电压，最终使各相电压稳定在正常范围内。
5.3.4 平台功能展示
1、系统主接线图
2、充放记录
3、电网负荷
4、经济运行统计

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