ST-720微电网能量实时控制系统
作者：舜通智能 来源：www.sitcsys.com 发布时间：2020-12-23
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一、产品概述
ST-720微电网能量时时控制系统，具备控制、保护、测量、监视、通信等功能，通过协调控制光伏、储能、充电桩以及可控负荷，可实现微电网安全稳定、经济化运行，有助于提高用户的经济收益以及电网对分布式电源的接纳能力和清洁能源的利用率。
微电网可以运行在并网和离网两种模式。其中，并网状态主要以经济优化为控制目标，离网状态以安全稳定为控制目标。当微电网并网至离网运行状态转换时，进行并网控制，减少切换时的冲击和振荡，确保运行模式切换过程中的平稳过渡。
二、主要功能
1、控制功能
（1）并网运行控制
a）联络线功率控制
为了避免联络线功率的大幅变化对配网潮流产生影响，通过调节储能和DG的功率，使PCC点功率维持在预定的范围，使微网成为一个可控源/负荷，从而使得分布式电源友好的接入电网。
b）储能管理
平抑波动：光伏具备出力随机性和波动性的特点，影响微网的电能质量和稳定性。储能具备动态吸收和释放功率的能力，控制器通过设置特定的策略，控制储能吸收风光出力的波动，实现了风光的平滑出力。
削峰填谷：控制器可以根据调度下发的削峰填谷曲线控制储能出力，使微网成为配网系统的好公民。也可以就地设置峰谷出力曲线，峰电价时发电，谷电价时吸电，获取峰谷电价差利润，提高微网的经济效益。
c）AGC/AVC能量调度功能
接受电网调度指令或根据就地电压，控制储能和DG的功率，为电网提供调压服务。
（2）离网运行
a）电压紧急控制
微网孤岛运行时，功率缺额或者过剩导致电压急剧变化，影响微网内负荷的正常运行，甚至导致系统崩溃。为此配置了电压紧急控制，通过控制储能出力、快速甩负荷和解列DG，平衡微网内功率需求，使得电压恢复到允许的运行范围内。
b）光伏限功率控制
当光伏出力超过储能的可调能力时，自动控制光伏降低出力从而提高维持系统稳定有运行。
（3）黑启动控制
系统需具备黑启动控制功能，实现稳定控制失败后系统的自我恢复。
（4）暂态过程
a）微网运行模式切换
包括计划性并网转离网、离网转并网，非计划性并网转离网运行模式切换，保障系统的平稳运行。
根据微电网分布式电源配置、负荷情况以及网架特点，分别提供微电网在孤岛运行和并网运行时可行的能量调度模式，并实现两种运行状态下可行集内各模式的任意选择和切换，同时要给出该模式下包括微源和微网的所有运行控制策略。
b）同期并网
孤岛转并网时，系统可以通过中央控制器与储能系统的协调控制，实现微网安全并网。
c)紧急控制
当微电网出现短路故障、分布式电源突然退出运行或出力剧烈波动、大负荷的突然投入或退出等异常情况导致微电网陷入崩溃状态，通过结合配电自动化系统，采取相应的紧急控制策略或措施，避免事态的进一步恶化和微电网大面积停电。
当微网由于有功缺额引起电压下降时。装置自动根据电压降低值切除部分电力用户负荷，确保系统内电压稳定。
应具备微网内各分支开关遥控及切负荷开出的节点。
2、保护功能
过流保护、低/过电压保护、逆功率保护、防孤岛保护、非电量保护等。
3、监视与测量功能
（1）能够监测PCC点电压、电流、有功、无功、功率因素以及电度量；
（2）断路器位置监视、CT断线监视、PT断线监视等；
（3）支持SNTP同步对时方式。
4、通信功能
配置一路100Mbps电以太网口进行第三方接口通讯，配置一路EtherCAT总线进行对下能量控制,第三方支持IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、IEC61850、modbus、OPCUA规约。
5、软件配置
（1）支持HZPACIEC61131-3五种编程语言，控制逻辑可灵活组态，易于为用户作特定逻辑开发；
（2）丰富的通信接口和通信规约，满足现场不同厂家、不同类型的变流器以及其他设备的通信接入；
（3）兼容EtherCAT从站模块、所有电力、IO模块可灵活选配，满足不同容量微网的需求。
三、微电网典型应用及产品原理图
1、微电网典型配置
微电网典型配置由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、能量控制装置汇集而成的小型发配电系统。微电网中的电源多为容量较小的分布式电源，即含有电力电子接口的小型机组，包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置。典型配置如下图所示：
2、微电网能量实时控制系统原理
ST-720微电网能量实时控制系统，采用可编程的HZPAC软件，配置基于实时操作系统的QT810PAC控制器，现场基于光纤以太网，采用高速EherCAT总线技术，末端配置QT720X系列IO及电量采集模块，构成一个实时的控制系统，系统拓扑图如下所示：
四、能量控制器及可编程软件
1、QT810PAC控制器
2、HZPAC可编程软件
HZPAC编程系统，具有五种代码编译编程系统、插件及易装包管理系统、总线组态系统、HMI组态系统、Python脚本接口、支持FMU规范、具有Modbus/OPCUA信息化接口、IEC61131标准功能块库、PLCopen标准运动控制库和功能安全库等功能模块。
可将软件人员智慧结晶封装成功能块库并以易装包方式发布，实现了“机生蛋、蛋孵机”的数字资产迭代，系统内置的运动库HZMC和安全库HZSF就是用HZPAC编程系统开发并打包的，这两个库也以易装包形式供用户订阅下载升级，因此HZPAC具有彻底的开放性。
3、QT720X系列电力量采集模块
QT720X系列IO及电力量采集模块，是基于标准EtherCAT从站设计，具有丰富的多样化的模块选型和匹配，其中包括：三相电流电压、功率、相位、频率、开关IO等信号量。可以多个模拟进行级联，时间相应小于100纳秒，具有高精度、强实时性优势。
