ST-890微电网EMS柜

作者：舜通智能 来源：www.sitcsys.com 发布时间：2022-06-07 热度：0

一、概述

       微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治电力系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤网运行。发展微电网能够充分促进分布式可再生能源的大规模接入。电网与大电网是相辅相成的，尤其在大电网没有覆盖的地区可以发挥更大的作用，以弥补大电网的不足。
       ST-890微电网EMS控制系统（以下简称“ST-890”）在舜通智能研发团队的努力下，在分布式电源（包含：光伏发电、风力发电、燃起发电、柴油发电等）中得到广泛应用。ST-890能够实时监测PCS、BMS、光伏逆变器及负载侧的数据，对逆变器的有功、无功调节，对储能系统的有功、无功调、PCS充放电调节，通过协调控制器快速响应进行各能源无缝对接，从而满足项目需求。本系统适用于工业微电网、商业微电网、特殊保障性微电网、孤岛微电网等其他类别的微电网。

二、产品规格

     

       ST-890采用800*600*2200标准控制柜方式安装，电源支持AC/DC 220V 50～60Hz单电源/冗余电源可选；内置两台IPC-610工控机，采用了双机热备冗余形式。操作系统采用实时Linux系统，搭载最新的QTouch自主可控跨平台组态软件V3.0版本，具备IEC60870、IEC61850、Modbus、OPC等众多通讯接口，具有强大的逻辑编程能力，可以自定义控制策略和自动控制方式。
       系统内置一台17寸显示器，以及一台工业级数据交换机，显示器通过QTouch图形界面显示系统一次接线图及系统参数信息，便于用户实时查看监控系统，工业交换机用于对接调度数据网和厂站数据网。
       系统内置一台通讯管理机QT243N，管理机内置QTouch嵌入式组态软件，不仅可以采集器PCS、BMS、逆变器等数据，也可在管理机中编译一系列的逻辑运算。
       系统内置一台高频逆变电源3KVA，可支持两路AC/DC电源输入，当其中一路出现故障，另外一路会自动投切，保证所有设备处于一直运行状态。
       系统还内置在一台工业级交换机及一台GPS北斗对时装置。工业交换机可以用于对接调度数据合厂站数据网。对时装置可与工控机、通讯管理机通过网络接口进行通讯；也可以通过B码对时（升级版）与其他测控柜进行通讯，保证所有设备共用一套对时系统。

三、ST-890系统功能

  3.1主要功能

       本系统可具备对光伏、储能、配电系统、柴油发电进行综合监测、分析、控制的系统模块，主要功能包括：数据采集与处理、报警处理、控制和操作记录(包括人工操作、控制器自动控制、电网能量管理系统自动控制、电网稳定控制、互动服务、优化调度、安全校核、源网荷储协同优化、负荷管理等)、管理功能、控制和操作（具备各种模式光储、光柴储、柴储、风光柴储等多种模式无缝切换控制功能，切换时间不超过20ms等）、在线统计计算、画面显示功能、人机接口功能、通信接口、系统的自诊断和自恢复、维护功能、权限管理等。

    3.1.1数据采集

       （1）各风电、光伏逆变器信息（发电状态、功率，交/直流断路器状态，直流侧电压、电流，交流三相电压、频率、电流，温度，各类报警信息等）。
       （2）储能变流器信息（充放电状态、功率、交/直流断路器状态，直流侧电压、电流，交流三相电压、频率、电流，温度，各类报警信息等）；
       （3）电池管理系统信息（充放电状态、功率、接触器状态，SOC、SOH，直流侧电压、电流，单体电池电压、温度，各类报警/保护信息等）；
       （4）并网配电柜各多功能电表信息（相电压、线电压、三相电流、有功/无功功率、视在功率、功率因数、频率、有功/无功电度等）；
       （5）用户配电柜各多功能电表信息（相电压、线电压、三相电流、有功/无功功率、视在功率、功率因数、频率、有功/无功电度等）；
       （6）储能户外柜信息（空调信息、消防系统信息）；
       （7）柴发系统（运行模式、功率、交流断路器状态，交流相电压、线电压、三相电流、有功/无功功率、视在功率、功率因数、频率、有功/无功电度等）；
       （8）氢燃料电池系统（运行模式、功率、交流断路器状态，交流相电压、线电压、三相电流、有功/无功功率、视在功率、功率因数、频率、有功/无功电度等）；
       （9）直流屏数据（交流电压、合母电压、控母电压、电池单体电池电压、负载电流、电池温度等）；

    3.1.2数据处理

       ST-890系统具备模拟量处理、状态量处理、非实测数据处理、计算及统计等功能。
       （1）模拟量处理
             模拟量描述各系统运行的实时量化值；
             模拟量的数据支持EXCLE表格显示、也可通过棒图、曲线图、系统结构图及通信状态图等；
       （2）状态量处理
             状态量包括开关量和多状态的数字量，具体为设备好坏状态、开关位置、隔离刀闸、接地刀闸位置、保护硬接点状态等其他各种信号量。状态量可以人工设定，人工设置的状态与采集状态一致时，可以给出提示信息。
       （3）非实测数据处理
             非直接采集的数据称为非实测数据，可以由人工输入，也可以是通过计算得到。
       （4）计算
             具备自定义公式计算及常用的标准计算功能，用户可自定义标准计算功能。
       （5）统计
             对重要数据，如柴油机发电量、光伏发电量、储能充放电量、充放电时间、故障电池数等进行统计分析，也可进行导出以EXCEL表格的形式展现出来；
             对于测量值的统计包括最大值、最小值、平均值及相应的时间统计；

    3.1.3报警处理

       ST890系统具有事故报警和预告报警功能。报警支持1-9级，可以根据不同的事件信息设置不同的级别；事故报警包括非正常操作引起的断路器跳闸和保护装置动作信号；预告报警包括一般设备变位、状态异常信息、模拟量或温度量越限、计算机监控系统的软、硬件状态异常等。

    3.1.4人机界面

       （1）显示光伏、储能、配电系统接线图；
       （2）系统实时数据显示；
       （3）可进行设备参数显示和查询，和运行参数的统计查询；
       （4）显示日，月，年的负荷曲线和电压曲线，包括实时曲线和历史曲线，并标明最大，最小和平均值，以及最大最小值出现的时间；
       （5）显示电网自动化系统运行状态图；
       （6）显示各种实时表格和历史表格；
       （7）显示各种柱状图和饼图；
       （8）显示趋势曲线图；
       （9）显示最新报警信息；

    3.1.5通讯规约

       支持国内标准电力自动化的各种规约，如MODBUS、TCP/IP协议等。预留扩展IEC61870-5-104通讯接口；

  3.2控制和操作功能

       ST890系统可根据操作员/管理员输入准确的密码后可实现对断路器、切换开关等的正常操作和其它必要的操作，可根据电源及负荷监测数据、统计结果进行平衡计算及策略响应。操作控制的执行结果应能反馈到相关一次图上。

    3.2.1开关控制功能

       EMS可远程关断配电柜所有回路断路器（系统配置为手动回路断路器除外），系统主界面，可准确显示各回路断路器状态位置，操作员输入密码后可实现断路器分/合操作。自动模式下，EMS可根据需求自动分/合相应断路器。如切出部分负荷、多电源切换时分/合部分电源开关等。

    3.2.2光伏逆变器控制

       EMS可实时监测光伏逆变器运行状态，具备连续有功调节、无功调节光伏逆变器功能。根据系统运行状态，实时调节光伏逆变器有功功率输出。

    3.2.3储能系统控制

       EMS可实时监测BMS、PCS运行状态，可根据BMS指令及状态动态调整PCS的充电模式、充电功率、充电电流、放电功率等运行参数。EMS具备电池保护功能，根据BMS上传指令及实时状态控制PCS执行停机、待机、仅放电、仅充电等功能，并可根据BMS状态对PCS下发连续有功调节、无功调节指令。

    3.2.4柴发系统控制

       EMS可实时监测柴发的运行状态，可以通过通讯方式监测柴发状态，柴发供电回路安装有智能断路器和智能仪表，系统可以监测供电回路的电流电压、功率及发电量，系统具备对柴发的控制回路控制功能。

    3.2.5系统架构

       ST890系统主要由EMS工作站北斗对时装置、协调控制器、通讯组网设备等组成，系统采用站控层、间隔层、就地层三层结构，系统结构示意图如下图所示（示例）：

四、ST-890系统性能指标

  4.1系统的可靠性

       系统的年可靠率>99.9%。
       单元（模块）器件平均无故障时间>50000小时。
       重要（关键）器件平均无故障时间>100000小时。

  4.2运行寿命

       所有设备的寿命在正常使用(具有一定备品)条件下不少于15年。
       所有设备在给定的性能指标下运行，连续4000小时内不需要人工调整和维护。

  4.3系统实时性指标

       遥测量越死区传送时间<3秒。
       遥信变位传送时间<2秒。
       遥控、遥调命令传送时间<1秒。
       系统实时数据扫描时间1~10秒（可调）。
       计算机远程网络通信中实时数据传送时间<3秒。
       画面调用响应时间<2秒。
       画面实时数据刷新周期1~10秒（可调）。
       模拟屏数据刷新周期2~5秒。
       存档最小时间间隔为10min，最长保存周期为6个月。

  4.4准确度

       遥测正确率>99.5%。
       遥信正确率=100%。
       遥控准确率=100%。
       遥调准确率=100%。
       站内分辨率≤2ms。

  4.5装置的物理及环境特性

       在硬件上，IPC-610装置采用了双机热备双冗余形式，运行稳定可靠，并采用了硬件看门狗技术。
       在电源方面，为了保证装置的可靠运行，采用隔离技术，使弱电系统和强电系统完全隔离，这样能去除大部分低频干扰；其次，对于高频干扰，在每一路电源中使用高性能的EMI滤波器，使干扰信号在电源入口处便被滤除，良好的结构设计大大增强了装置的电磁兼容性能。
       在软件设计上，提供关键进程的运行状态监视和守护功能，在进程运行异常的情况下可以自动重启软件程序，保证软件程序的连续不间断运行。

  4.6电源

       （1）交流、直流电源：220V ± 20% V，50Hz；
       （2）电源电压范围在176-253V（Ui × %80 ~ Ui × %115）范围内不影响数据传输正确性；

  4.7绝缘性能

       （1）绝缘电阻：
            通讯端口对地绝缘电阻 ≥ 5MΩ；
            电源端口对地绝缘电阻 ≥ 5MΩ；
       （2）绝缘强度：
            通讯端口对地绝缘强度：加500V无击穿与闪络；
            电源端口对地绝缘强度：加1500V无击穿与闪络；

  4.8电磁兼容

       （1）振荡波抗扰度符合 GB/T 15153.1-1998的有关条款；
       （2）静电放电抗扰度符合GB/T 15153.1-1998的有关条款；
       （3）电快速瞬变脉冲群抗扰度符合 GB/T 17626.4-1998的有关条款；
       （4）工频磁场抗扰度符合GB/T 15153.1-1998和GB/T 17626.8-2006的有关条款；

  4.9工作环境

       （1）工作温度：-5℃ ~ 65℃；
       （2）贮存温度：0℃ ~ 55℃；
       （3）湿度：< 90%(无凝露)；
       （4）运输：符合IEC60870-2-2 级别2K4；

  4.10参考标准

       （1）《风电场接入电力系统技术规定》GB/T 19963-2011；
       （2）《电力系统网源协调技术规范》DL/T 1870-2018；
       （3）GB/T36547-2018电化学储能系统接入电网技术规定；
       （4）GB7947人机界面标志标识的基本和安全规则导体的颜色或数字标识；
       （5）GB50217-2007 电力工程电缆设计规范；