一、產品概述
ST-720微電網(wǎng)能量時時控制系統(tǒng),具備控制、保護、測量、監(jiān)視、通信等功能,通過協(xié)調控制光伏、儲能、充電樁以及可控負荷,可實現(xiàn)微電網(wǎng)安全穩(wěn)定、經(jīng)濟化運行,有助于提高用戶的經(jīng)濟收益以及電網(wǎng)對分布式電源的接納能力和清潔能源的利用率。
微電網(wǎng)可以運行在并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種模式。其中,并網(wǎng)狀態(tài)主要以經(jīng)濟優(yōu)化為控制目標,離網(wǎng)狀態(tài)以安全穩(wěn)定為控制目標。當微電網(wǎng)并網(wǎng)至離網(wǎng)運行狀態(tài)轉換時,進行并網(wǎng)控制,減少切換時的沖擊和振蕩,確保運行模式切換過程中的平穩(wěn)過渡。
二、主要功能
1、控制功能
(1)并網(wǎng)運行控制
a)聯(lián)絡線功率控制
為了避免聯(lián)絡線功率的大幅變化對配網(wǎng)潮流產生影響,通過調節(jié)儲能和DG的功率,使PCC點功率維持在預定的范圍,使微網(wǎng)成為一個可控源/負荷,從而使得分布式電源友好的接入電網(wǎng)。
b)儲能管理
平抑波動:光伏具備出力隨機性和波動性的特點,影響微網(wǎng)的電能質量和穩(wěn)定性。儲能具備動態(tài)吸收和釋放功率的能力,控制器通過設置特定的策略,控制儲能吸收風光出力的波動,實現(xiàn)了風光的平滑出力。
削峰填谷:控制器可以根據(jù)調度下發(fā)的削峰填谷曲線控制儲能出力,使微網(wǎng)成為配網(wǎng)系統(tǒng)的好公民。也可以就地設置峰谷出力曲線,峰電價時發(fā)電,谷電價時吸電,獲取峰谷電價差利潤,提高微網(wǎng)的經(jīng)濟效益。
c)AGC/AVC能量調度功能
接受電網(wǎng)調度指令或根據(jù)就地電壓,控制儲能和DG的功率,為電網(wǎng)提供調壓服務。
(2)離網(wǎng)運行
a)電壓緊急控制
微網(wǎng)孤島運行時,功率缺額或者過剩導致電壓急劇變化,影響微網(wǎng)內負荷的正常運行,甚至導致系統(tǒng)崩潰。為此配置了電壓緊急控制,通過控制儲能出力、快速甩負荷和解列DG,平衡微網(wǎng)內功率需求,使得電壓恢復到允許的運行范圍內。
b)光伏限功率控制
當光伏出力超過儲能的可調能力時,自動控制光伏降低出力從而提高維持系統(tǒng)穩(wěn)定有運行。
(3)黑啟動控制
系統(tǒng)需具備黑啟動控制功能,實現(xiàn)穩(wěn)定控制失敗后系統(tǒng)的自我恢復。
(4)暫態(tài)過程
a)微網(wǎng)運行模式切換
包括計劃性并網(wǎng)轉離網(wǎng)、離網(wǎng)轉并網(wǎng),非計劃性并網(wǎng)轉離網(wǎng)運行模式切換,保障系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。
根據(jù)微電網(wǎng)分布式電源配置、負荷情況以及網(wǎng)架特點,分別提供微電網(wǎng)在孤島運行和并網(wǎng)運行時可行的能量調度模式,并實現(xiàn)兩種運行狀態(tài)下可行集內各模式的任意選擇和切換,同時要給出該模式下包括微源和微網(wǎng)的所有運行控制策略。
b)同期并網(wǎng)
孤島轉并網(wǎng)時,系統(tǒng)可以通過中央控制器與儲能系統(tǒng)的協(xié)調控制,實現(xiàn)微網(wǎng)安全并網(wǎng)。
c)緊急控制
當微電網(wǎng)出現(xiàn)短路故障、分布式電源突然退出運行或出力劇烈波動、大負荷的突然投入或退出等異常情況導致微電網(wǎng)陷入崩潰狀態(tài),通過結合配電自動化系統(tǒng),采取相應的緊急控制策略或措施,避免事態(tài)的進一步惡化和微電網(wǎng)大面積停電。
當微網(wǎng)由于有功缺額引起電壓下降時。裝置自動根據(jù)電壓降低值切除部分電力用戶負荷,確保系統(tǒng)內電壓穩(wěn)定。
應具備微網(wǎng)內各分支開關遙控及切負荷開出的節(jié)點。
2、保護功能
過流保護、低/過電壓保護、逆功率保護、防孤島保護、非電量保護等。
3、監(jiān)視與測量功能
(1)能夠監(jiān)測PCC點電壓、電流、有功、無功、功率因素以及電度量;
(2)斷路器位置監(jiān)視、CT斷線監(jiān)視、PT斷線監(jiān)視等;
(3)支持SNTP同步對時方式。
4、通信功能
配置一路100Mbps電以太網(wǎng)口進行第三方接口通訊,配置一路EtherCAT總線進行對下能量控制,第三方支持IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、IEC61850、modbus、OPCUA規(guī)約。
5、軟件配置
(1)支持HZPACIEC61131-3五種編程語言,控制邏輯可靈活組態(tài),易于為用戶作特定邏輯開發(fā);
(2)豐富的通信接口和通信規(guī)約,滿足現(xiàn)場不同廠家、不同類型的變流器以及其他設備的通信接入;
(3)兼容EtherCAT從站模塊、所有電力、IO模塊可靈活選配,滿足不同容量微網(wǎng)的需求。
三、微電網(wǎng)典型應用及產品原理圖
1、微電網(wǎng)典型配置
微電網(wǎng)典型配置由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、相關負荷和監(jiān)控、能量控制裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。微電網(wǎng)中的電源多為容量較小的分布式電源,即含有電力電子接口的小型機組,包括微型燃氣輪機、燃料電池、光伏電池、小型風力發(fā)電機組以及超級電容、飛輪及蓄電池等儲能裝置。典型配置如下圖所示:
2、微電網(wǎng)能量實時控制系統(tǒng)原理
ST-720微電網(wǎng)能量實時控制系統(tǒng),采用可編程的HZPAC軟件,配置基于實時操作系統(tǒng)的QT810PAC控制器,現(xiàn)場基于光纖以太網(wǎng),采用高速EherCAT總線技術,末端配置QT720X系列IO及電量采集模塊,構成一個實時的控制系統(tǒng),系統(tǒng)拓撲圖如下所示:
四、能量控制器及可編程軟件
1、QT810PAC控制器
2、HZPAC可編程軟件
HZPAC編程系統(tǒng),具有五種代碼編譯編程系統(tǒng)、插件及易裝包管理系統(tǒng)、總線組態(tài)系統(tǒng)、HMI組態(tài)系統(tǒng)、Python腳本接口、支持FMU規(guī)范、具有Modbus/OPCUA信息化接口、IEC61131標準功能塊庫、PLCopen標準運動控制庫和功能安全庫等功能模塊。
可將軟件人員智慧結晶封裝成功能塊庫并以易裝包方式發(fā)布,實現(xiàn)了“機生蛋、蛋孵機”的數(shù)字資產迭代,系統(tǒng)內置的運動庫HZMC和安全庫HZSF就是用HZPAC編程系統(tǒng)開發(fā)并打包的,這兩個庫也以易裝包形式供用戶訂閱下載升級,因此HZPAC具有*的開放性。
3、QT720X系列電力量采集模塊
QT720X系列IO及電力量采集模塊,是基于標準EtherCAT從站設計,具有豐富的多樣化的模塊選型和匹配,其中包括:三相電流電壓、功率、相位、頻率、開關IO等信號量。可以多個模擬進行級聯(lián),時間相應小于100納秒,具有高精度、強實時性優(yōu)勢。