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技術(shù)文章ARTICLE
新型智慧臺(tái)區(qū)-智能運(yùn)維+儲(chǔ)能一體化應(yīng)用解決方案（二）
發(fā)布時(shí)間： 2023-02-27 點(diǎn)擊次數(shù)： 1768次五、智能運(yùn)維調(diào)控云平臺(tái)
5.1 平臺(tái)拓?fù)?/span>
5.1.1 系統(tǒng)接入拓?fù)?/strong>
智能運(yùn)維調(diào)控云平臺(tái)接入臺(tái)區(qū)儲(chǔ)能、風(fēng)光柴等分布式電源、臺(tái)區(qū)所有重要負(fù)荷，入網(wǎng)點(diǎn)設(shè)備，根據(jù)入網(wǎng)點(diǎn)及各負(fù)荷功率及電能質(zhì)量情況，合理分配能源流向，同時(shí)對(duì)臺(tái)區(qū)所有節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常及故障，提供智能化的手段對(duì)臺(tái)區(qū)運(yùn)維提供支撐。同時(shí)，平臺(tái)提供接口對(duì)外發(fā)送數(shù)據(jù)或接收控制指令，有助于實(shí)現(xiàn)區(qū)域化的統(tǒng)一管理及電網(wǎng)區(qū)域化調(diào)峰填谷。
5.1.2 平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)及部署方案
（1）平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)
根據(jù)數(shù)據(jù)的流向，設(shè)計(jì)系統(tǒng)分為五層架構(gòu)：
數(shù)據(jù)感知層：主要通過(guò)傳感器（智能表計(jì)）等獲取各回路的電耗及其相關(guān)能源參數(shù)、光伏發(fā)電、儲(chǔ)能、用電量等能源信息； 數(shù)據(jù)傳輸層：主要把能源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TCP/IP協(xié)議格式上傳至本地監(jiān)控服務(wù)器； 本地監(jiān)控層：收集到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)后，在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)時(shí)計(jì)算和分析，可對(duì)異常數(shù)據(jù)產(chǎn)生報(bào)警信息，可根據(jù)控制策略發(fā)出控制指令，并能向本地SCADA推送數(shù)據(jù)，也向綜合服務(wù)平臺(tái)推送數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)服務(wù)層：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層主要負(fù)責(zé)對(duì)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)、分析、處理和存儲(chǔ)； 數(shù)據(jù)表現(xiàn)層：主要對(duì)存儲(chǔ)層中的能源數(shù)據(jù)進(jìn)行展示和發(fā)布，包括桌面瀏覽器和移動(dòng)計(jì)算APP等。 （2）平臺(tái)部署方案
運(yùn)用“云”服務(wù)器及物聯(lián)網(wǎng)，為臺(tái)區(qū)管理提供服務(wù)。服務(wù)器上安裝云平臺(tái)軟件，用于完成通訊鏈路的建立、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集處理及存儲(chǔ)、遙控操作、臺(tái)賬管理，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)為其他授權(quán)計(jì)算機(jī)提供服務(wù)。服務(wù)器應(yīng)由前置機(jī)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器組成。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及客戶要求，可以選用阿里云部署，也可以自建服務(wù)器部署。既可以集中式部署，也可以多臺(tái)服務(wù)器分布式部署。 5.2分布式物聯(lián)接入及數(shù)據(jù)采集
5.2.1 數(shù)據(jù)采集內(nèi)容
（1）變壓器數(shù)據(jù)：
變壓器高壓、主變、低壓、分接頭、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)和接地刀閘的位置信息，并網(wǎng)點(diǎn)的工作狀態(tài)； 高低壓、饋線的正向有功電量、正向無(wú)功電量、反向有功電量、反向無(wú)功電量； 高低壓、饋線的三相電壓，三相電流，有功功率，無(wú)功功率、功率因素，電流諧波（2-32次）、電壓諧波（2-32次）、三相電流不平衡度、電壓偏差，電網(wǎng)頻率等； 變壓器三相運(yùn)行溫度，高壓母排溫度、饋線溫度等，以及由此計(jì)算的線損等。 （2）儲(chǔ)能系統(tǒng)數(shù)據(jù)：
儲(chǔ)能系統(tǒng)的雙向電量、電池組狀態(tài)、交/直流側(cè)電壓電流、消防、照明、門禁等。 （3）用戶計(jì)量數(shù)據(jù)：
三相電壓、三相電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因素、有功電量，無(wú)功電量、電流諧波（2-32次）、電壓諧波（2-32次）、三相電流不平衡度、電壓偏差，頻率等。 （4）臺(tái)區(qū)各級(jí)開(kāi)關(guān)狀態(tài)
（5）無(wú)功補(bǔ)償測(cè)量數(shù)據(jù)：
三相電壓，三相電流，無(wú)功功率。 （6）臺(tái)區(qū)環(huán)境數(shù)據(jù)：
采集配電室的溫度、濕度、電纜溝水位、攝像頭、門禁等數(shù)據(jù)。 5.2.2 物聯(lián)接入核心設(shè)備-智能數(shù)據(jù)采集器
SmartDAQ智能數(shù)據(jù)采集器內(nèi)置自主研發(fā)的QTOUCH2.2組態(tài)軟件，它是一臺(tái)完整的嵌入式計(jì)算機(jī)平臺(tái)，其內(nèi)置軟件具有眾多IEC60870/PLC/IO/儀表的通訊協(xié)議庫(kù)，具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，具有sqlite3歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)PC進(jìn)行遠(yuǎn)程組態(tài)下載，具有遠(yuǎn)程監(jiān)控，遠(yuǎn)程維護(hù)，遠(yuǎn)程調(diào)試的能力。它能夠像PC機(jī)一樣將本地?cái)?shù)據(jù)遠(yuǎn)傳到數(shù)據(jù)服務(wù)器中，也可以分擔(dān)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的壓力，將數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)，具有遠(yuǎn)程查詢，斷點(diǎn)續(xù)傳的特點(diǎn)，確保系統(tǒng)的數(shù)據(jù)完整性。 內(nèi)置了強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)安全、邊緣計(jì)算能，確保任何時(shí)候都可以不間斷發(fā)送數(shù)據(jù)。 （1）接口
具備串口、以太網(wǎng)、GPRS/4G/5G等多種通訊方式；提供端到端的“協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)”方案，靈活可擴(kuò)展通訊口；支持故障容錯(cuò)，支持多轉(zhuǎn)多的協(xié)議轉(zhuǎn)換模式，方便不同系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)；硬件設(shè)備高效穩(wěn)定的軟件內(nèi)核，高速數(shù)據(jù)交換通道。 （2）通信協(xié)議
支持多種通訊協(xié)議：MODBUS、DLT645-97/07、IEC60870-5-101/102/103/104、建筑能耗XML，可以按照項(xiàng)目定制其他通訊協(xié)議。 （3）數(shù)據(jù)庫(kù)接口
實(shí)現(xiàn)多種方式對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，包括：數(shù)據(jù)運(yùn)算處理、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)處理、報(bào)警處理、服務(wù)請(qǐng)求等。 （4）支持主站遠(yuǎn)程校時(shí)
校時(shí)功能滿足主站遠(yuǎn)程校時(shí)。 （5）保護(hù)功能
需具備看門狗功能，在發(fā)生意外情況時(shí)，軟件能夠自動(dòng)復(fù)位。具有自診斷功能，發(fā)現(xiàn)工作異常具有網(wǎng)關(guān)事件記錄。 （6）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能
要求存儲(chǔ)空間不小于128M，并可擴(kuò)展，對(duì)于采集到的數(shù)據(jù)，可以在集中器內(nèi)長(zhǎng)期保存。 （7）數(shù)據(jù)安全性
采集器對(duì)外進(jìn)行數(shù)據(jù)交互時(shí)，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以選擇支持AES加密，保證數(shù)據(jù)不易被破解。 （8）數(shù)據(jù)完整性
支持?jǐn)嗑€續(xù)傳，可對(duì)上行的數(shù)據(jù)進(jìn)行異常暫存。如網(wǎng)絡(luò)中斷后，數(shù)據(jù)暫存于本地。網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后，數(shù)據(jù)可重新發(fā)送到主站。 （9）支持接口擴(kuò)展
可擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)支持多種接口通訊協(xié)議（不局限于一種通訊協(xié)議）；通訊配置靈活、高效快捷； （10）通信接口開(kāi)放
用戶可以根據(jù)自身需求開(kāi)發(fā)自定義協(xié)議； （11）具有數(shù)據(jù)自動(dòng)清理功能
能夠靈活配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的時(shí)間和占用空間，當(dāng)時(shí)間或者占用空間達(dá)到設(shè)定值，能夠自動(dòng)進(jìn)行清理，刪除時(shí)間最先前的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)刪除后，數(shù)據(jù)庫(kù)可以自動(dòng)整理占用空間，保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全； （12）內(nèi)置跨平臺(tái)組態(tài)軟件
內(nèi)置跨平臺(tái)組態(tài)軟件，并自帶歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，方便數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理。 5.2.3 儲(chǔ)能系統(tǒng)接入
為保障供電電能質(zhì)量，對(duì)儲(chǔ)能的調(diào)節(jié)實(shí)時(shí)性和可靠性要求很高，儲(chǔ)能系統(tǒng)采用有線方式接入平臺(tái)，需要接入的設(shè)備包含電池管理系統(tǒng)BMS、儲(chǔ)能變流器PCS。通信方式支持CAN總線、RS485、以太網(wǎng)。 5.2.4 臺(tái)區(qū)負(fù)荷支路分層接入
為全面掌握臺(tái)區(qū)內(nèi)所有負(fù)荷情況及關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行情況，通過(guò)通信管理機(jī)對(duì)臺(tái)區(qū)負(fù)荷及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行全面分層采集接入。 5.3 智能調(diào)控運(yùn)維功能及服務(wù)
智能調(diào)控運(yùn)維平臺(tái)提供全臺(tái)區(qū)設(shè)備監(jiān)控管理、運(yùn)維管理、能量管理、故障告警、用戶分級(jí)管理授權(quán)管理等。
5.3.1 智能運(yùn)維管理基礎(chǔ)服務(wù)
（1）數(shù)據(jù)采集與智能通信網(wǎng)絡(luò)
能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算和分析，可對(duì)異常數(shù)據(jù)產(chǎn)生報(bào)警信息，并能向SCADA或其他系統(tǒng)推送數(shù)據(jù)。 （2）電能管理及報(bào)表功能
提供電量計(jì)量和管理報(bào)表，能自動(dòng)準(zhǔn)確的記錄各種時(shí)刻的運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄功能，并可以隨時(shí)調(diào)用；電壓調(diào)節(jié)和不平衡度； 連續(xù)三相均方根電壓； 周期性最大/最小/平均取樣電壓、諧波、電壓偏移、頻率； 通過(guò)報(bào)表功能能記錄和分析各回路的運(yùn)行參數(shù)； 提供豐富報(bào)表功能，各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)報(bào)表的形式進(jìn)行管理，分為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表、以及綜合報(bào)表等各種報(bào)表的形式；可按要求生成報(bào)表，報(bào)表數(shù)據(jù)自動(dòng)添入； 可輸入數(shù)據(jù)運(yùn)算公式，豐富報(bào)表管理功能； 每臺(tái)變壓器回路周期性最大/最小/平均取樣電流。 （3）曲線分析
記錄各回路的用電情況，如監(jiān)測(cè)電壓、電流，如出現(xiàn)最大用電量的時(shí)間段等功能； 能很好的記錄開(kāi)關(guān)的負(fù)荷量，對(duì)出現(xiàn)故障時(shí)提供豐富的運(yùn)行分析依據(jù)； 可以調(diào)用每天、每月、每年的運(yùn)行記錄，根據(jù)運(yùn)行記錄能很好的進(jìn)行同期比較和分析，并可根據(jù)比較和結(jié)合產(chǎn)量等因素分析，為節(jié)能提供一定的依據(jù)； 系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集各種測(cè)量值，同時(shí)把采集到的數(shù)據(jù)保存到歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中； 曲線功能可以對(duì)所有測(cè)量量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，包括最大值、最小值、平均值以及最大值最小值出現(xiàn)的時(shí)間等； 通過(guò)曲線監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的變化趨勢(shì)、分析用電情況。 （4）報(bào)警功能
告警方式：畫面顯示、多媒體語(yǔ)音告警、打印告警； 告警類型：越限告警、變位告警、事件告警、通訊狀態(tài)告警、運(yùn)行日志； 告警信息包括告警類型、發(fā)生告警的對(duì)象、告警內(nèi)容、發(fā)生告警具體時(shí)間、確認(rèn)狀態(tài)等； 告警信息查詢方式：通過(guò)告警信息查詢系統(tǒng)可以從數(shù)據(jù)庫(kù)中查閱歷史告警信息；查詢方式分為按類型、按時(shí)間段、按發(fā)生源、按等級(jí)等幾種方式或它們的組合； 緊急告警優(yōu)先彈出專用告警確認(rèn)對(duì)話框； 通信狀態(tài)監(jiān)測(cè)和通信報(bào)文監(jiān)測(cè)，一旦出現(xiàn)通信異常立即報(bào)警。 （5）圖形功能
系統(tǒng)分布圖：直觀地反映了變電站分布的地理位置情況，通過(guò)系統(tǒng)分布圖可以了解該地區(qū)內(nèi)所有變電站分布情況； 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D：體現(xiàn)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)通訊設(shè)備的分布和網(wǎng)絡(luò)連接方式，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的通訊監(jiān)視和網(wǎng)絡(luò)診斷； 提供相關(guān)裝置設(shè)備，如：變壓器的狀態(tài)界面，顯示相關(guān)信息狀態(tài)、數(shù)據(jù)參數(shù)等。 （6）負(fù)荷管理
對(duì)用電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行管理，根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)出用電設(shè)備各類別和時(shí)段的電量及負(fù)荷特征，為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供數(shù)據(jù)依據(jù)。 （7）電壓和無(wú)功管理
對(duì)配電網(wǎng)無(wú)功電壓進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，可對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。可按無(wú)功率控制模式、功率因素控制模式、電壓控制模式進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和控制指令發(fā)出。 （8）統(tǒng)計(jì)分析評(píng)估
對(duì)配電網(wǎng)和外部系統(tǒng)間的能量交換進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；對(duì)電能質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)行成本效益進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。 （9）數(shù)據(jù)發(fā)布展示
相關(guān)數(shù)據(jù)信息發(fā)布、瀏覽，報(bào)表和畫面等信息展示。 （10）系統(tǒng)管理
可進(jìn)行系統(tǒng)配置、人員權(quán)限管理、數(shù)據(jù)備份、日志記錄。 5.3.2 能量管理
智能運(yùn)維調(diào)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體運(yùn)行監(jiān)測(cè)，控制系統(tǒng)能量管理策略和運(yùn)行模式判斷與切換。 5.3.3 儲(chǔ)能系統(tǒng)管理
集設(shè)備監(jiān)測(cè)與控制功能于一體，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的調(diào)配管理。儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)具備人機(jī)交互界面，可實(shí)現(xiàn)底層設(shè)備，如PCS、BMS 等，參數(shù)閾值修改和自定義，同時(shí)支持儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行策略、運(yùn)行模式自定義。 平臺(tái)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)管理基本功能如下： （1）PCS 手動(dòng)恒電流/ 恒功率充放電，通過(guò)在PCS 人機(jī)交互界面手動(dòng)設(shè)置充放電電流/ 功率，達(dá)到充放電截止條件時(shí)或手動(dòng)停止充放電； （2）EMS手動(dòng)恒電流/ 恒功率充放電，通過(guò)在EMS人機(jī)交互界面手動(dòng)設(shè)置充放電電流/ 功率，達(dá)到充放電截止條件時(shí)或手動(dòng)停止充放電； （3）EMS 計(jì)劃削峰填谷，儲(chǔ)能系統(tǒng)具備定時(shí)充放電控制功能，通過(guò)設(shè)置充放電電流/ 功率、充放電時(shí)間，進(jìn)行固定時(shí)間的有功無(wú)功充放電控制，達(dá)到充放電截止條件時(shí)或定時(shí)時(shí)間到時(shí)停止充放電； （4）并離網(wǎng)切換，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃性和非計(jì)劃性孤島切換。儲(chǔ)能變流器通過(guò)檢測(cè)PCC 開(kāi)關(guān)網(wǎng)側(cè)失電，斷開(kāi)PCC 開(kāi)關(guān)，進(jìn)入離網(wǎng)狀態(tài)，并將并離網(wǎng)標(biāo)志位清零，告知監(jiān)控后臺(tái)；當(dāng)市電來(lái)電時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)通知并網(wǎng)，儲(chǔ)能變流器進(jìn)行鎖相，并閉合PCC 開(kāi)關(guān)，進(jìn)入并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，并離網(wǎng)標(biāo)志位置位，告知監(jiān)控系統(tǒng)； （5）三相不平衡分相控制，低壓配電臺(tái)區(qū)三相不平衡主要分為正常性不平衡和事故性不平衡，正常性不平衡是由于三相負(fù)荷不對(duì)稱運(yùn)行造成，實(shí)際中由于不能嚴(yán)格控制負(fù)荷需求使三相不平衡普遍存在，事故性不平衡是由于單相短路或單相接地等原因造成的。通過(guò)電流互感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線路電流，裝置進(jìn)行電壓電流信號(hào)采樣，通過(guò)零線電流或相電流分析是否處于三相不平衡狀態(tài)，同時(shí)計(jì)算達(dá)到三相平衡狀態(tài)時(shí)各相所需轉(zhuǎn)換的電流值，然后控制變流器輸出，從而實(shí)現(xiàn)三相電流平衡； （6）無(wú)功補(bǔ)償提高功率因數(shù)，通過(guò)電壓電流互感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線路的有功功率、無(wú)功功率及功率因數(shù)，計(jì)算分析提高功率因數(shù)所需的無(wú)功分量，根據(jù)計(jì)算值控制PCS 發(fā)出或吸收無(wú)功功率，若為容性無(wú)功則吸收無(wú)功功率，若為感性無(wú)功則發(fā)出無(wú)功功率，從而提高電網(wǎng)功率因數(shù)； （7）提升配電網(wǎng)電壓，裝置控制器實(shí)時(shí)采樣T 接點(diǎn)電壓信號(hào)，判斷電壓是否超過(guò)設(shè)定值，當(dāng)電壓超過(guò)調(diào)壓高限值時(shí)，控制PCS 吸收無(wú)功功率，降低配電網(wǎng)電壓。當(dāng)電壓低于調(diào)壓低限值時(shí)，控制PCS 發(fā)出無(wú)功功率，提升配電網(wǎng)電壓，最終使各相電壓穩(wěn)定在正常范圍內(nèi)。 5.3.4 平臺(tái)功能展示
1、系統(tǒng)主接線圖
2、充放記錄
3、電網(wǎng)負(fù)荷
4、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)
