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新型智慧臺區-智能運維+儲能一體化應用解決方案（二）
發布時間： 2023-02-27 點擊次數： 3123次五、智能運維調控云平臺
5.1 平臺拓撲
5.1.1 系統接入拓撲
智能運維調控云平臺接入臺區儲能、風光柴等分布式電源、臺區所有重要負荷，入網點設備，根據入網點及各負荷功率及電能質量情況，合理分配能源流向，同時對臺區所有節點實時監控，及時發現異常及故障，提供智能化的手段對臺區運維提供支撐。同時，平臺提供接口對外發送數據或接收控制指令，有助于實現區域化的統一管理及電網區域化調峰填谷。
5.1.2 平臺系統架構及部署方案
（1）平臺系統架構
根據數據的流向，設計系統分為五層架構：
數據感知層：主要通過傳感器（智能表計）等獲取各回路的電耗及其相關能源參數、光伏發電、儲能、用電量等能源信息； 數據傳輸層：主要把能源數據轉換成TCP/IP協議格式上傳至本地監控服務器； 本地監控層：收集到現場實時數據后，在實時數據庫中實時計算和分析，可對異常數據產生報警信息，可根據控制策略發出控制指令，并能向本地SCADA推送數據，也向綜合服務平臺推送數據； 數據服務層：數據存儲層主要負責對能源數據進行匯總、統計、分析、處理和存儲； 數據表現層：主要對存儲層中的能源數據進行展示和發布，包括桌面瀏覽器和移動計算APP等。 （2）平臺部署方案
運用“云”服務器及物聯網，為臺區管理提供服務。服務器上安裝云平臺軟件，用于完成通訊鏈路的建立、現場設備運行數據的采集處理及存儲、遙控操作、臺賬管理，并通過網絡為其他授權計算機提供服務。服務器應由前置機、實時數據服務器、歷史數據服務器、應用服務器組成。根據現場情況及客戶要求，可以選用阿里云部署，也可以自建服務器部署。既可以集中式部署，也可以多臺服務器分布式部署。 5.2分布式物聯接入及數據采集
5.2.1 數據采集內容
（1）變壓器數據：
變壓器高壓、主變、低壓、分接頭、斷路器、隔離開關和接地刀閘的位置信息，并網點的工作狀態； 高低壓、饋線的正向有功電量、正向無功電量、反向有功電量、反向無功電量； 高低壓、饋線的三相電壓，三相電流，有功功率，無功功率、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，電網頻率等； 變壓器三相運行溫度，高壓母排溫度、饋線溫度等，以及由此計算的線損等。 （2）儲能系統數據：
儲能系統的雙向電量、電池組狀態、交/直流側電壓電流、消防、照明、門禁等。 （3）用戶計量數據：
三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因素、有功電量，無功電量、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）臺區各級開關狀態
（5）無功補償測量數據：
三相電壓，三相電流，無功功率。 （6）臺區環境數據：
采集配電室的溫度、濕度、電纜溝水位、攝像頭、門禁等數據。 5.2.2 物聯接入核心設備-智能數據采集器
SmartDAQ智能數據采集器內置自主研發的QTOUCH2.2組態軟件，它是一臺完整的嵌入式計算機平臺，其內置軟件具有眾多IEC60870/PLC/IO/儀表的通訊協議庫，具有實時數據庫，具有sqlite3歷史數據庫。通過PC進行遠程組態下載，具有遠程監控，遠程維護，遠程調試的能力。它能夠像PC機一樣將本地數據遠傳到數據服務器中，也可以分擔遠程數據庫服務器的壓力，將數據本地存儲，具有遠程查詢，斷點續傳的特點，確保系統的數據完整性。 內置了強大的聯網、數據安全、邊緣計算能，確保任何時候都可以不間斷發送數據。 （1）接口
具備串口、以太網、GPRS/4G/5G等多種通訊方式；提供端到端的“協議轉發”方案，靈活可擴展通訊口；支持故障容錯，支持多轉多的協議轉換模式，方便不同系統共享數據；硬件設備高效穩定的軟件內核，高速數據交換通道。 （2）通信協議
支持多種通訊協議：MODBUS、DLT645-97/07、IEC60870-5-101/102/103/104、建筑能耗XML，可以按照項目定制其他通訊協議。 （3）數據庫接口
實現多種方式對數據庫進行操作，包括：數據運算處理、歷史數據存儲、統計處理、報警處理、服務請求等。 （4）支持主站遠程校時
校時功能滿足主站遠程校時。 （5）保護功能
需具備看門狗功能，在發生意外情況時，軟件能夠自動復位。具有自診斷功能，發現工作異常具有網關事件記錄。 （6）數據存儲功能
要求存儲空間不小于128M，并可擴展，對于采集到的數據，可以在集中器內長期保存。 （7）數據安全性
采集器對外進行數據交互時，所傳輸的數據可以選擇支持AES加密，保證數據不易被破解。 （8）數據完整性
支持斷線續傳，可對上行的數據進行異常暫存。如網絡中斷后，數據暫存于本地。網絡恢復后，數據可重新發送到主站。 （9）支持接口擴展
可擴展實現支持多種接口通訊協議（不局限于一種通訊協議）；通訊配置靈活、高效快捷； （10）通信接口開放
用戶可以根據自身需求開發自定義協議； （11）具有數據自動清理功能
能夠靈活配置數據存儲的時間和占用空間，當時間或者占用空間達到設定值，能夠自動進行清理，刪除時間最先前的數據，數據刪除后，數據庫可以自動整理占用空間，保證數據存儲的安全； （12）內置跨平臺組態軟件
內置跨平臺組態軟件，并自帶歷史數據庫，方便數據存儲與處理。 5.2.3 儲能系統接入
為保障供電電能質量，對儲能的調節實時性和可靠性要求很高，儲能系統采用有線方式接入平臺，需要接入的設備包含電池管理系統BMS、儲能變流器PCS。通信方式支持CAN總線、RS485、以太網。 5.2.4 臺區負荷支路分層接入
為全面掌握臺區內所有負荷情況及關鍵設備的運行情況，通過通信管理機對臺區負荷及關鍵節點進行全面分層采集接入。 5.3 智能調控運維功能及服務
智能調控運維平臺提供全臺區設備監控管理、運維管理、能量管理、故障告警、用戶分級管理授權管理等。
5.3.1 智能運維管理基礎服務
（1）數據采集與智能通信網絡
能夠對配電網各監測點的數據實時采集，能夠實時計算和分析，可對異常數據產生報警信息，并能向SCADA或其他系統推送數據。 （2）電能管理及報表功能
提供電量計量和管理報表，能自動準確的記錄各種時刻的運行數據，實現自動記錄功能，并可以隨時調用；電壓調節和不平衡度； 連續三相均方根電壓； 周期性最大/最小/平均取樣電壓、諧波、電壓偏移、頻率； 通過報表功能能記錄和分析各回路的運行參數； 提供豐富報表功能，各種監測數據通過報表的形式進行管理，分為監測數據日報表、月報表、年報表、以及綜合報表等各種報表的形式；可按要求生成報表，報表數據自動添入； 可輸入數據運算公式，豐富報表管理功能； 每臺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，如監測電壓、電流，如出現最大用電量的時間段等功能； 能很好的記錄開關的負荷量，對出現故障時提供豐富的運行分析依據； 可以調用每天、每月、每年的運行記錄，根據運行記錄能很好的進行同期比較和分析，并可根據比較和結合產量等因素分析，為節能提供一定的依據； 系統實時采集各種測量值，同時把采集到的數據保存到歷史數據庫中； 曲線功能可以對所有測量量進行統計和分析，包括最大值、最小值、平均值以及最大值最小值出現的時間等； 通過曲線監視系統運行參數的變化趨勢、分析用電情況。 （4）報警功能
告警方式：畫面顯示、多媒體語音告警、打印告警； 告警類型：越限告警、變位告警、事件告警、通訊狀態告警、運行日志； 告警信息包括告警類型、發生告警的對象、告警內容、發生告警具體時間、確認狀態等； 告警信息查詢方式：通過告警信息查詢系統可以從數據庫中查閱歷史告警信息；查詢方式分為按類型、按時間段、按發生源、按等級等幾種方式或它們的組合； 緊急告警優先彈出專用告警確認對話框； 通信狀態監測和通信報文監測，一旦出現通信異常立即報警。 （5）圖形功能
系統分布圖：直觀地反映了變電站分布的地理位置情況，通過系統分布圖可以了解該地區內所有變電站分布情況； 網絡拓撲圖：體現整個監控系統通訊設備的分布和網絡連接方式，實現整個系統的通訊監視和網絡診斷； 提供相關裝置設備，如：變壓器的狀態界面，顯示相關信息狀態、數據參數等。 （6）負荷管理
對用電設備運行狀態進行管理，根據實時數據統計出用電設備各類別和時段的電量及負荷特征，為經濟運行提供數據依據。 （7）電壓和無功管理
對配電網無功電壓進行優化設置，可對無功補償裝置進行參數設置。可按無功率控制模式、功率因素控制模式、電壓控制模式進行數據計算和控制指令發出。 （8）統計分析評估
對配電網和外部系統間的能量交換進行統計分析；對電能質量的統計分析，對系統的可靠性進行統計分析，進行成本效益進行統計分析。 （9）數據發布展示
相關數據信息發布、瀏覽，報表和畫面等信息展示。 （10）系統管理
可進行系統配置、人員權限管理、數據備份、日志記錄。 5.3.2 能量管理
智能運維調控平臺實現系統整體運行監測，控制系統能量管理策略和運行模式判斷與切換。 5.3.3 儲能系統管理
集設備監測與控制功能于一體，實現統一的調配管理。儲能能量管理系統具備人機交互界面，可實現底層設備，如PCS、BMS 等，參數閾值修改和自定義，同時支持儲能系統運行策略、運行模式自定義。 平臺對儲能系統管理基本功能如下： （1）PCS 手動恒電流/ 恒功率充放電，通過在PCS 人機交互界面手動設置充放電電流/ 功率，達到充放電截止條件時或手動停止充放電； （2）EMS手動恒電流/ 恒功率充放電，通過在EMS人機交互界面手動設置充放電電流/ 功率，達到充放電截止條件時或手動停止充放電； （3）EMS 計劃削峰填谷，儲能系統具備定時充放電控制功能，通過設置充放電電流/ 功率、充放電時間，進行固定時間的有功無功充放電控制，達到充放電截止條件時或定時時間到時停止充放電； （4）并離網切換，實現計劃性和非計劃性孤島切換。儲能變流器通過檢測PCC 開關網側失電，斷開PCC 開關，進入離網狀態，并將并離網標志位清零，告知監控后臺；當市電來電時，監控系統通知并網，儲能變流器進行鎖相，并閉合PCC 開關，進入并網運行狀態，并離網標志位置位，告知監控系統； （5）三相不平衡分相控制，低壓配電臺區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荷不對稱運行造成，實際中由于不能嚴格控制負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。通過電流互感器實時監測線路電流，裝置進行電壓電流信號采樣，通過零線電流或相電流分析是否處于三相不平衡狀態，同時計算達到三相平衡狀態時各相所需轉換的電流值，然后控制變流器輸出，從而實現三相電流平衡； （6）無功補償提高功率因數，通過電壓電流互感器實時監測線路的有功功率、無功功率及功率因數，計算分析提高功率因數所需的無功分量，根據計算值控制PCS 發出或吸收無功功率，若為容性無功則吸收無功功率，若為感性無功則發出無功功率，從而提高電網功率因數； （7）提升配電網電壓，裝置控制器實時采樣T 接點電壓信號，判斷電壓是否超過設定值，當電壓超過調壓高限值時，控制PCS 吸收無功功率，降低配電網電壓。當電壓低于調壓低限值時，控制PCS 發出無功功率，提升配電網電壓，最終使各相電壓穩定在正常范圍內。 5.3.4 平臺功能展示
1、系統主接線圖
2、充放記錄
3、電網負荷
4、經濟運行統計
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