一、概述

微電網(wǎng)是一個能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治電力系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以孤網(wǎng)運行。發(fā)展微電網(wǎng)能夠充分促進(jìn)分布式可再生能源的大規(guī)模接入。電網(wǎng)與大電網(wǎng)是相輔相成的，尤其在大電網(wǎng)沒有覆蓋的地區(qū)可以發(fā)揮更大的作用，以彌補大電網(wǎng)的不足。

ST-890微電網(wǎng)EMS控制系統(tǒng)（以下簡稱“ST-890”）在舜通智能研發(fā)團隊的努力下，在分布式電源（包含：光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、燃起發(fā)電、柴油發(fā)電等）中得到廣泛應(yīng)用。ST-890能夠?qū)崟r監(jiān)測PCS、BMS、光伏逆變器及負(fù)載側(cè)的數(shù)據(jù)，對逆變器的有功、無功調(diào)節(jié)，對儲能系統(tǒng)的有功、無功調(diào)、PCS充放電調(diào)節(jié)，通過協(xié)調(diào)控制器快速響應(yīng)進(jìn)行各能源無縫對接，從而滿足項目需求。本系統(tǒng)適用于工業(yè)微電網(wǎng)、商業(yè)微電網(wǎng)、特殊保障性微電網(wǎng)、孤島微電網(wǎng)等其他類別的微電網(wǎng)。

二、產(chǎn)品規(guī)格

ST-890采用800*600*2200標(biāo)準(zhǔn)控制柜方式安裝，電源支持AC/DC 220V 50～60Hz單電源/冗余電源可選；內(nèi)置兩臺IPC-610工控機，采用了雙機熱備冗余形式。操作系統(tǒng)采用實時Linux系統(tǒng)，搭載最新的QTouch自主可控跨平臺組態(tài)軟件V3.0版本，具備IEC60870、IEC61850、Modbus、OPC等眾多通訊接口，具有強大的邏輯編程能力，可以自定義控制策略和自動控制方式。

系統(tǒng)內(nèi)置一臺17寸顯示器，以及一臺工業(yè)級數(shù)據(jù)交換機，顯示器通過QTouch圖形界面顯示系統(tǒng)一次接線圖及系統(tǒng)參數(shù)信息，便于用戶實時查看監(jiān)控系統(tǒng)，工業(yè)交換機用于對接調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和廠站數(shù)據(jù)網(wǎng)。

系統(tǒng)內(nèi)置一臺通訊管理機QT243N，管理機內(nèi)置QTouch嵌入式組態(tài)軟件，不僅可以采集器PCS、BMS、逆變器等數(shù)據(jù)，也可在管理機中編譯一系列的邏輯運算。

系統(tǒng)內(nèi)置一臺高頻逆變電源3KVA，可支持兩路AC/DC電源輸入，當(dāng)其中一路出現(xiàn)故障，另外一路會自動投切，保證所有設(shè)備處于一直運行狀態(tài)。

系統(tǒng)還內(nèi)置在一臺工業(yè)級交換機及一臺GPS北斗對時裝置。工業(yè)交換機可以用于對接調(diào)度數(shù)據(jù)合廠站數(shù)據(jù)網(wǎng)。對時裝置可與工控機、通訊管理機通過網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行通訊；也可以通過B碼對時（升級版）與其他測控柜進(jìn)行通訊，保證所有設(shè)備共用一套對時系統(tǒng)。

三、ST-890系統(tǒng)功能

  3.1主要功能

本系統(tǒng)可具備對光伏、儲能、配電系統(tǒng)、柴油發(fā)電進(jìn)行綜合監(jiān)測、分析、控制的系統(tǒng)模塊，主要功能包括：數(shù)據(jù)采集與處理、報警處理、控制和操作記錄(包括人工操作、控制器自動控制、電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)自動控制、電網(wǎng)穩(wěn)定控制、互動服務(wù)、優(yōu)化調(diào)度、安全校核、源網(wǎng)荷儲協(xié)同優(yōu)化、負(fù)荷管理等)、管理功能、控制和操作（具備各種模式光儲、光柴儲、柴儲、風(fēng)光柴儲等多種模式無縫切換控制功能，切換時間不超過20ms等）、在線統(tǒng)計計算、畫面顯示功能、人機接口功能、通信接口、系統(tǒng)的自診斷和自恢復(fù)、維護(hù)功能、權(quán)限管理等。

    3.1.1數(shù)據(jù)采集

（1）各風(fēng)電、光伏逆變器信息（發(fā)電狀態(tài)、功率，交/直流斷路器狀態(tài)，直流側(cè)電壓、電流，交流三相電壓、頻率、電流，溫度，各類報警信息等）。

（2）儲能變流器信息（充放電狀態(tài)、功率、交/直流斷路器狀態(tài)，直流側(cè)電壓、電流，交流三相電壓、頻率、電流，溫度，各類報警信息等）；

（3）電池管理系統(tǒng)信息（充放電狀態(tài)、功率、接觸器狀態(tài)，SOC、SOH，直流側(cè)電壓、電流，單體電池電壓、溫度，各類報警/保護(hù)信息等）；

（4）并網(wǎng)配電柜各多功能電表信息（相電壓、線電壓、三相電流、有功/無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無功電度等）；

（5）用戶配電柜各多功能電表信息（相電壓、線電壓、三相電流、有功/無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無功電度等）；

（6）儲能戶外柜信息（空調(diào)信息、消防系統(tǒng)信息）；

（7）柴發(fā)系統(tǒng)（運行模式、功率、交流斷路器狀態(tài)，交流相電壓、線電壓、三相電流、有功/無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無功電度等）；

（8）氫燃料電池系統(tǒng)（運行模式、功率、交流斷路器狀態(tài)，交流相電壓、線電壓、三相電流、有功/無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無功電度等）；

（9）直流屏數(shù)據(jù)（交流電壓、合母電壓、控母電壓、電池單體電池電壓、負(fù)載電流、電池溫度等）；

    3.1.2數(shù)據(jù)處理

ST-890系統(tǒng)具備模擬量處理、狀態(tài)量處理、非實測數(shù)據(jù)處理、計算及統(tǒng)計等功能。

（1）模擬量處理

模擬量描述各系統(tǒng)運行的實時量化值；

模擬量的數(shù)據(jù)支持EXCLE表格顯示、也可通過棒圖、曲線圖、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及通信狀態(tài)圖等；

（2）狀態(tài)量處理

狀態(tài)量包括開關(guān)量和多狀態(tài)的數(shù)字量，具體為設(shè)備好壞狀態(tài)、開關(guān)位置、隔離刀閘、接地刀閘位置、保護(hù)硬接點狀態(tài)等其他各種信號量。狀態(tài)量可以人工設(shè)定，人工設(shè)置的狀態(tài)與采集狀態(tài)一致時，可以給出提示信息。

（3）非實測數(shù)據(jù)處理

非直接采集的數(shù)據(jù)稱為非實測數(shù)據(jù)，可以由人工輸入，也可以是通過計算得到。

（4）計算

具備自定義公式計算及常用的標(biāo)準(zhǔn)計算功能，用戶可自定義標(biāo)準(zhǔn)計算功能。

（5）統(tǒng)計

對重要數(shù)據(jù)，如柴油機發(fā)電量、光伏發(fā)電量、儲能充放電量、充放電時間、故障電池數(shù)等進(jìn)行統(tǒng)計分析，也可進(jìn)行導(dǎo)出以EXCEL表格的形式展現(xiàn)出來；

對于測量值的統(tǒng)計包括最大值、最小值、平均值及相應(yīng)的時間統(tǒng)計；

    3.1.3報警處理

ST890系統(tǒng)具有事故報警和預(yù)告報警功能。報警支持1-9級，可以根據(jù)不同的事件信息設(shè)置不同的級別；事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護(hù)裝置動作信號；預(yù)告報警包括一般設(shè)備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量或溫度量越限、計算機監(jiān)控系統(tǒng)的軟、硬件狀態(tài)異常等。

    3.1.4人機界面

（1）顯示光伏、儲能、配電系統(tǒng)接線圖；

（2）系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)顯示；

（3）可進(jìn)行設(shè)備參數(shù)顯示和查詢，和運行參數(shù)的統(tǒng)計查詢；

（4）顯示日，月，年的負(fù)荷曲線和電壓曲線，包括實時曲線和歷史曲線，并標(biāo)明最大，最小和平均值，以及最大最小值出現(xiàn)的時間；

（5）顯示電網(wǎng)自動化系統(tǒng)運行狀態(tài)圖；

（6）顯示各種實時表格和歷史表格；

（7）顯示各種柱狀圖和餅圖；

（8）顯示趨勢曲線圖；

（9）顯示最新報警信息；

    3.1.5通訊規(guī)約

支持國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)電力自動化的各種規(guī)約，如MODBUS、TCP/IP協(xié)議等。預(yù)留擴展IEC61870-5-104通訊接口；

  3.2控制和操作功能

ST890系統(tǒng)可根據(jù)操作員/管理員輸入準(zhǔn)確的密碼后可實現(xiàn)對斷路器、切換開關(guān)等的正常操作和其它必要的操作，可根據(jù)電源及負(fù)荷監(jiān)測數(shù)據(jù)、統(tǒng)計結(jié)果進(jìn)行平衡計算及策略響應(yīng)。操作控制的執(zhí)行結(jié)果應(yīng)能反饋到相關(guān)一次圖上。

    3.2.1開關(guān)控制功能

EMS可遠(yuǎn)程關(guān)斷配電柜所有回路斷路器（系統(tǒng)配置為手動回路斷路器除外），系統(tǒng)主界面，可準(zhǔn)確顯示各回路斷路器狀態(tài)位置，操作員輸入密碼后可實現(xiàn)斷路器分/合操作。自動模式下，EMS可根據(jù)需求自動分/合相應(yīng)斷路器。如切出部分負(fù)荷、多電源切換時分/合部分電源開關(guān)等。

    3.2.2光伏逆變器控制

EMS可實時監(jiān)測光伏逆變器運行狀態(tài)，具備連續(xù)有功調(diào)節(jié)、無功調(diào)節(jié)光伏逆變器功能。根據(jù)系統(tǒng)運行狀態(tài)，實時調(diào)節(jié)光伏逆變器有功功率輸出。

    3.2.3儲能系統(tǒng)控制

EMS可實時監(jiān)測BMS、PCS運行狀態(tài)，可根據(jù)BMS指令及狀態(tài)動態(tài)調(diào)整PCS的充電模式、充電功率、充電電流、放電功率等運行參數(shù)。EMS具備電池保護(hù)功能，根據(jù)BMS上傳指令及實時狀態(tài)控制PCS執(zhí)行停機、待機、僅放電、僅充電等功能，并可根據(jù)BMS狀態(tài)對PCS下發(fā)連續(xù)有功調(diào)節(jié)、無功調(diào)節(jié)指令。

    3.2.4柴發(fā)系統(tǒng)控制

EMS可實時監(jiān)測柴發(fā)的運行狀態(tài)，可以通過通訊方式監(jiān)測柴發(fā)狀態(tài)，柴發(fā)供電回路安裝有智能斷路器和智能儀表，系統(tǒng)可以監(jiān)測供電回路的電流電壓、功率及發(fā)電量，系統(tǒng)具備對柴發(fā)的控制回路控制功能。

    3.2.5系統(tǒng)架構(gòu)

ST890系統(tǒng)主要由EMS工作站北斗對時裝置、協(xié)調(diào)控制器、通訊組網(wǎng)設(shè)備等組成，系統(tǒng)采用站控層、間隔層、就地層三層結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示（示例）： 

四、ST-890系統(tǒng)性能指標(biāo)

  4.1系統(tǒng)的可靠性

系統(tǒng)的年可靠率>99.9%。

單元（模塊）器件平均沒有故障時間>50000小時。

重要（關(guān)鍵）器件平均沒有故障時間>100000小時。

  4.2運行壽命

所有設(shè)備的壽命在正常使用(具有一定備品)條件下不少于15年。

所有設(shè)備在給定的性能指標(biāo)下運行，連續(xù)4000小時內(nèi)不需要人工調(diào)整和維護(hù)。

  4.3系統(tǒng)實時性指標(biāo)

遙測量越死區(qū)傳送時間<3秒。

遙信變位傳送時間<2秒。

遙控、遙調(diào)命令傳送時間<1秒。

系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)掃描時間1~10秒（可調(diào)）。

計算機遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通信中實時數(shù)據(jù)傳送時間<3秒。

畫面調(diào)用響應(yīng)時間<2秒。

畫面實時數(shù)據(jù)刷新周期1~10秒（可調(diào)）。

模擬屏數(shù)據(jù)刷新周期2~5秒。

存檔最小時間間隔為10min，最長保存周期為6個月。

  4.4準(zhǔn)確度

遙測正確率>99.5%。

遙信正確率=100%。

遙控準(zhǔn)確率=100%。

遙調(diào)準(zhǔn)確率=100%。

站內(nèi)分辨率≤2ms。

  4.5裝置的物理及環(huán)境特性

在硬件上，IPC-610裝置采用了雙機熱備雙冗余形式，運行穩(wěn)定可靠，并采用了硬件看門狗技術(shù)。

在電源方面，為了保證裝置的可靠運行，采用隔離技術(shù)，使弱電系統(tǒng)和強電系統(tǒng)隔離，這樣能去除大部分低頻干擾；其次，對于高頻干擾，在每一路電源中使用高性能的EMI濾波器，使干擾信號在電源入口處便被濾除，良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計大大增強了裝置的電磁兼容性能。

在軟件設(shè)計上，提供關(guān)鍵進(jìn)程的運行狀態(tài)監(jiān)視和守護(hù)功能，在進(jìn)程運行異常的情況下可以自動重啟軟件程序，保證軟件程序的連續(xù)不間斷運行。

  4.6電源

（1）交流、直流電源：220V ± 20% V，50Hz；

（2）電源電壓范圍在176-253V（Ui × %80 ~ Ui × %115）范圍內(nèi)不影響數(shù)據(jù)傳輸正確性；

  4.7絕緣性能

（1）絕緣電阻：

通訊端口對地絕緣電阻 ≥ 5MΩ；

電源端口對地絕緣電阻 ≥ 5MΩ；

（2）絕緣強度：

通訊端口對地絕緣強度：加500V無擊穿與閃絡(luò)；

電源端口對地絕緣強度：加1500V無擊穿與閃絡(luò)；

  4.8電磁兼容

（1）振蕩波抗擾度符合 GB/T 15153.1-1998的有關(guān)條款；

（2）靜電放電抗擾度符合GB/T 15153.1-1998的有關(guān)條款；

（3）電快速瞬變脈沖群抗擾度符合 GB/T 17626.4-1998的有關(guān)條款；

（4）工頻磁場抗擾度符合GB/T 15153.1-1998和GB/T 17626.8-2006的有關(guān)條款；

  4.9工作環(huán)境

（1）工作溫度：-5℃ ~ 65℃；

（2）貯存溫度：0℃ ~ 55℃；

（3）濕度：< 90%(無凝露)；

（4）運輸：符合IEC60870-2-2 級別2K4；

  4.10參考標(biāo)準(zhǔn)

（1）《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》GB/T 19963-2011；

（2）《電力系統(tǒng)網(wǎng)源協(xié)調(diào)技術(shù)規(guī)范》DL/T 1870-2018；

（3）GB/T36547-2018電化學(xué)儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定；

（4）GB7947人機界面標(biāo)志標(biāo)識的基本和安全規(guī)則導(dǎo)體的顏色或數(shù)字標(biāo)識；

（5）GB50217-2007 電力工程電纜設(shè)計規(guī)范；