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ST-720微電網能量實時控制系統

來源：武漢舜通智能科技有限公司 2021年02月04日 19:40

一、產品概述

ST-720微電網能量時時控制系統，具備控制、保護、測量、監視、通信等功能，通過協調控制光伏、儲能、充電樁以及可控負荷，可實現微電網安全穩定、經濟化運行，有助于提高用戶的經濟收益以及電網對分布式電源的接納能力和清潔能源的利用率。

微電網可以運行在并網和離網兩種模式。其中，并網狀態主要以經濟優化為控制目標，離網狀態以安全穩定為控制目標。當微電網并網至離網運行狀態轉換時，進行并網控制，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過渡。

二、主要功能

1、控制功能

（1）并網運行控制

a）聯絡線功率控制

為了避免聯絡線功率的大幅變化對配網潮流產生影響，通過調節儲能和DG的功率，使PCC點功率維持在預定的范圍，使微網成為一個可控源/負荷，從而使得分布式電源友好的接入電網。

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，影響微網的電能質量和穩定性。儲能具備動態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，實現了風光的平滑出力。

削峰填谷：控制器可以根據調度下發的削峰填谷曲線控制儲能出力，使微網成為配網系統的好公民。也可以就地設置峰谷出力曲線，峰電價時發電，谷電價時吸電，獲取峰谷電價差利潤，提高微網的經濟效益。

c）AGC/AVC能量調度功能

接受電網調度指令或根據就地電壓，控制儲能和DG的功率，為電網提供調壓服務。

（2）離網運行

a）電壓緊急控制

微網孤島運行時，功率缺額或者過剩導致電壓急劇變化，影響微網內負荷的正常運行，甚至導致系統崩潰。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穩定有運行。

（3）黑啟動控制

系統需具備黑啟動控制功能，實現穩定控制失敗后系統的自我恢復。

（4）暫態過程

a）微網運行模式切換

包括計劃性并網轉離網、離網轉并網，非計劃性并網轉離網運行模式切換，保障系統的平穩運行。

根據微電網分布式電源配置、負荷情況以及網架特點，分別提供微電網在孤島運行和并網運行時可行的能量調度模式，并實現兩種運行狀態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的所有運行控制策略。

b）同期并網

孤島轉并網時，系統可以通過中央控制器與儲能系統的協調控制，實現微網安全并網。

c)緊急控制

當微電網出現短路故障、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陷入崩潰狀態，通過結合配電自動化系統，采取相應的緊急控制策略或措施，避免事態的進一步惡化和微電網大面積停電。

當微網由于有功缺額引起電壓下降時。裝置自動根據電壓降低值切除部分電力用戶負荷，確保系統內電壓穩定。

應具備微網內各分支開關遙控及切負荷開出的節點。

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、監視與測量功能

（1）能夠監測PCC點電壓、電流、有功、無功、功率因素以及電度量；

（2）斷路器位置監視、CT斷線監視、PT斷線監視等；

（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，易于為用戶作特定邏輯開發；

（2）豐富的通信接口和通信規約，滿足現場不同廠家、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，滿足不同容量微網的需求。

三、微電網典型應用及產品原理圖

1、微電網典型配置

微電網典型配置由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、相關負荷和監控、能量控制裝置匯集而成的小型發配電系統。微電網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、微電網能量實時控制系統原理

ST-720微電網能量實時控制系統，采用可編程的HZPAC軟件，配置基于實時操作系統的QT810PAC控制器，現場基于光纖以太網，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，系統拓撲圖如下所示：

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，具有五種代碼編譯編程系統、插件及易裝包管理系統、總線組態系統、HMI組態系統、Python腳本接口、支持FMU規范、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布，實現了“機生蛋、蛋孵機”的數字資產迭代，系統內置的運動庫HZMC和安全庫HZSF就是用HZPAC編程系統開發并打包的，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，時間相應小于100納秒，具有高精度、強實時性優勢。

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