專利名稱：一種平滑風(fēng)電系統(tǒng)輸出功率的儲能裝置的監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力管理系統(tǒng)，具體涉及一種平滑風(fēng)力發(fā)電輸出功率的電池電力
儲能裝置的監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。中國風(fēng)能儲量很大、分布面廣，僅陸地上的風(fēng)能儲量就有約2. 53億千瓦。近幾年來，中國的并網(wǎng)風(fēng)電迅速發(fā)展。由于風(fēng)能隨機性和間歇性的特點，造成風(fēng)電機組的出力頻繁波動，從而風(fēng)電場的出力可靠性也差，風(fēng)電比重過大，會使電網(wǎng)的調(diào)頻、調(diào)峰壓力加大，以及電網(wǎng)長距離送電的技術(shù)要求和運行成本急劇增大。因此，風(fēng)電場大規(guī)模的并網(wǎng)接入對電力系統(tǒng)的運行也帶來一些新問題 (1)風(fēng)電的隨機性及不可控性給電力系統(tǒng)規(guī)劃和穩(wěn)定運行帶來新的挑戰(zhàn)； (2)風(fēng)電功率的波動特性與電網(wǎng)負荷的波動特性難以一致，使電網(wǎng)的調(diào)峰問題更
加突出，對調(diào)峰容量和響應(yīng)速度都提出了更高的要求； (3)由于風(fēng)速變化，風(fēng)電機組容易引起電網(wǎng)電壓和功率波動問題，以及由其帶來的無功電壓控制和電能質(zhì)量問題。 目前電力系統(tǒng)中的儲能技術(shù)為解決電力供應(yīng)鏈(燃料、發(fā)電、輸電、配電和用電)中存在的一些現(xiàn)有問題和實現(xiàn)電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展提供了全新的途徑，采用大規(guī)模電力儲能技術(shù)，可以有效緩解用電供需矛盾、提高電網(wǎng)安全和穩(wěn)定性、改善供電質(zhì)量，并能促進可再生能源的利用和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中風(fēng)電發(fā)電功率短期波動的問題，儲能裝置不能根據(jù)風(fēng)電輸出功率實時調(diào)整的問題，本發(fā)明提供一種可以對儲能裝置進行監(jiān)控和實時調(diào)整輸出功率的監(jiān)控系統(tǒng)，具體方案如下一種平滑風(fēng)電系統(tǒng)輸出功率的儲能裝置的監(jiān)控系統(tǒng)，儲能裝置與風(fēng)電系統(tǒng)輸出線路并聯(lián)在一個交流母線上，儲能裝置包括儲能電池組和配電裝置，儲能電池組通過配電裝置連接在交流母線上，監(jiān)控系統(tǒng)連接有電力保障裝置，其特征在于，所述監(jiān)控系統(tǒng)包括主服務(wù)器和子服務(wù)器，所述主服務(wù)器包括連接在維護信息總線上的監(jiān)控主機、操作機、維持機、站長機和培訓(xùn)機，所述子服務(wù)器包括通過區(qū)域現(xiàn)場總線連接的換流器監(jiān)控機、風(fēng)機監(jiān)測機、電網(wǎng)監(jiān)測機和輔助設(shè)備監(jiān)控機。 本發(fā)明的另一優(yōu)選方式所述主服務(wù)器通過數(shù)據(jù)采集模塊連接子服務(wù)器的通信接口采集進行實時交流，所述主服務(wù)器包括事件報警系統(tǒng)、時間系統(tǒng)、功率監(jiān)視系統(tǒng)、文件管理系統(tǒng)、培訓(xùn)系統(tǒng)和用戶管理系統(tǒng)。 本發(fā)明的另一優(yōu)選方式所述事件報警系統(tǒng)定義事件的事件源，根據(jù)觸發(fā)條件將信息傳送到主服務(wù)器進行顯示、打印、報警確認； 所述時間系統(tǒng)采用GPS衛(wèi)星時間作為主時鐘系統(tǒng)，利用接口模塊為主服務(wù)器和子服務(wù)器提供時間及時間較對； 所述功率監(jiān)視系統(tǒng)計算網(wǎng)側(cè)三相交流電壓、電流和風(fēng)機的發(fā)電功率，對實時數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，并自動填表然后在控制操作機上用各種方式顯示出來； 所述文件管理系統(tǒng)利用分布式的實時數(shù)據(jù)庫存放實時的遙測、遙信、事件信息與管理歷史數(shù)據(jù)庫存儲的歷史數(shù)據(jù)和歷史事件，為操作機提供查詢、維護和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析；
所述培訓(xùn)系統(tǒng)包括一臺培訓(xùn)工作站和培訓(xùn)模擬軟件，用于模擬整個儲能裝置所有可能、必要的操作； 所述用戶管理系統(tǒng)將所有用戶分成一般操作員、程序管理員、數(shù)據(jù)庫管理員和系
統(tǒng)管理員四個不同權(quán)限的操作者，利用軟件聯(lián)鎖、口令控制進行操作者權(quán)限驗證。 本發(fā)明的另一優(yōu)選方式所述子服務(wù)器包括數(shù)據(jù)采集模塊、通訊中繼模塊、有功輸
出調(diào)節(jié)模塊、順序控制模塊、保護信息接口模塊和告警模塊。 本發(fā)明的另一優(yōu)選方式所述數(shù)據(jù)采集模塊實時采集儲能電池組、配電裝置和風(fēng)電系統(tǒng)所有模擬量、狀態(tài)量、脈沖量信息； 所述通訊中繼模塊從子服務(wù)器直接獲取遙測、遙信、S0E信息，利用分布在子服務(wù)器中的通信接口 ，采用標準通訊規(guī)約向主服務(wù)器發(fā)送遙測、遙信、事件信息，同時也從主服務(wù)器接受遙控、遙調(diào)并分發(fā)到子服務(wù)器中，所述通信接口與子服務(wù)器接口方式采用雙網(wǎng)卡雙網(wǎng)絡(luò)連接方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)流和指令流的分開； 所述有功輸出調(diào)節(jié)模塊通過控制換流器的輸出功率，控制儲能電池組輸出的功率，維持風(fēng)電系統(tǒng)輸出功率為恒定值； 所述順序控制模塊實現(xiàn)儲能裝置啟動、停運過程中的順序操作和各種控制模式和運行方式的切換，包括開關(guān)分合閘操作、有載調(diào)壓、電容器投切、保護參數(shù)整定、變流器功率控制、緊急狀態(tài)下設(shè)備保護； 所述保護信息接口模塊規(guī)約轉(zhuǎn)換器的信息，負責(zé)所有交流/直流保護的接入和向主服務(wù)器、子服務(wù)器上傳； 所述告警功能模塊實現(xiàn)越限告警、變位告警、事件告警、通訊狀態(tài)告警和運行日志，告警方式包括畫面顯示、語音告警、打印告警和存儲告警信息到數(shù)據(jù)庫中，并可根據(jù)歷史告警信息進行統(tǒng)計。 本發(fā)明的另一優(yōu)選方式所述儲能電池組包括多個并聯(lián)和/或串聯(lián)的子電池組，所述子電池組包括多個并聯(lián)和/或串聯(lián)的單體電池，所述單體電池包括液流電池、鈉硫電池、鋰離子電池，各子電池組中的電池類型相同，所述液流電池連接有為電解液調(diào)溫的冷水機組，所述鈉硫電池連接有保證其內(nèi)部溫度的加熱電源，所述鋰離子電池連接有溫度報警和煙霧傳感器。 本發(fā)明的另一優(yōu)選方式所述儲能電池組包括擴容接口和通信接口 ，所述儲能電池組與配電裝置之間連接有變流器，所述變流器有多個并分別與每個子電池組連接。所述電力保障裝置由UPS電源組成，所述配電裝置為升壓箱式變壓器。 本發(fā)明通過儲能裝置協(xié)調(diào)風(fēng)力發(fā)電輸出功率，不僅有效減小風(fēng)電并網(wǎng)時對電網(wǎng)的沖擊和影響，還提高風(fēng)電輸出功率與預(yù)測的一致性，保障電源電力供應(yīng)的可信度，儲能裝置還降低了電力系統(tǒng)的備用容量，提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性，同時提高電力系統(tǒng)接納風(fēng)電的能力。為并網(wǎng)風(fēng)電場對電網(wǎng)的影響以及相應(yīng)對策，為并網(wǎng)風(fēng)電的有序發(fā)展，以及儲能在可再生發(fā)電中的廣泛應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。利用可以整合使用多種不同類型單體電池，利用變流器保證輸出電壓與交流母線的電壓平衡，在高電壓時進行儲能，而在風(fēng)電功率電壓較低時，進行補充功率，利用電力保障裝置使儲能電池組的使用情況始終能夠被控制系統(tǒng)掌握。
本發(fā)明提出一種結(jié)合儲能裝置的的電池電力儲能系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)，進行風(fēng)電儲能數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(Supervisory Control And Data Acquisition :SCADA)?？偡?wù)器提供的監(jiān)控管理可以簡化風(fēng)電場的整體監(jiān)控和控制，可對整個風(fēng)電場儲能裝置提供實時數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控管理和功率平滑控制功能。整個監(jiān)控系統(tǒng)按功能進行區(qū)別為總服務(wù)器和子服務(wù)器，監(jiān)控系統(tǒng)按面向物理或邏輯對象的原則進行功能配置，不同對象之間盡可能少的交換信息，做到某一對象異常不影響其它對象功能的正確運行。通過儲能系統(tǒng)與風(fēng)電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，監(jiān)控系統(tǒng)降低了電力系統(tǒng)的備用容量，提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性，同時提高電力系統(tǒng)接納風(fēng)電的能力。


圖1本發(fā)明儲能裝置連接示意圖
圖2本發(fā)明監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
圖3監(jiān)控系統(tǒng)框架示意圖
具體實施例方式
儲能裝置主要用于平滑風(fēng)電場的短期(數(shù)十分鐘以下)波動，或根據(jù)風(fēng)電場預(yù)測的輸出功率曲線配合輔助輸出，使風(fēng)電功率輸出與事先預(yù)測接近一致，提高風(fēng)力風(fēng)電的功率輸出可信度和一致性能力，儲能裝置還可以開展與風(fēng)電機組或風(fēng)電集群的各項組合實驗，并考慮風(fēng)電機組的無功調(diào)節(jié)需求。 如圖1所示，儲能裝置1與風(fēng)力系統(tǒng)5發(fā)電輸出線路并聯(lián)在一個交流母線4上，在儲能電池組8和交流母線之間安裝有配電裝置6，配電裝置采用升壓箱式變壓器，監(jiān)控系統(tǒng)2通過調(diào)用儲能裝置功率輸出，對風(fēng)電系統(tǒng)5輸出功率起到功率平滑調(diào)節(jié)。
儲能電池組8根據(jù)儲能電池特點，進一步分為多個子電池組，在各個子電池組中配有高壓開關(guān)，根據(jù)高壓開關(guān)組不同的切換模式，儲能裝置與風(fēng)電機組在同一個交流母線上，可構(gòu)成子電池組與風(fēng)電機組進行獨立組合，也可以構(gòu)成整個儲能裝置與風(fēng)電機組和/或風(fēng)電集群組合。每個子電池組均配有一個380V低壓繼電器和一個變流器7，變流器由AC/DC轉(zhuǎn)換模塊、DC/DC轉(zhuǎn)換模塊組成，交流側(cè)AC/DC轉(zhuǎn)換模塊采用三相電壓源整流器，實現(xiàn)雙向有源整流功能，由于要求儲能裝置的電流在其主電路中具有雙向流動性，使AC/DC轉(zhuǎn)換模塊能夠工作于不同的狀態(tài)，所以采用交、直流側(cè)可控的四象限運行的變流裝置，當整流器從電網(wǎng)吸收能量時，它就運行在整流狀態(tài)，反之，若整流器向電網(wǎng)傳輸能量時，整流器就工作于有源逆狀態(tài)。 由于整流后的直流母線電壓都在600V左右，而單體電池電壓較低，經(jīng)串聯(lián)后一般在200V 600V之間，因此有些子電池組需要DC/DC轉(zhuǎn)換模塊進行電壓調(diào)整，直流側(cè)采用雙向DC/DC轉(zhuǎn)換模塊的拓撲結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)直流降壓、升壓功能，由雙向的DC/DC轉(zhuǎn)換模塊主電路實現(xiàn)Buck降壓或者Boost升壓模式。 每個儲能電池組中的子電池組可以采用并聯(lián)方式連接在一起，也可以采用串聯(lián)方式連接在一起，也可以兩種方式共存，各子電池組可以根據(jù)單體電池的類型進行分類，子電池組中的各單體電池也可以采用并聯(lián)和/或串聯(lián)的方式連接在一起，單體電池的類型包括液流電池、鈉硫電池、鋰離子電池等，為了保證各類型電池的正常運行，需要根據(jù)各類型電池的不同特點，提供電池維護系統(tǒng)和保護系統(tǒng)，對于液流電池，配有為電解液調(diào)溫的冷水機組，對于鈉硫電池，為保證其內(nèi)部溫度，配有加熱電源，對于鋰離子電池，配有溫度報警和煙霧傳感器等報警系統(tǒng)，同時，監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)單體電池的電流、電壓、soc、內(nèi)阻等參數(shù)的測量和上報。 為了保證各子電池組的安全運行，在各子電池組中安裝各種低壓繼電保護設(shè)備，主要具備以下保護功能過載保護、短路保護、超溫保護、低頻保護、欠壓保護、低壓保護、相不平衡保護、高頻保護及相序保護、接地保護等功能。 為了保證儲能裝置可以適應(yīng)以后更多風(fēng)電的并網(wǎng)，在儲能裝置上留有擴容接口 9，當儲能裝置不能適應(yīng)電網(wǎng)的發(fā)展時，僅需要再接入一個或多個子電池組即可實現(xiàn)容量增長。 儲能裝置安裝有多個不同的通信接口 ，通信接口與整個儲能裝置的監(jiān)控系統(tǒng)連接，對監(jiān)控系統(tǒng)提供儲能裝置當前的各種數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括實際發(fā)電功率、容量、線路狀態(tài)、電流、有功功率、無功功率、功率系數(shù)和平均值，通過PLC自動或手動控制配電開關(guān)裝置。監(jiān)控系統(tǒng)通過收集的數(shù)據(jù)實現(xiàn)儲能裝置的有功率輸出調(diào)節(jié)、電池系統(tǒng)管理、風(fēng)機發(fā)電實時數(shù)據(jù)采樣、數(shù)據(jù)上傳、通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換、計算換流器控制需要的交流、直流電流指令值等功能，并控制儲能裝置的變壓器分接頭和斷路器的控制信號。 為了保證監(jiān)控系統(tǒng)在任何情況下都對儲能裝置進行管理和控制，配備由多個UPS電源組成的電力保障裝置3。 監(jiān)控系統(tǒng)(風(fēng)電儲能數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)Supervisory Control AndDataAcquisition :SCADA)對整個風(fēng)電場儲能系統(tǒng)提供實時數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控管理和功率平滑控制功能。監(jiān)控系統(tǒng)按面向物理或邏輯對象的原則進行功能配置，不同對象的功能之間盡可能少的交換信息，這樣可以做到某一對象異常不影響其它對象功能的正確運行。監(jiān)控系統(tǒng)整體建構(gòu)如圖2所示，包括主服務(wù)器和子服務(wù)器 主服務(wù)器主要包括連接在維護信息總線上的監(jiān)控主機、操作機、維持機、站長機和培訓(xùn)機，各機之間通過LAN網(wǎng)進行連接。子服務(wù)器包括通過區(qū)域現(xiàn)場總線連接的換流器監(jiān)控機、風(fēng)機監(jiān)測機、電網(wǎng)監(jiān)測機和輔助設(shè)備監(jiān)控機。其中換流器監(jiān)控機按電池類型的不同分為鈉硫電池監(jiān)控機、鋰電池監(jiān)控機和液流電池監(jiān)控機。 主服務(wù)器主要實現(xiàn)站數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制功能，利用分布在監(jiān)控主機、操作機、維持機、站長機和培訓(xùn)機上的數(shù)據(jù)采集模塊，通過各子服務(wù)器上的換流器監(jiān)控機、風(fēng)機監(jiān)測機、電網(wǎng)監(jiān)測機和輔助設(shè)備監(jiān)控機的分布式通信接口采集實時遙測、遙信和事件信息，并利用人機界面以圖形畫面實時顯示現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)和各種測量值。以不同顏色形象化顯示各個子系統(tǒng)工作狀態(tài)。分層次顯示，拓展系統(tǒng)信息監(jiān)測的空間，借助完備的手段進行漫游、縮放、變焦和隨意移動，可以不受限制充分自由地建立自然圖形，提供豐富的標準圖元庫及完善的圖元編輯工具，利用圖元方便地生成各種圖形畫面，如網(wǎng)絡(luò)拓撲圖、系統(tǒng)一次接線圖、二次接線圖等。同時通過對圖形上相關(guān)對象的控制操作可以對各交直流控制系統(tǒng)以及各個一次設(shè)備進行狀態(tài)控制、順序控制和設(shè)點控制，完成實時監(jiān)視以及對儲能裝置的控制功能，并列表顯示實時報警、事件以及歷史事件，也可以顯示重要遙測的實時和歷史趨 勢，畫面編輯工具可以對畫面進行編輯、修改、設(shè)計等功能。允許操作者工作時，在屏幕的任
意區(qū)域拼裝操作者關(guān)注的多個獨立畫面。 如圖3所示，主服務(wù)器上包括事件報警系統(tǒng)、時間系統(tǒng)、功率監(jiān)視系統(tǒng)、文件管理 系統(tǒng)、培訓(xùn)系統(tǒng)和用戶管理系統(tǒng)。
事件報警系統(tǒng)控制保護系統(tǒng)軟件來定義產(chǎn)生事件的事件源， 一旦符合條件即被
觸發(fā)，通過分布式通信接口送往主服務(wù)的各個子機中進行處理，并將事件保存在實時數(shù)據(jù)
庫和歷史數(shù)據(jù)庫中，并將所有的事件和報警進行列表顯示、打印和報警確認等。
時間系統(tǒng)采用GPS衛(wèi)星作為主時鐘系統(tǒng)，天文時鐘接收GPS時間，并配置各種接
口模塊為主服務(wù)器、子服務(wù)器其它相關(guān)系統(tǒng)提供精確的時間及對時。 功率監(jiān)視系統(tǒng)計算網(wǎng)側(cè)三相交流電壓電流和風(fēng)電系統(tǒng)的發(fā)電功率，并在操作者 控制系統(tǒng)上用各種圖形進行顯示。快速生成功率實時數(shù)據(jù)報表?？奢斎霐?shù)據(jù)運算公式，對 實時數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，并自動填表，方便地進行曲線的定義，可顯示測量值的實時曲線和 歷史曲線，可在同一坐標系中顯示多條曲線，對曲線進行統(tǒng)計和分析，計算最大值、最小值、 平均值等。 文件管理系統(tǒng)包括各個數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫采用分布式的實時數(shù)據(jù)庫，存放實時的遙 測、遙信、事件信息等，歷史數(shù)據(jù)庫存儲歷史數(shù)據(jù)和歷史事件等信息。提供一個專門的文檔 管理系統(tǒng)，負責(zé)存貯、管理整個換流站的全套設(shè)計資料以及研究報告、運行手冊、維護手冊 等幫助文件，以供站工程師、管理人員、運行人員和維修人員查詢。對歷史數(shù)據(jù)庫和實時數(shù) 據(jù)庫進行必要的維護，如增加、修改、刪除等，可定義歷史數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析功能，可對 歷史數(shù)據(jù)庫進行備份、恢復(fù)操作。 培訓(xùn)系統(tǒng)提供一套監(jiān)控培訓(xùn)系統(tǒng)，培訓(xùn)設(shè)備包括一臺培訓(xùn)工作站和一套培訓(xùn)模 擬裝置，用于模擬柔性直流輸電系統(tǒng)所有可能必要的操作員操作，其人機界面和操作方式 與實際運行系統(tǒng)相同，但培訓(xùn)系統(tǒng)上的任何操作不對實際系統(tǒng)的運行產(chǎn)生任何影響。
用戶管理系統(tǒng)將所有用戶分成一般操作員、程序管理員、數(shù)據(jù)庫管理員、系統(tǒng)管 理員四個等不同的操作者，每個操作者具有不同權(quán)限，并由用戶名和口令字唯一確定。為防 止誤操作，控制系統(tǒng)中的所有控制操作都提供了完備的軟件聯(lián)鎖，不需要配置額外的防護 系統(tǒng)。提供完善的用戶權(quán)限及口令控制，對重要的操作(如遙控操作、遙調(diào)操作以及整定值 下發(fā))設(shè)置雙重驗證。 子服務(wù)器包括其系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備的控制模塊，主要功能包括儲能系統(tǒng)有功率輸出調(diào) 節(jié)、電池系統(tǒng)管理、風(fēng)機發(fā)電實時數(shù)據(jù)采樣、數(shù)據(jù)上傳、通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換、計算換流器控制需要 的交流、直流電流指令值等程序模塊，除了以上功能，配電系統(tǒng)的變壓器分接頭和斷路器的 控制信號也由子服務(wù)器控制系統(tǒng)產(chǎn)生，子服務(wù)器的控制模塊主要包括數(shù)據(jù)采集模塊、通訊 中繼模塊、有功輸出調(diào)節(jié)模塊、順序控制模塊、保護信息接口模塊和告警模塊。其中
數(shù)據(jù)采集模塊實時采集儲能電池組、配電系統(tǒng)和風(fēng)電系統(tǒng)所有模擬量、狀態(tài)量數(shù) 據(jù)、脈沖量等信息。模擬量采集包括I、U、P、Q、F、Wp、Wq、Cos①；狀態(tài)量采集包括開關(guān)狀態(tài)、 事故告警和保護動作信號等； 通訊中繼模塊分布在各交、直流控制保護主機中的通信接口采用標準通訊規(guī)約 向主服務(wù)器遙測、遙信、事件等信息，同時接受操作者控制系統(tǒng)發(fā)出的各種控制命令，從子服務(wù)器的各子系統(tǒng)中直接獲取遙測、遙信、SOE信息，發(fā)往主服務(wù)器，同時也可從主服務(wù)器接 受遙控、遙調(diào)并分發(fā)到子服務(wù)器的各子系統(tǒng)中，通訊中繼模塊與主服務(wù)器的接口方式采用 雙網(wǎng)卡雙網(wǎng)絡(luò)連接方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)流和指令流的分開。 有功輸出調(diào)節(jié)模塊通過控制換流器的輸出功率，控制整個儲能裝置輸出的功率， 以維持風(fēng)電系統(tǒng)輸出功率在可控范圍內(nèi)，可以平抑風(fēng)電系統(tǒng)由于間歇性造成的輸出不平 穩(wěn)，不用擔心因風(fēng)電產(chǎn)生功率的瞬時上升或跌落造成輸出功率不平穩(wěn)。功率參考值可以由 運行人員在系統(tǒng)級操作界面進行輸入。當風(fēng)電系統(tǒng)產(chǎn)生功率變化時，通過改變儲能裝置輸 出的有功可以維持交流母線傳輸?shù)墓β蕿楹愣ㄖ?在指定范圍內(nèi))，達到優(yōu)化潮流的目的。
順序控制模塊對開關(guān)、刀閘和控制模式的順序和聯(lián)鎖進行控制，實現(xiàn)眾多的控制 功能有效配合并保證安全，主要包含儲能裝置啟動和停運過程中的順序操作，各種控制模 式和運行方式的切換，主要包括開關(guān)分合閘操作、有載調(diào)壓、電容器投切、保護參數(shù)整定、變 流器功率控制和緊急狀態(tài)下設(shè)備保護等。其中的順序操作主要有 (1)換流器帶電/斷電；(2)極的連接/隔離；(3)運行接線方式的選擇與轉(zhuǎn)換； (4)與風(fēng)機的配合選擇；(5)儲能系統(tǒng)的起動與停運；(6)儲能系統(tǒng)的投切；(7)功率反轉(zhuǎn)。
保護信息接口模塊配置規(guī)約轉(zhuǎn)換器與控制程序接口并通信，所有交流/直流保 護均接入該規(guī)約轉(zhuǎn)換器并上傳控制程序，由控制程序經(jīng)LAN網(wǎng)實現(xiàn)信息遠傳，同時，規(guī)約轉(zhuǎn) 換器還將接入的交流保護裝置的信息經(jīng)站LAN網(wǎng)向監(jiān)控系統(tǒng)傳送，以及把通過串口接入的 電能量計量裝置的關(guān)口電量值向監(jiān)控系統(tǒng)傳送。 告警模塊提供越限告警、變位告警、事件告警、通訊狀態(tài)告警和運行日志，告警方
式包括畫面顯示、語音告警、打印告警。告警模塊實時顯示告警信息，告警時間精確到ms
級。告警信息實時存儲到數(shù)據(jù)庫中，存儲容量只受硬盤大小限制，通過告警信息查詢系統(tǒng)可
以從數(shù)據(jù)庫中查閱歷史告警信息，通過告警信息查詢系統(tǒng)可以統(tǒng)計歷史告警信息。 總服務(wù)器通過以太網(wǎng)與儲能電池組、配電系統(tǒng)和風(fēng)電系統(tǒng)的子服務(wù)器相連接，子
服務(wù)器過工控機和PLC監(jiān)測控制下層設(shè)備?？偡?wù)器通過子服務(wù)器從風(fēng)機、變流器、電池系
統(tǒng)、配電系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括實際發(fā)電功率、容量、線路狀態(tài)、電流、有功功率、無功
功率、功率系數(shù)和平均值，通過PLC自動或手動控制配電開關(guān)裝置。以太網(wǎng)絡(luò)采用10/100M
高速工業(yè)以太網(wǎng)。對于各個電池子儲能系統(tǒng)設(shè)置多個設(shè)備級工控機管理系統(tǒng)，負責(zé)收集各
個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和保護信息，然后再轉(zhuǎn)發(fā)給系統(tǒng)級管理系統(tǒng)(監(jiān)控、遠動、保護工程師站)。
而配電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)和風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)直接接入以太網(wǎng)，不再通過管理機中轉(zhuǎn)。 總服務(wù)器提供的監(jiān)控管理可以簡化風(fēng)電場的整體監(jiān)控和控制。整個系統(tǒng)通過以太
網(wǎng)標準通信協(xié)議與子服務(wù)器和下層PLC相連，子服務(wù)器中的各子系統(tǒng)具有監(jiān)視、控制和診
斷功能，監(jiān)控各子系統(tǒng)的各種設(shè)備，包括變流器工作狀況、電池狀態(tài)、風(fēng)機狀態(tài)。
權(quán)利要求
一種平滑風(fēng)電系統(tǒng)輸出功率的儲能裝置的監(jiān)控系統(tǒng)，儲能裝置(1)與風(fēng)電系統(tǒng)(5)輸出線路并聯(lián)在一個交流母線(4)上，儲能裝置包括儲能電池組(8)和配電裝置(6)，儲能電池組通過配電裝置(6)連接在交流母線上，監(jiān)控系統(tǒng)(2)連接有電力保障裝置(3)，其特征在于，所述監(jiān)控系統(tǒng)(2)包括主服務(wù)器和子服務(wù)器，所述主服務(wù)器包括連接在維護信息總線上的監(jiān)控主機、操作機、維持機、站長機和培訓(xùn)機，所述子服務(wù)器包括通過區(qū)域現(xiàn)場總線連接的換流器監(jiān)控機、風(fēng)機監(jiān)測機、電網(wǎng)監(jiān)測機和輔助設(shè)備監(jiān)控機。
2. 如權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述主服務(wù)器通過數(shù)據(jù)采集模塊連接 子服務(wù)器的通信接口采集進行實時交流，所述主服務(wù)器包括事件報警系統(tǒng)、時間系統(tǒng)、功率 監(jiān)視系統(tǒng)、文件管理系統(tǒng)、培訓(xùn)系統(tǒng)和用戶管理系統(tǒng)。
3. 如權(quán)利要求2所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述事件報警系統(tǒng)定義事件的事件源， 根據(jù)觸發(fā)條件將信息傳送到主服務(wù)器進行顯示、打印、報警確認；所述時間系統(tǒng)采用GPS衛(wèi)星時間作為主時鐘系統(tǒng)，利用接口模塊為主服務(wù)器和子服務(wù) 器提供時間及時間較對；所述功率監(jiān)視系統(tǒng)計算網(wǎng)側(cè)三相交流電壓、電流和風(fēng)機的發(fā)電功率，對實時數(shù)據(jù)進行 統(tǒng)計分析，并自動填表然后在控制操作機上用各種方式顯示出來；所述文件管理系統(tǒng)利用分布式的實時數(shù)據(jù)庫存放實時的遙測、遙信、事件信息與管理 歷史數(shù)據(jù)庫存儲的歷史數(shù)據(jù)和歷史事件，為操作機提供查詢、維護和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析；所述培訓(xùn)系統(tǒng)包括一臺培訓(xùn)工作站和培訓(xùn)模擬軟件，用于模擬整個儲能裝置所有可 能、必要的操作；所述用戶管理系統(tǒng)將所有用戶分成一般操作員、程序管理員、數(shù)據(jù)庫管理員和系統(tǒng)管 理員四個不同權(quán)限的操作者，利用軟件聯(lián)鎖、口令控制進行操作者權(quán)限驗證。
4. 如權(quán)利要求2所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述子服務(wù)器包括數(shù)據(jù)采集模塊、通訊 中繼模塊、有功輸出調(diào)節(jié)模塊、順序控制模塊、保護信息接口模塊和告警模塊。
5. 如權(quán)利要求4所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊實時采集儲能電池 組、配電裝置和風(fēng)電系統(tǒng)所有模擬量、狀態(tài)量、脈沖量信息；所述通訊中繼模塊從子服務(wù)器直接獲取遙測、遙信、S0E信息，利用分布在子服務(wù)器中 的通信接口 ，采用標準通訊規(guī)約向主服務(wù)器發(fā)送遙測、遙信、事件信息，同時也從主服務(wù)器 接受遙控、遙調(diào)并分發(fā)到子服務(wù)器中，所述通信接口與子服務(wù)器接口方式采用雙網(wǎng)卡雙網(wǎng) 絡(luò)連接方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)流和指令流的分開；所述有功輸出調(diào)節(jié)模塊通過控制換流器的輸出功率，控制儲能電池組輸出的功率，維 持風(fēng)電系統(tǒng)輸出功率為恒定值；所述順序控制模塊實現(xiàn)儲能裝置啟動、停運過程中的順序操作和各種控制模式和運 行方式的切換，包括開關(guān)分合閘操作、有載調(diào)壓、電容器投切、保護參數(shù)整定、變流器功率控 制、緊急狀態(tài)下設(shè)備保護；所述保護信息接口模塊規(guī)約轉(zhuǎn)換器的信息，負責(zé)所有交流/直流保護的接入和向主服 務(wù)器、子服務(wù)器上傳；所述告警功能模塊實現(xiàn)越限告警、變位告警、事件告警、通訊狀態(tài)告警和運行日志，告 警方式包括畫面顯示、語音告警、打印告警和存儲告警信息到數(shù)據(jù)庫中，并可根據(jù)歷史告警 信息進行統(tǒng)計。
6. 如權(quán)利要求l所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能電池組(8)包括多個并聯(lián)和 /或串聯(lián)的子電池組，所述子電池組包括多個并聯(lián)和/或串聯(lián)的單體電池，所述單體電池包 括液流電池、鈉硫電池、鋰離子電池，各子電池組中的電池類型相同，所述液流電池連接有 為電解液調(diào)溫的冷水機組，所述鈉硫電池連接有保證其內(nèi)部溫度的加熱電源，所述鋰離子 電池連接有溫度報警和煙霧傳感器。
7. 如權(quán)利要求6所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能電池組包括擴容接口 (9)和通 信接口，所述儲能電池組與配電裝置之間連接有變流器(7)，所述變流器有多個并分別與每 個子電池組連接。所述電力保障裝置由UPS電源組成，所述配電裝置為升壓箱式變壓器。
全文摘要
本發(fā)明公開一種平滑風(fēng)電系統(tǒng)輸出功率的儲能裝置的監(jiān)控系統(tǒng)，具體涉及一種平滑風(fēng)力發(fā)電輸出功率的電池電力儲能裝置的監(jiān)控系統(tǒng)。儲能裝置與風(fēng)電系統(tǒng)輸出線路并聯(lián)在一個交流母線上，監(jiān)控系統(tǒng)包括主服務(wù)器和子服務(wù)器，主服務(wù)器包括連接在維護信息總線上的監(jiān)控主機、操作機、維持機、站長機和培訓(xùn)機，子服務(wù)器包括通過區(qū)域現(xiàn)場總線連接的換流器監(jiān)控機、風(fēng)機監(jiān)測機、電網(wǎng)監(jiān)測機和輔助設(shè)備監(jiān)控機。本發(fā)明通過監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)調(diào)儲能裝置調(diào)整風(fēng)力發(fā)電輸出功率，有效減小風(fēng)電并網(wǎng)時對電網(wǎng)的沖擊和影響，提高風(fēng)電輸出功率與預(yù)測的一致性，保障電源電力供應(yīng)的可信度，同時提高電力系統(tǒng)接納風(fēng)電的能力。
文檔編號H02J3/28GK101710711SQ20091024341
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者惠東, 楊水麗, 胡娟, 許守平, 閆濤 申請人:中國電力科學(xué)研究院