Acrel-2000MG能量管理係統在 岷山環能高科17.25MW/33.5MWh儲能項目中的應用

摘 要：隨著我國新能源市場規模的擴大，光伏發電、風電等可再生能源的大規模並網推動了源網側(ce) 儲(chu) 能配置需求的增長，係統對儲(chu) 能資源的配置與(yu) 利用要求也進一步提高。本文介紹的能量管理係統、繼電保護、電能質量在線監測裝置等硬件配套設備，可實現岷山環能高科儲(chu) 能項目中儲(chu) 能電站數據的采集、處理及上傳(chuan) 調度，並保障電力係統的安全穩定運行。

關(guan) 鍵詞：並網；儲(chu) 能；能量管理係統；繼電保護；電能質量在線監測裝置

1 概述

岷山環能高科儲(chu) 能電站為(wei) 浙江申光電氣有限公司的儲(chu) 能項目，該公司聚焦電力行業(ye) 高效節能技術研發，涵蓋儲(chu) 能、光伏、風電場相關(guan) 裝備銷售等新能源領域，同時從(cong) 事高壓電器元器件、成套高低壓開關(guan) 設備及戶外真空斷路器的研發、設計、生產(chan) 及銷售。

本電站位於(yu) 河南省安陽市龍安區岷山環能高科股份公司北側(ce) 空地，占地麵積約2116平方米，規劃設計最大功率17.25MW，總裝機容量33.5 MWh，采用磷酸鐵鋰電池，儲(chu) 能單元由儲(chu) 能電池-儲(chu) 能變流器-變壓器構成，預計年放電量1386萬(wan) 度。項目共配置10座儲(chu) 能電池艙、5座升壓一體(ti) 艙、1座儲(chu) 能預製艙以及1座10kV電站。根據項目技術協議要求、係統拓撲圖結構並借鑒當地類似項目調度經驗的基礎上，對本項目進行評估，製定經濟有效的係統解決(jue) 方案，確保儲(chu) 能電站的安全可靠運行。

2 項目情況

該儲(chu) 能項目采用3.45MW/6.7MWh-1500V液冷係統標準儲(chu) 能單元5套，每個(ge) 儲(chu) 能子係統通過一台箱逆變一體(ti) 機升壓至10kV後匯流，經由10kV電纜集電線路接入升壓站10kV配電裝置。項目共有2個(ge) 並網櫃，2套儲(chu) 能單元經升壓變匯集到10kV預製艙的I段母線上，經並網出線櫃接入到原有配電室的接入櫃；3套儲(chu) 能單元經升壓變匯集到10kV預製艙的II段母線上，經並網出線櫃接入到原有配電室的接入櫃。需配置硬件及計算機監控係統軟件實現全站數據的安全監護及實時監測。儲(chu) 能電站場區布置1套環境輔控係統，通過球機攝像頭、水浸煙感等傳(chuan) 感器，實現全站安全、防盜功能配置，監測、調節並管理現場環境參數，保障設備安全運行。

圖1 儲(chu) 能站電氣主接線圖

圖2 儲(chu) 能站總平麵布置圖

3 技術方案

本儲(chu) 能項目的發電上網模式要求“自發自用，餘(yu) 電不上網，因此需配置防逆流保護裝置。原有配電室為(wei) 10kV的兩(liang) 進線一母聯的供電係統，要求逆流不允許返送到10kV進線處，故需要監測10kV進線處是否有逆流產(chan) 生。由於(yu) 並網點與(yu) 10kV公共連接點距離較遠，需配置主從(cong) 機方案的防逆流保護裝置。並在原有10kV配電室到儲(chu) 能一次倉(cang) 之間配置光纖差動保護裝置；儲(chu) 能一次倉(cang) 並網櫃配置安全自動裝置屏（防止於(yu) 二次艙室），含防孤島保護、電能質量監測裝置、故障解列裝置、公共測控裝置。儲(chu) 能一次倉(cang) 其他回路配置線路保護、站用變保護和光纖差動保護。

    儲(chu) 能監控係統整體(ti) 架構為(wei) 站控層、通訊層及設備層，通過通訊管理機、交換機、光纖收發器等設備將設備層的信息進行采集和處理，處理好的數據上傳(chuan) 至本地的監控係統和遠動裝置，遠動數據經縱向加密通過無線路由的方式上傳(chuan) 至河南安陽調度部門。

3.1繼電保護及安全自動裝置

本儲(chu) 能電站內(nei) 主要電氣設備采用微機保護，以滿足信息上送。元件保護按照《繼電保護和安全自動裝置技術規程》（GB/T14285-2023）配置。

1）線路保護裝置

在儲(chu) 能進線處配置線路保護裝置，保護功能包括三段可經複壓和方向閉鎖的過流保護，兩(liang) 段零序過流保護、過負荷、低周減載等功能，以便線路發生故障時快速切除，避免事故範圍擴大。

2）光纖差動保護裝置

針對並網出線櫃和儲(chu) 能接入櫃距離較遠的情況，在並網出線櫃和儲(chu) 能接入櫃配置光纖差動保護裝置，實現縱聯電流差動保護、複壓閉鎖過流保護、零序過流等保護功能，對此處線路進行保護。

3）變壓器保護裝置

在儲(chu) 能預製艙內(nei) 站用變處配置變壓器保護裝置，實現過流保護、零流保護、超高溫等非電量保護功能。

4）故障解列裝置

標準中明確要求分布式可再生能源發電係統並網時，應配置故障解列裝置，包含過電壓、低電壓、高頻、低頻等保護功能，確保電網故障時及時隔離電源，保障電網安全。

5）公用測控裝置

根據各地調度上傳(chuan) 要求，公共測控裝置主要實現儲(chu) 能站內(nei) 保護裝置的事故總信號、裝置異常信號；電能質量監測裝置的異常信號；交直流屏電壓采集、故障信號、異常信號；儲(chu) 能預製艙內(nei) 站用變及母線電壓等數據采集。

6）防孤島保護裝置

分布式電源應具備快速監測孤島且立即斷開與(yu) 電網連接的能力，防孤島保護動作時間不大於(yu) 2s，其防孤島保護應與(yu) 配電網側(ce) 線路重合閘和安全自動裝置動作時間相配合。在本儲(chu) 能電站並網點裝設防孤島保護裝置，防止產(chan) 生非計劃性孤島。

7）電能質量在線監測裝置

根據GB/T 19964的相關(guan) 要求，並網點應裝設滿足《電能質量檢測設備通用要求》GB/T 19862標準要求的A類電能質量在線監測裝置，且監測點應放置在並網點。對儲(chu) 能電站可能引起的諧波、直流分量、電壓波動和閃變、三相不平衡度、注入電網直流分量進行在線監測，裝置具有通訊接口，具備遠傳(chuan) 電能質量數據功能，電能質量數據通過綜合業(ye) 務數據網上傳(chuan) 至電能質量檢測主站，以確保儲(chu) 能發電係統與(yu) 電網的穩定運行和電能質量的可靠性。

3.2防逆流保護裝置

由於(yu) 公共連接點和儲(chu) 能並網點的距離有800米，故需要配置光纖通訊的主從(cong) 機防逆流保護裝置保護電網的安全。在總配電房2個(ge) 10kV總進線配置防逆流保護主機裝置，在並網櫃放置防逆流保護從(cong) 機裝置，當市電出現逆功率時可以通過主機采集逆功率值，並經過邏輯運算後將逆功率跳閘命令通過光纖傳(chuan) 輸到從(cong) 機，用從(cong) 機跳開儲(chu) 能並網櫃開關(guan) 。

3.3係統調度自動化

1）Ⅱ型網絡安全監測裝置

Ⅱ型網絡安全監測裝置搭配探針軟件能夠實時監測係統中的網絡流量和數據包，通過探針軟件的深度分析，識別和記錄潛在的網絡安全威脅和異常行為(wei) ，及時發出警報並采取相應措施，從(cong) 而有效防止網絡攻擊、數據泄露和係統故障，為(wei) 係統的可靠運行提供堅強的網絡安全支撐。

2）AGC/AVC設備

本儲(chu) 能電站具備完整的AGC/AVC控製功能，能夠與(yu) 調度係統協同實現發電和電壓的綜合控製。有功功率控製係統具備快速調節能力，可精準響應調度指令，參與(yu) 電力係統的調頻、調峰及備用服務。無功電壓控製係統接受調度電壓控製指令，通過PCS實現動態無功功率調節，有效支撐電網電壓穩定。係統采用分層控製架構，既可接受上級調度遠程控製，也可根據本地策略自主調節，確保電網安全穩定運行的同時提升新能源消納能力。

4 係統結構

為(wei) 實時監視本地儲(chu) 能電站的運行以及數據采集，該項目配置一套Acrel-2000MG監控係統，采用了分層式架構確保了係統的有效和穩定運行，主要由三個(ge) 核心部分組成：站控層、通信層和設備層。

站控層作為(wei) 係統的管理和控製中心，負責集中監控和管理整個(ge) 係統。操作員可以通過這一層實時監測係統狀態，並進行數據分析與(yu) 處理。

通信層則專(zhuan) 注於(yu) 信息的傳(chuan) 遞和數據的交互，確保了不同設備和係統組件之間的無縫連接和協同工作。該層支持多種網絡拓撲結構，並能根據不同的應用場景規模和需求靈活調整，從(cong) 而提升了係統的靈活性和可擴展性^[2]。

設備層由各種硬件設備構成，是係統的基礎執行單元。這些設備不僅(jin) 實時采集現場數據，還能根據上級指令執行控製操作，是實現自動化操作的關(guan) 鍵部分。

該儲(chu) 能電站為(wei) 全部自用10kV電壓等級接入，根據相關(guan) 規定要求，應建立調度關(guan) 係。將並網點設備狀態、並網點電壓和電流、係統有功 功率和無功功率等數據上傳(chuan) 至配網調度部門。儲(chu) 能電站遠動裝置與(yu) 站內(nei) 計算機監控係統統一考慮，遠動裝置按1套配置，並優(you) 先選用裝置型，具有與(yu) 調度自動化係統交換信息的能力，遠動信息滿足“直采直送”。信息傳(chuan) 送方式按需求設置，滿足電網 調度自動化係統的有關(guan) 要求。儲(chu) 能電站接入係統後，接入安陽調度，采用IEC60870-5-104 遠動規約。

圖3 監控係統網絡拓撲

項目配置設備主要清單如下表所示：

係統可實現的功能如下：

1）實時監測：以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，可以實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關(guan) 、地刀等合、分閘狀態。

2）電參量查詢：在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數、正向有功電能等。

3）電能質量監視：在電能質量監控圖中，可以直接查看電流電壓總有效值、電壓波動、電壓總畸變、正反向有功電能、有功、無功功率等電能質量信息。可以根據這些信息監測現場電能的質量，及時的做出應對方案。

圖9 電能質量監視界麵

4）運行報表： 查詢各回路或設備指定時間的運行參數，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等，報表格式有日報表、月報表、年報表等。

5）實時告警：能夠對配電回路斷路器、隔離開關(guan) 、接地刀分、合動作等遙信變位，保護動作、事故跳閘等事件發出告警。

6）曆史事件查詢：能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件記錄進行存儲(chu) 和管理，方便用戶對係統事件和報警信息進行曆史追溯，查詢統計、事故分析。

7）故障錄波： 能夠在係統發生故障時，自動準確地記錄故障前、後過程的各種電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護是否正確動作、提高電力係統安全運行水平有著重要作用。

8）事故追憶：能夠自動記錄事故時刻前後一段時間的所有實時穩態信息，包括開關(guan) 位置、 保護動作狀態、遙測量等，形成事故分析的數據基礎。

9）曲線查詢：能夠查詢實時曲線和曆史曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數等所有遙測量。

10）用戶權限管理：設置了用戶權限管理功能，通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如遙控的操作，數據庫修改等）。係統可以定義(yi) 不同操作權限的權限組（如管理員組、工程師組、操作員組等），在每個(ge) 權限組裏分配不同用戶，為(wei) 係統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

11）網絡拓撲圖：支持實時監視接入係統的各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個(ge) 係統網絡結構；可在線診斷設備通訊狀態，發生網絡異常時能自動在界麵上顯示故障設備或元件及其故障部位。

12）通信管理：可以對整個(ge) 配電係統範圍內(nei) 的設備通信情況進行管理、控製、數據的實時監測。

5 現場安裝圖片

本項目微機保護就地分散安裝在各個(ge) 高壓開關(guan) 櫃上，Acrel-2000MG監控係統主機及顯示器布置於(yu) 操作台上，如下圖所示，該項目已送電使用，運行正常。

現場圖片

6 結語

本文介紹的係統在分布式儲(chu) 能發電項目中起著核心作用，通過實時監測、數據采集與(yu) 分析，實現對分散的儲(chu) 能資源的動態整合與(yu) 管理。該係統與(yu) 繼電保護裝置、安全自動裝置及遠動終端等硬件配合，構建多層次的安全防護體(ti) 係，有效保障電網運行的穩定性與(yu) 可靠性。作為(wei) 新型電力係統的關(guan) 鍵技術支撐，該係統不僅(jin) 顯著提升了能源利用效率，更為(wei) 電網的安全經濟運行提供了智能化保障，是推動能源數字化轉型的重要基礎設施。

參考文獻

[1] 华体会棋牌透视企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2020.6月版

[2] 李斌. 110kV智能化變電站的自動化係統架構研究[D]. 山東(dong) 大學, 2015.

[3] 华体会棋牌透视用戶變電站綜合自動化與(yu) 運維解決(jue) 方案.2021.11月版