電力監控系統在浙江某用戶側儲能項目中的應用

關鍵詞：用戶側儲能；方案配置；電力監控

1.項目設計

該用戶側儲能項目共建設兩套3.5MW/7MWh儲能系統，其中第一套儲能系統接入用戶專線一，第二套儲能系統接入用戶專線二。以專線一為例，新建儲能站包括10kv計量柜、PT柜、開關柜、出線柜等，裝機容量為3.5MW/7MWh，一次設備共有1臺3450kW干式升壓變，2臺1725kW儲能變流器，2座3.58MWh儲能電池艙，1臺200kVA站用變，逆變交流電壓由690V升壓至10KV接入用戶10kv母線，專線二建設同專線一。另外儲能站信息通過中國電信虛擬專用網絡方式（VPN）接入新一代系統安全接入區，經無線上傳寧波調度中心，同時將數據上傳給總包方云平臺。

圖1.1 專線一儲能站電氣圖

圖1.2 1#開關站接線圖

圖1.3 專線二儲能站電氣圖

圖1.4 2#開關站接線圖

2.技術方案

本項目系統配置了Acrel-2000電力監控系統，實現對用戶側儲能電站的集中管理，包括設備的狀態監測、故障報警、運行參數設置等。

二次設備配置方案為：在每回專線的進線隔離柜上配置故障解列裝置1套、防孤島裝置1套；進線開柜上配置線路三段式過流保護裝置1套；儲能出線開關柜上配置升壓變過流保護裝量1套；母設柜上配置測控裝置1套；站用變高壓側配置站用變過流保護裝置1套；兩回進線配置電能質量監測裝置1套，并與公用測控及通信管理機共組1面屏。

2.1.  二次電氣設備

1）線路保護裝置

線路保護裝置主要功能是確保電氣設備的安全運行。裝置實時監測電流、電壓等電氣參數，一旦檢測到異常，如過載、短路或接地故障，線路保護裝置會迅速切斷電源，從而防止設備損壞和火災風險。

2）防孤島裝置

在電網失電的情況下，分布式電源未能夠及時與電網斷開連接，會形成孤島狀態，這種狀態可能造成分布式電源不可控、電網恢復時的電壓和頻率不匹配等問題。防孤島裝置通過實時監測電網狀態，一旦檢測到電網斷電，能夠在規定的時間內迅速切斷分布式電源與電網的連接，同時，防孤島裝置還具有多種保護功能，如高頻、低頻、過電壓、低電壓保護等，能全面保障電力系統的穩定運行。

3）故障解列裝置

裝置能夠監測電網的實時狀態，一旦檢測到異常或故障信號，如短路、過載等，它會立即啟動，將故障儲能單元或設備與電網斷開。既能防止故障設備對電網造成進一步損害，也確保其他正常運行的儲能單元繼續供電，保障用戶的電力需求。

2.2. 電能質量在線監測裝置

電能質量在線監測裝置能夠實時監測儲能站接入電網后的電能質量，包括電壓偏差、頻率偏差、諧波含量、三相不平衡度等關鍵指標。通過高精度的測量與分析，它能夠及時發現電能質量問題，如電壓波動、諧波污染等，為運維人員提供及時的告警信息，此外，電能質量在線監測裝置的數據記錄功能還可為后續的故障排查和電能質量治理提供有力支持。

2.3. 調度自動化設備

1）縱向加密裝置

縱向加密裝置采用先進的加密技術來確保信息在傳輸過程中的機密性和完整性。裝置具備高度的靈活性和安全性，可以根據不同需求定制加密算法和密鑰管理機制，有效應對各種安全風險。

2）遠動網關

遠動網關位于變電站的站控層，集成了變電站與主站系統之間的通信功能，能夠實現變電站遠動數據的直采直送，提供數據、模型和圖形的采集、存儲、處理和傳輸服務。此外，遠動網關采用了先進的安全技術，如網絡隔離、數字證書、防火墻和數據加密等，確保通信的機密性、完整性和可靠性，是保障電網安全穩定運行的重要設備之一。

3.系統結構

本項目系統結構采用分層分布式架構，旨在高效、穩定地滿足現代工業自動化的需求，為企業提供強有力的技術支持。系統主要分為三個核心部分：站控層、通信層和設備層。

站控層負責集中監控系統的運行狀態，并允許操作員實時獲取系統信息，進行深度的數據分析和處理。

通信層是系統內部信息傳遞與數據交換的橋梁，支持多樣化的網絡拓撲結構，并能根據實際應用場景的需求和規模進行靈活配置，確保所有設備和系統組件能夠無縫連接、協同作業。

設備層作為系統的基礎執行單元，包含了各種關鍵的硬件設備。這些設備不僅負責實時采集現場數據，還能根據來自上級（站控層）的指令執行精確的控制操作。

圖3.1系統拓撲圖

項目配置設備清單如下表所示：

表3.1 方案設備列表

                   4 現場圖片

5. 系統功能

5.1.實時監測

系統可以直觀的展示新建儲能站及10kV開閉所的一次系統圖，實時顯示采集到的各類數據，包括儲能站開關柜的電壓、電流和功率等關鍵參數，儲能箱內空調的運行狀態和室內外溫濕度，以及變流器升壓艙和開關柜內斷路器、手車的分合狀態等。

圖5.1 實時監測界面

5.2.網絡拓撲

系統可以實時監視新建儲能站及10kV開閉所內接入系統的設備通信狀態，能夠顯示完整的系統網絡結構；可在線診斷設備通信狀態，發生網絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。

圖5.2 網絡拓撲界面

5.3. 直流屏監測

直流屏負責將交流電轉換為滿足各類電壓和電流要求的直流電源，以確保微機保護、自動化裝置等二次設備的正常運行。系統通過監測直流屏的模擬量參數和開關量狀態，能夠有效監測和預防直流系統的潛在故障，保障儲能系統的穩定供電，同時提高儲能站的運維效率。

圖5.3 直流屏系統

5.4. 調度上傳

采集到的儲能站信息通過VPN接入新一代系統安全接入區，再經無線上傳寧波調度中心；同時系統將數據轉發上傳至客戶云平臺，實現數據的遠程集中管理和分析，提升儲能站的運行效率和安全性，增加運維效率。

圖5.4 數據轉發

6.  結語

隨著全球能源結構的轉型，用戶側儲能項目在推動可持續發展目標的實現中正扮演著愈發重要的角色。儲能系統的主要功能是幫助用戶平衡用電負荷，同時有效降低用戶電費支出，在電價波動較大的市場環境中為用戶帶來顯著的經濟利益。此外，用戶側儲能還可以根據負荷預測和可再生能源發電情況，動態調整儲能設備的工作狀態，增強整體電力系統的靈活性和穩定性。在新建用戶側儲能電站中，引入電力監控系統不僅提升了系統的管理水平，也為可再生能源的高效利用奠定了堅實基礎。監控系統可以及時識別潛在的故障風險，并通過預警機制采取相應的防范措施，此外，還可以優化儲能電站的運行策略，提高能量利用效率。

作者介紹：

安躍強，男，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為為智能電網供配電。