《EMS能量管理系统介绍》.docx

EMS^量管理系统ﻫ介绍EMS能量管理系统１引言1.2.１项目名称名称:ＥMS能量管理系统研发设备：１、ﻩ监控主机2、ﻩＥMS　Mａstｅr3、EＭSＳlave１.２．4用户1）直接用户项目完成后的直接用户为微网电站2）ﻩ潜在用户海岛、政府办公大楼、小区建筑型等是其潜在用户，也能够应用于其它储能微网项目、或并网项目1.2.5同其它系统或其它机构基本的相互来往关系随着电子技术和计算机技术，特别是电力电子技术的飞速发展，以及各类型蓄电池的成本减低和普及，微网、储能电站会有一个越来越大的市场在微网系统中,为了协调各个发电设备，需要有一个功能调度　设备完成功率分配工作本系统带有RS4８5接口，能够满足与远程监控系统接口，可实现太阳能光伏发电系统的无人值守1.2.６与其它监控系统通信通信协议:MＯDBＵS　RTU物理接口:RS-4８５1．３定义EMS能量管理系统:微网中负责管理各种发电设备、负载设备的功能调度、管理设备EMＳ上位机：EMS　Mａｓtｅr:ＥＭSSｌaｖe可行性研究的前提２．１要求2.１.1功能要求随着全球范围内能源紧缺和环境保护问题的日益突出，可再生能源的利用引起广泛的重视大规模太阳能光伏微网发电系统是充分利用太阳能的一种有效方式之一,微网系统中发电调度是系统中最核心的装置之一，直接关系到电网的稳定和太阳能的利用和转换效率,一直是人们关注和研究的热点问题之一。

能量管理单元是根据收集到的各个发电设备运行状态数据、负　载的用电数据,做出合适的判断,管理、控制各设备正常运行、保证电网稳定的装置将光伏、风电和柴油发电相结合，以获得间歇性太阳能和风能资源发电的最大化利用，同时保证能够提供持续的高质量电能供应另外，系统运行费用以及对环境的污染均降低了光伏阵列、蓄电池、风电机组、负荷、柴油发电机组是这个系统中的主要部分,如何能保证能量在这几部分中合理的分配以达到整个系统的稳定运行是建设永兴岛微电网需要解决的一个关键问题能量管理系统就是要解决光ﻩ/风/柴/储/负荷之间的配合问题，使得系统能够协调运行,既保证可再生能源的充分利用、降低柴油消耗、保护环境对ＥMS能量管理单元功能的基本要求?稳定电网:1. 协调发电、用电设备，稳定电网2. 统计用电数据3. 记录、显示电网状态控制功能：1. 接收上级指令，并作出对应动作2. 控制各个发电设备的运行3. 管理部分负载控制器显示、通信功能:1. 白带显示界面，显示各种状态、参数2. RS４85通信接口与上位机通信2．1.2技术要求１、ﻩ产品安全稳定，成本低2、在现有成熟技术的基础上进行创新，开发出具有高性能的,容量扩展容易的新产品,借鉴国内外同行同类产品的成熟技术,吸收国内同仁先进的算法和编程技巧。

3、ﻩ产品应符合相关国家或行业标准3系统设计3.1系统整体结构综合分析国内外的情况，能量管理系统上位机采用工控机作为　硬件平台工控机具有较强的抗干扰能力、外部扩展口种类多，而且开发相平台是与普通计算机相同,这样开发相对方便系统框图:3.2.1 电网３.2具体功能要求ＥMS上位机具体功能要求1、显示实时显示电网运行的数据、状态如电网频率、电压、电流、发电功率、用电功率、有功、无功等实时显示网络中设备运行状态发电设备状态数据、用电设备状态数据、PCS电池充放电状态及容量等查询显示各设备运行记录；显示数据库中记录设备的运行　数据曲线、工作状态曲线等根据曲线对电网、设备进行分析，从而制定出更好的控制策略和方法2、控制控制网络中设备的启动、停止手动控制一个或多个设备停止工作,从而能够进行检修工作手动控制PCS对电池进行充放电,电池活化处理以及电池检测等工作手动控制可控负荷的工作接收上级指令或经过编辑好的控制过程,向EＭS系统发送控制指令，满足调度的要求3、ﻩ记录记录电网运行数据、状态,能够远传到远程监控中心,以便将来进行电网运行状态分析时使用记录网络中各个设备运行状态数据、运行状态能够远传到远程监控中心进行查询、显示和分析。

记录控制命令执行过程，记录远端下发的控制指令，记录向ＥMＳ系统下发的控制指令能够经过网络将数据远传到监控　中心或分析设备中，以便将来进行电网运行状态分析时使用4、数据输入编辑系统网络结构经过界面操作配置系统网络图,设备链接示意图，白动产生网络对应的数据库设备设备配置数据经过界面操作配置系统中各个设备、Slave设备的配置数据，下发的各个设备5、通信远程通信经过RS485或TCP／IＰ将EMS管理网络的数据远　传到监控中心或分析设备中,共分析人员使用与Maｓter通信向Mastｅr下发远程或界面操作产生的控制指令,接收Maｓter运行状态数据3.2.2 EMSMaster具体功能要求１、采集数据、控制设备经过采集设备（串口、ＣＡN采集）或电压、电流传感器采集电网的运行参数（电压、电流、频率等)，计算电网的有功、无功累计计算发电设备的运行数据(Ｓｌavｅ上传或外接采集设备）；采集可控负荷的状态数据根据电网数据和状态、上级的调度命令，根据设定好的调　度算法,计算出控制量,将控制量根据控制算法,细分到各个Slaｖe中，向Sｌave发送合适的控制指令监控模拟、数字输入口的状态,根据逻辑做出相对应的动作。

控制模拟、数字口的状态２、通信与上位机、上级或监控进行通信接收上级(控制）指　令，作为控制算法的输入条件管理Ｓlave查询控制管辖的Ｓlaｖｅ，判断Sｌaｖe的状态3、记录记录电网运行数据、状态,供上位机查询显示用,以便将来进行电网运行状态分析时使用记录Slaｖｅ运行状态数据,记录Slaｖe管辖设备的运行状态数据能够经过专用设备或上位机进行查询和显示记录控制命令执行过程,记录上位机、监控主机下发的控制指令，记录向Slave下发的控制指令能够经过网络将数据读入上位机或分析设备中，以便将来进行电网运行状态分析时使用3.2.3 EMＳSlavｅ具体功能要求1、ﻩ控制控制协调PCS逆变器、油机、风机、可控负荷等设备运行具有一定的白主控制功能,在满足　Master控制要求的基础上,白动分配管辖设备的工作点２、ﻩ通信与Ｍaster进行通信接收Ｍａster下发的控制指令，作出判断并执行向Mａsteｒ主动／查询报告管辖设备的运行状态与管辖设备ＰCＳ逆变器等进行通信向管辖设备发送控制指令，调节设备的运行状态接收设备的运行状态数据，向Masｔer进行报告３、记录记录Ｍａｓter下发到本Slavｅ的控制执行指令,以便将来进行电网运行状态分析时使用。

记录下发到管辖PCＳ逆变器等设备的控制命令,并记录管辖设备对下发指令执行的情况记录管辖PCS逆变器等设备运行状态及数据,同时向　Mastｅr报告设备的各种运行数据、状态、报警等3.3.1 3.3技术指标ＥMS系统技术指标EMS系统指标设备容量上位机监控平台1台Masｔer1台Slａｖe取大数重8台Slave控制设备数量4台最大控制设备数量３2台发电设备最多24台负裁取多8台控制功率最大发电功率12MＷ最大控制负载功率４MW时间响应检测控制时间<1０0ｍs(检测->　判断－>　下发命令－＞设备执行)3.3.2 ﻬEMS上位机具体技术指标EMS±位机接口RS4８5接口1　个,MODBUS、议,通信速率2４00ｂpｓ-3８４０0ｂps,默认９600bps,最大通信距离<1500m(240０ｂpｓ)ＲJ45接口1　个，１00M/10MVG服口1个,现场显示供电电压交流　220V/50HZ,直流1８－32V最大功耗120Ｗ系统参数防护等级IP20噪声<８3ｄB工作环境温度-2０C〜＋40C工作环境湿度20%－93%冷却方式风冷显小方式ＴFT触摸屏安装方式机柜、琴台EMCM求EMＣM求CｌassB软件参数操作记录数量最多1万条报警记录数量最多1万条运行参数记录数量最多１０万条操作密码保护3级无卷＇码：查询记录、报警等１级:复位报警等；现场维护人员使用2级:更改系统运行参数,控制设备；设备管理人员使用3级:配置系统等,厂家使用编辑、下载系统参数3.3.3 EMS　Ｍaｓter具体技术指标ＥMＳＭａster时间指标检测控制时间<１0０ｍs（检测->判断－>　下发命令－>　设备执行）上位机命令响应<10ms巡检Ｓlave周期<10０msﻬ接口RS48５　接口2个，MODBＵS议，通信速率ﻩ２400bpｓ－3840０bps,默认9600bps,最大通信距离　<150０m(２4００bps）RＪ45接口１个，１00Ｍ/１0MＣAIN^口2个，通信速率2Kｂps-50Kｂps,默认10Ｋbpｓ,最大通信距离　<1500m（2Ｋbps）模拟输入接口6路(电网电压、电流），4-2０mA模拟输出接口８路,４-20mA开关量输入接口1２路，无源开关量输出接口12路,无源供电电压DC18-３２Ｖ电流＜1Ａ最大功耗20W系统参数防护等级IＰ2０工作环境温度-20C〜+7０　C工作环境湿度20%－93%3.3.4 EＭSSlave具体技术指标EＭＳSlave时间指标检测控制时间<100ms(检测->判断->下发命令－>设备执行)上位机命令响应<10ｍs巡检Ｓlave周期<100ms接口ＲS4８5接口2个，MＯDBUS、议，通信速率２４00bps-38400bpｓ，默认9６00bｐs，最大通信距离<1500m(２40０bps)RJ45接口1个，1０0M/10ＭCAIＮ^口2个，通信速率2Ｋｂps-５0Ｋbps,默认10Kbｐｓ，最大通信距离＜15０0m(２Ｋｂps)模拟输入接口6路（电网电压、电流），4－20mA模拟输出接口8路,４-20ｍA开关量输入接口12路，无源开关量输出接口１２路，无源供电电压DC１８－3２Ｖ电流<1A最大功耗20W系统参数防护等级IP20工作环境温度-２０C　〜＋７０C工作环境湿度２０％-９3%4技术路线4.1开发环境4.1.1 ＥMS上位机方案1:米用组态软件开发。

优点:开发相对简单，速度快，维护方便缺点：软件部署需要购买版权方案2:采用通用软件开发,例如ＶC++/QＴ之类优点：部署软件不需要额外费用缺点：开发复杂，对人员技术水平要求高，维护相对困难4.1.2 EMＳ　Mａster、EＭSＳlave米用C语言实现开发环境采用ＩAR　forAＲＭ４.2软件流程主控软件主要由主程序和通信程序两部分组成,主程序流程图如图3ａ所示,通信程序流程图如图3ｂ所示图3a主程序流程图图3b中断子程序流程图6投资及效益分析１）2)符合国家新能源政策和财政部太阳能光电补助范围，能够申请国家科技项目，获取国家资助；3)ﻩ本能量管理单元开发完成后，经过适当改造，。