储能监控系统设计

1、储能监控系统（SCADA）设计集装箱监控系统主要管理配电接入系统计量电表、用户负荷母线采集电表与 储能系统各组成设备，对其进行调节控制和相关运行参数的采集。本集装箱储能系统的SCADA监控系统由通讯管理机、服务器、工控机、交换 机、串口服务器、遥信模块、BSMU及相关通信辅件组成。1 SCADA性能指标1）硬件性能表1 SCADA硬件性能序号项目参数/单位备注1系统总体平均无故障时间MTBF N20000h2系统年可用率 99.9 %3系统使用寿命 10年4CPU负载正常状态下 30%,事故 情况下10s 50%运行标准软件5网络负载正常状态下 20%,事故 情况下10s 40%2）系统性能表

2、2 SCADA系统性能序号项目参数备注1电压/电流W 0.2%依赖于PCS/BMS2功率W 0.5%依赖于PCS/BMS3遥信正确有效率N 99.99%4事故报警正确率=100%5遥控遥调正确率：=100%6遥控命令执行时间W3s7遥测数据扫描周期15s用户可调8计算机通信实时数据同步W 2s9事故反演记录时间560min用户可调10热/备计算机的切换时间W 10s11事故报警正确率=100%2 SCADA功能特点1）监控系统支持windows平台。2）监控系统所采用机架式设备。3）监控系统可设置调度系统与监控系统控制储能系统的优先级。4）在线设置系统参数（对设置参数进行合理性检查，有相应的参

3、数对照表）。5）接收并执行上层调度系统对储能系统的启动/停止指令及功率下发指令。6）监控系统能够控制系统的运行，包括开/关机，及根据变流器通信协议 定义的功率，电压，电流指令的下发，并且需清楚逐步下指令的步骤与 当前状态，防止误操作。7）数据采集：采集电池管理系统的各组电池的总电压、电流、平均温度、SOC、SOH、 充放电电流和功率限值、单节电池电压、单节电池温度、各节电池的均 衡状态、故障及报警信息、历史充放电电量、历史充放电电能、容量、 可充电量、可放电量、充放电次数等常用信息并进行显示。采集并显示PCS系统的相关参数，包括：直流侧的电压/电流/功率 等、PCS的三相有功功率、无功功率、三

4、相电压、三相电流、功率因素、 频率、IGBT温度、RC滤波器温度、运行状态、报警及故障信息等常用 信息，以及日输入电量、日输出电量、累计输入电量、累计输出电量等。采集储能系统的各个状态量，包括主回路状态（开关、事故跳闸信 号、保护动作信号、异常信号）。8）数据处理：实时数据显示处理功能采集智能电表、PCS系统、测控装置的电能质量数据，进行统计分析 和显示。监控系统能够对采集数据进行合理性检查、限值告警。9）数据存储：将采集到的数据存储于配套数据库中，数据颗粒度做到分等级存储，重要信息秒级存储，储能系统整体信息分钟级存储。10）报表功能：统计储能系统的工作情况和用电量情况，统计用户的月使用 电量

5、，显示历史状态数据及曲线并具备数据及报表下载功能。11）告警功能：收集整个系统的事件记录信息及报警信息（包括历史信息）并 进行显示。当系统所采集的模拟量发生越限、数字量变位以及网络通讯 状态自诊断故障时，监控系统会自动弹出告警窗口，并改变报警的颜 色不断闪烁，通知操作员有情况发生。该窗口保持在画面的最上层，直 到操作员进行了处理。12）监控系统主机可查询储能系统中配备的视频录像机存储的视频画面，并 可通过KVM将视频画面显示在监控系统显示器中。13）监控系统提供权限管理，不同权限可以浏览或下载不同范围内的页面（数据、表格、图形、资料）；在多层架构的储能系统中，上层监控系 统显示整体储能系统的界

6、面，集装箱内部就地监控系统只显示本集装箱 内部储能系统界面，在单层架构的储能系统中，只存在就地监控系统。14）系统管理：监控系统能够监控整体系统的电气一次接线，并形成一次接线图界 面，关键位置开关达到可视可控。监控系统能够监控整个储能系统（各控制单元和服务器）的网络运 行状态，显示整个系统结构架构拓扑图及基本信息，在系统出现异 常时能够在系统拓扑图中做出相应显示。监控系统能够监控整个储能系统的各控制单元的运行状态，在出现 异常时能够在系统拓扑图中显示出来。 通过服务器自身管理工具，能够监控整个系统中的各服务器及其应 用软件的运行状态（网络、CPU负载率、硬盘剩余空间等）并报警。15）具有检测控

7、制UPS的功能。16）具有复位清零的功能。3储能集装箱SCADA系统整体拓扑图1 SCADA系统拓扑表3 SCADA系统主要硬件说明序号设备说明1调度系统整合多方信息，向集装箱储能系统下发控制指令2测控装置实时监测用户负荷，将信息传递至集装箱监控系统3计量电表计量集装箱储能系统的充放累积电量，将信息传递至集装箱监控系统4配电柜可接收控制命令，对储能系统与电网的连接进行开与合控制。5监控系统集装箱内部设备的数据米集与监控，由通信管理机、服务器、 工控机、交换机、串口服务器、显示器、遥信模块及相关通 信辅件组成。6通信管理机运行规约连接模块，与储能系统各设备实现信息交互7服务器功能：1）客户端指令

8、响应2）数据米集、存储及处理3）策略控制4）事件记录8工控机功能：1）承接组态软件2）数据采集、上传及转发至服务器及协同控制装置3）策略控制9交换机功能：通信物理链路，实现数据交换。10串口服务器功能：转换“辅助系统”的状态数据，反馈到监控系统中。1）空调的开关，调温，及完全断电（二次开关实现）2）上传配电柜各个空开信号3）上传U PS内部电量信息等4）接入电表、BSMU等设备11遥信模块功能：1）反馈各个设备状态，将相关数据到串口服务器；2）读消防I/O信号，并转发给到上层（关机、事件上报等）3）采集浸水传感器信息，并转发给到上层（浸水信号接通事件上报）4）读取门禁程传感器信息，并转发给到上

9、层（门禁事件上报）12BMS功能：1）负责管理电池系统单元中的全部BCMU。2）上报全部电池模拟量采集的信息，并在电池系统异常时上 报告警。13显示屏功能：显示信息。注：所有设备IP是固定的。表4监控子系统硬件接口说明序号信号说明1消防-I/O功能：消防检测，开关信号输入到辅助子系统中。接口：干接点，消防状态，开关量信号Input（4输入接口，分1, 2, 3级消防信号及消防自检信号（预留）信号：Logic 0: 0 VDC （一级消防和二级消防）；Logic 1: 24 VDC （三级消防联动信号）2浸水-I/O功能：对集装箱内有无浸水进行检测，开关信号输入到 辅助子系统中。接口：干接点，开

10、关量信号（二线制）（箱内地板），提供输入接口，2个（设备有相应的无源常开干接 点）。信号：Logic 0: 0 VDC3门禁程-I/O功能：对集装箱门禁状态检测，开关信号输入到辅助子 系统中。接口：干接点，开关量信号，接近开关（三线制，箱门），提供输入接口，接近开关（箱门2）（PNP-常闭）。信号：Logic 1: 24 VDC4空调功能：调节集装箱内部温湿度 接口：输出RS485接口；5电表功能：用户侧配电室计量电表与用户负荷计量电表进行通信接口：输出RS485接口6UPS功能：不间断电源，在配电柜无法给各个辅助设备供电 的情况下，给监控主要硬件设备和BMS系统设备供电。接口：输出RS485

11、接口注：以上I/O满足辅助子系统功能需求输入：干接点：Logic 0: short to GND, Logic 1: open湿接点：Logic 0: 0 3 VDC, Logic 1: 10 30 VDC (DI COM to DI) 输出：On状态电压：24 VDC 200 mA/点。表5集装箱对外通信端口信号速率/协议类型说明以太网/相关规范及标准超5类屏蔽网线数据米集通道RS485/相关规范及标准屏蔽层的双绞线与用户负荷计量电 表进行通信4监控柜内部通信拓扑图2监控系统内部通信接口拓扑表6监控柜信号说明信号速率/协议类型说明RS485#19600bps/ Modbus-TCP双屏蔽层的

12、双绞线与用户负何计量电表进行通信RS485#2/39600bps/ Modbus-TCP双屏蔽层的双绞线空调系统控制，数据/状态上传RS485#49600bps/ Modbus-TCP双屏蔽层的双绞线控制指令，信息上传RS485#59600bps/ Modbus-TCP双屏蔽层的双绞线控制指令，信息交互RS485#69600bps/ Modbus-TCP双屏蔽层的双绞线控制指令，信息交互RS485#79600bps/ Modbus-TCP双屏蔽层的双绞线变流器与电池信息的监测与控制RS485#89600bps/ Modbus-TCP双屏蔽层的双绞线BSMU运行状态/数据互交（数据米集）Ethe

13、rnet1-1/相关规范及标准超5类屏蔽网线PCS运行状态/数据互交（数据米集）Ethernet1-2/相关规范及标准超5类屏蔽网线串口服务器运行状态/ 数据互交（数据采集）Ethernet1-3/4/5/相关规范及标准超5类屏蔽网线视频信息上传Ethernet2-1/相关规范及标准超5类屏蔽网线服务器数据交互Ethernet2-2/相关规范及标准超5类屏蔽网线工控机组态信息交互Ethernet3-1/相关规范及标准超5类屏蔽网线集装箱数据输出接口5电池系统内部监控通信拓扑监控系统电池系统内部均为CAN通信。具体通信拓扑如图4-5所示。BMU1.2BMU8.2BCMU#1埼断器%主接触器BCMU#2埼断器 %主接触器BCMU#8电池簇1.12并8串电池簇1.22并8串电池簇1.3BMU2.1BMU2.2BMU2.3电池簇2.12并8串电池簇2.22并8串电池簇2.3BMU8.1电池簇8.12并8串电池簇8.22并8串电池簇8.32并8串电池簇1.282并