CN112953599A - 一种具有电力宽带载波功能的储能接入终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有电力宽带载波功能的储能接入终端。本发明储能接入终端的载波通信接口模块使得在低压配电网中储能装置通过所分布式的储能接入终端进行本地能量管理控制，同时通过电力线宽带载波通信获取低压配电网安装的低压回路测控终端台区关键监测节点的运行数据。本发明的储能接入终端在实现储能系统就地运行控制功能的基础上，还能利用电力宽带载波通信实现对智能断路器和低压回路测量终端采集电气信息的接入，为储能系统运行控制兼顾整个台区运行提供数据支撑。

Description

一种具有电力宽带载波功能的储能接入终端

技术领域

本发明涉及低压配电领域，具体涉及一种具有电力宽带载波功能的储能接入终端。

背景技术

储能是构建“清洁低碳、安全高效”能源体系的关键支撑技术和重要组成部分。在能源清洁转型背景下，配电网高质量发展面临高供电可靠性、高资产利用率、高比例可再生能源接入、高新增充电负荷等挑战，虽然配电网投资力度逐年加大，但是局部配电网薄弱问题普遍存在，周期性和短时性供电容量不足、可靠性不高、电能质量问题等依然是用户投诉重点。储能技术作为一种新兴的技术手段，储能系统在配电网局域调峰、延缓配电设施扩容升级、提高供电可靠性、改善电能质量等方面的作用和价值潜力越来越受重视。在改善电能质量方面，储能系统变流器具备四象限运行能力，能够实现有功和无功的解耦控制，可以根据台区负荷变化，快速调节储能系统出力，从而达到优化潮流分布、改善台区电能质量的目的，相比传统方式，储能单元结合电力电子技术，可以同时满足电压越限控制、三相不平衡治理、功率因素调节等多种应用需求，同时还可以平滑分布式新能源发电功率波动，减少分布式新能源接入对台区供电电能质量的影响。在提升供电可靠性方面，储能系统可以发挥削峰填谷作用，降低配变在高峰时段的负载率，降低配变安全运行风险，同时，储能系统还可以发挥备用电源作用，减少台区停电时间，提升台区用电可靠性和供电服务能力。同时，在配电网局域调峰方面，多点分散的台区储能装置，可以在高峰或尖峰负荷时段缓解负荷供入阻塞问题，延缓配网扩容升级，提升电网投资经济性。

现有低压配电台区的电能质量问题往往多靠近用户端，即发生在低压馈线分支点或末端。受限于低压配电台区通信基础条件较差，建立覆盖整个配电台区的数据监测网络存在较大工程实施难度，且成本相对较大。当前，智能配电台区发展趋势是配置智能电表、智能开关和低压回路测控终端，这些智能设备是电力物联网的底层支撑设备，通常采用基于电力宽带载波的方式实现台区多点运行状态的实时监测，但这些数据往往与台区储能系统的运行控制缺少交互。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种具有电力宽带载波功能的储能接入终端和配电方法。为实现本发明的目的，本发明的技术方案如下。

一种具有电力宽带载波功能的储能接入终端，包括：CPU模块、宽带载波通信接口模块、交流采样模块、直流采样模块、开入开出模块和通信模块；

CPU模块与宽带载波通信接口模块、交流采样模块、直流采样模块、开入开出模块连接；CPU模块用于根据接收到的远程主站的控制指令，以及对储能接入终端的运行监控和通信管理；开入开出模块用于控制开关或继电器状态，以及获取设备运行状态；

交流采集模块和直流采集模块分别用于对外部交流电压和电流、直流电压和电流进行信号采集和处理；

载波通信接口模块使得在低压配电网中储能装置通过所分布式的储能接入终端进行本地能量管理控制，同时通过电力线宽带载波通信获取低压配电网安装的低压回路测控终端台区关键监测节点的运行数据；

储能接入终端基于运行数据数据分析供电电能质量水平，并通过分析结果实时调整储能系统或装置输出有功和无功功率，在低压配电台区削峰填谷和电能质量治理。

优选的，储能接入终端将所收集到的数据和信息通过既定的数据流设计写入不同的寄存器，实现储能系统内数据信息的整理与合并，并可以依据与远程平台通信协议，将不同寄存器内的数据以点表的形式，通过通信功能组件发送至远程管理平，实现台区分布式储能系统运行数据的标准化转发与接入。

优选的，宽带载波通信接口模块包含微控制器、信号处理单元、耦合电路、电力线接口电路，微控制器连接信号处理单元，信号处理单元连接耦合电路，耦合电路与电力线接口电路连接，电力线接口电路包括接收电路和发送电路，信号处理单元包括发送信号放大和调制解调电路，信号处理单元用于信号的调制解调，电力线接口电路用于将调制解调后的信号和电力线耦合。

相对于现有技术，本发明的有益技术效果在于：本发明的具有电力宽带载波功能分布式的储能接入终端在实现储能系统就地运行控制功能的基础上，还能利用电力宽带载波通信实现对智能断路器和低压回路测量终端采集电气信息的接入，为储能系统运行控制兼顾整个台区运行提供数据支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为具有宽带载波通信接口模块的储能接入终端示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本实施例的具有宽带载波通信接口模块的分布式的储能接入终端原包括：CPU模块、宽带载波通信接口模块、交流采样模块、直流采样模块、开入开出模块和通信模块；CPU模块与宽带载波通信接口模块、交流采样模块、直流采样模块、开入开出模块通过内部总线进行信息交互；CPU核用于根据接收到的远程主站的控制指令和终端的运行监控数据，按照软件设计的储能装置运行控制优化策略和算法，进行储能装置的运行参数计算和相应的逻辑控制，同时还能对储能接入终端进行通信管理和协议转换，对外进行通信、运行数据查询和显示。交流采集模块和直流采集模块分别是对外部交流电压和电流、直流电压和电流进行信号采集的接口和数据处理模块。开入开出模块是数字信号的输入、输出接口模块，可用于控制开关或继电器状态，获取设备运行状态。通信模块包括与外部通过串口和网口等接口形式进行数据交互的通信接口。

本实施例的分布式的储能接入终端的显著特点是具有宽带载波通信接口模块，基于该带载波通信接口模块，可以使得在低压配电网中，储能系统或装置可以通过所述分布式储能接入终端进行本地能量管理控制的同时，通过电力线宽带载波通信获取低压配电网安装的低压回路测控终端台区关键监测节点的运行数据，基于该数据，分布式储能接入终端内置的控制算法可以分析整个台区供电电能质量水平，并通过分析结果实时调整储能系统或装置输出有功和无功功率，达到对台区电能质量进行快速治理的效果，从而发挥储能在低压配电台区削峰填谷和电能质量治理的双重作用。

分布式储能接入终端通过数字量采集接口、模拟量采集接口、RS232通信接口、RS485通信接口、网络通信接口等实现对低压配电台区储能系统开关设备、交直流侧电压电流、空调设备、消防设备、电池管理系统、储能变流器和保护单元的信息和数据采集，通过一台设备集成多种接口实现底层多类不同通信规约设备的通信互连，分布式储能接入终端将所收集到的数据和信息通过既定的数据流设计写入不同的寄存器，实现储能系统内数据信息的整理与合并，并可以依据与远程平台通信协议，将不同寄存器内的数据以点表的形式，通过通信功能组件发送至远程管理平，实现台区分布式储能系统运行数据的标准化转发与接入。

具体地，电力线宽带载波通信接口模块包含主芯片(微控制器)、信号处理单元、耦合电路、电力线接口电路等组成，微控制器连接信号处理单元，信号处理单元连接耦合电路，耦合电路与电力线接口电路连接。电力线接口电路包括接收电路和发送电路，信号处理单元包括发送信号放大和调制解调电路，信号处理单元负责信号的调制解调，电力线接口电路将调制解调后的信号和电力线耦合，实现信号在电力线上的传输，微控制器负责整个系统中任务的协调与调度。

电力线宽带载波通信接口模块将低压回路测控装置和智能断路器的采集电气信息进行解析，并将数据存入分布式储能接入终端数据存储单元。

示例性的，本实施例的宽带载波通信接口模块的分布式储能接入终端的工作流程如下：

接入终端上电后进行状态自检查，判断储能各分子系统的状态是否正常。

当各系统运行正常后，根据终端内设置的储能运行日计划曲线，给储能变流器下达启动充电或放电的遥控指令，并下达该时刻的充电或放电功率指令遥调信号。

接入终端一方面通过自带的各数据采集和通信接口实时监测各分子系统的运行数据和储能变流器交流侧电压、电流数据，另一方面实时将各种基于不同通信规约传输过来的数据进行规约转换，并进行数据存储、显示和向远程监控平台进行传输。

接入终端电力线宽带载波通信接口利用储能变流器交流测电压采集线缆，通过电力线宽带载波通信实时获取低压配电线路上安装的低压回路测控终端台区关键监测节点的运行数据，如配变负载率、三相不平衡、低电压、功率因素偏低等状态告警和实测数据。

接入终端根据接收到的关键监测节点的运行数据，计算储能系统输出有功、无功补偿值，并和储能运行日计划曲线的实时功率指令值进行叠加，并下达叠加后的功率指令值给储能变流器。

以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种具有电力宽带载波功能的储能接入终端，其特征在于，包括CPU模块、宽带载波通信接口模块、交流采样模块、直流采样模块、开入开出模块和通信模块；

CPU模块与宽带载波通信接口模块、交流采样模块、直流采样模块、开入开出模块连接；CPU模块用于根据接收到的远程主站的控制指令，以及对储能接入终端的运行监控和通信管理；开入开出模块用于控制开关或继电器状态，以及获取设备运行状态；

交流采集模块和直流采集模块分别用于对外部交流电压和电流、直流电压和电流进行信号采集和处理；

载波通信接口模块使得在低压配电网中储能装置通过所分布式的储能接入终端进行本地能量管理控制，同时通过电力线宽带载波通信获取低压配电网安装的低压回路测控终端台区关键监测节点的运行数据；

储能接入终端基于运行数据数据分析供电电能质量水平，并通过分析结果实时调整储能系统或装置输出有功和无功功率，在低压配电台区削峰填谷和电能质量治理。

2.根据权利要求1所述的具有电力宽带载波功能的储能接入终端，其特征在于，储能接入终端将所收集到的数据和信息通过既定的数据流设计写入不同的寄存器，实现储能系统内数据信息的整理与合并，并可以依据与远程平台通信协议，将不同寄存器内的数据以点表的形式，通过通信功能组件发送至远程管理平，实现台区分布式储能系统运行数据的标准化转发与接入。

3.根据权利要求1或2所述的具有电力宽带载波功能的储能接入终端，其特征在于，宽带载波通信接口模块包含微控制器、信号处理单元、耦合电路、电力线接口电路，微控制器连接信号处理单元，信号处理单元连接耦合电路，耦合电路与电力线接口电路连接，电力线接口电路包括接收电路和发送电路，信号处理单元包括发送信号放大和调制解调电路，信号处理单元用于信号的调制解调，电力线接口电路用于将调制解调后的信号和电力线耦合。

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