专利名称：一种对储能设备系统进行管理的系统和管理的方法
技术领域：
本发明涉及对储能设备系统进行管理的系统和管理的方法。
背景技术：
在电力系统中，储能设备是指利用分布在客户端的各种电能存储装置，包括锂离子交换电池、飞轮储能、电容储能等，将电能转换成其他能源，并在必要时重新转换成电能，通过智能管理系统进入电网。储能设备的概念是随着分散的小型电能储存装置的发展而提出的。随着新能源产业的发展和用户自备电源的增加，包括锂离子交换电池、飞轮储能、电容储能等储能设备有了较大的增长。如果大量储能设备直接并入配电网，将给电网调度运行带来一系列新的问题 储能设备在电网发生故障时将立即退出运行；储能设备将间歇性地影响周边用 户；使得配电网电压调整复杂化；容易产生大量谐波，影响该区域的电能质量；给继电保护整定带来困难。为了解决上述问题，通过把储能设备和负荷一起组合为配电子系统，对储能设备进行系统的监控，可以有效降低分布式放电带来的不利影响，同时发挥其积极作用。储能设备监控系统对微电网运行状态进实时监视，包括微网系统频率、微网入口的电压、大网上下网功率，并实时统计微网总放电出力、储能剩余容量、微网总有功负荷、总无功负荷、敏感负荷总有功、可控负荷总有功、完全可切除负荷总有功，监视微网内部各断路器开关状态、各支路有无功功率、各设备的报警、微电网运行状态等实时信息，实现整个微电网的实时监控和统计。储能设备监控系统采用三层控制体系，即分别从储能设备就地控制层、微电网集中控制层、配电网调度层三个层面进行微电网全面的控制，分布式储能、其他供能系统的实时运行监控及其双向潮流微电网不同状态下(并网/离网/并离网过渡)稳态、暂态运行控制，同时也包含分布式储能、其他供能系统的双向潮流微电网能量平衡控制、经济运行优化等功能。
发明内容
为解决需要将各类分布式储能设备接入电网，同时储能设备稳定性较差、电力用户对供电质量要求较高的技术问题，本发明提供了一种对储能设备系统进行管理的系统和管理的方法。解决上述技术问题的技术方案是
一种对储能设备系统进行管理的系统，包括
一设备监控模块，用于监控整个储能设备系统；
一异常监视模块，用于监控储能设备系统的运行状态；
一储能设备接入模块，用于分析处理客户侧储能设备系统的智能调配；
一就地控制管理模块，用于在各现场控制管理储能设备系统；一集中控制管理模块，用于在控制中心集中管理整个储能设备系统的运行。对储能设备系统进行管理的方法包括
通过集中控制管理模块显示储能设备系统拓扑图、异常状态的步骤；
通过设备监控模块监控整个储能设备系统，并将监控的结果传送给集中控制管理模块中的步骤；
通过异常监视模块监控储能设备系统运行状态，并将储能设备系统的运行状态传送给集中控制管理模块中的步骤；
对储能设备系统进行控制的步骤。本发明提供了一种高效、易用、可靠的储能设备管理的系统和方法，提高储能设备 的可靠性，精确掌握每个能源接入点的运行情况，对储能设备进行精细化管理；本系统和方法可使储能设备系统更加可靠，同时又可提高储能设备接入的经济效益，减少线路损耗；本系统和方法又有利于社会的科学用电，节能减排。
图I为本发明管理方法的流程图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。在本发明实施例中，通过对储能设备系统中的各类设备进行统一管理，通过将锂离子交换电池、飞轮储能、电容储能、并离网控制器、微电网负荷控制器、储能设备控制器、有线网络、无线网络、主站软件系统等进行有序管理，互相协作，实现完整的储能设备控制的系统。该对储能设备系统进行管理的系统包括一集中控制模块、一设备监控模块、一异常监视中心、一储能设备接入模块和一就地控制模块。 该集中控制模块包括数据库系统和应用软件，利用智能分析软件，分析整个储能设备系统的分布图、拓扑图和各配电子系统的接线图、设备状态等；并根据收集到的实时数据和历史数据，分析出各储能点的储能和放电趋势；根据其他相关系统提供的资料，分析本地区的用电趋势和用电预测，为储能设备系统的调度提供参考方案。调度方案经过调整和确认，经过加密后传送给该设别监控模块。该设备监控模块采用获取到得到的控制指令，以密文的方式，安全可靠的传输给异常监视模块，并通过异常监视模块获得整个系统的异常事件，通过专用通道上报给集中控制模块，并以声光等方式通知维护人员。异常监视模块根据预先设定的规则，对储能设备系统范围内的各类设备进行异常监视，对各放电设备、储能设备的逆向运行、超负荷运行、功率因数异常、电压异常等情况进行实时监视；并根据移动通讯领域通行的MD5/SHA1加解密算法，对监视指令进行加密和解密。该就地控制模块包括至少一并离网控制器模块、一微电网控制器模块及一电源控制器模块。该并离网控制器模块接收到正确的控制指令后，对并离网进行开电/断电的操作，以启动其运行或停止其运行。该微电网控制器模块2采用标准的电力调度指令，对锂离子交换电池、飞轮储能、电容储能等设备进行开关控制，以满足微电网运行的就地平衡和整体平衡，保证电能质量的稳定。该电源控制器模块根据预先设置的规则和集中控制模块的指令，根据当地电力公司的分时电价政策，控制储能设备进行错峰平谷，以充分利用分时电价的优惠政策，均衡社会用电负载，减少电能损耗，使电能供应在时间上保持平衡。如图I所示，对储能设备系统进行管理的方法包括
通过集中控制管理模块显示储能设备系统拓扑图、异常状态的步骤。通过设备监控模块监控整个储能设备系统，并将监控的结果传送给集中控制管理模块中的步骤。通过异常监视模块监控储能设备系统运行状态，并将储能设备系统的运行状态传送给集中控制管理模块中的步骤。 对储能设备系统进行控制的步骤。其中，设备监控模块负责监控所有储能设备系统的运行情况，包括放电有功功率、无功功率、功率因数、电压和电流。异常监视模块对储能设备的运行状态进行实时监视，包括系统频率、微网入口电压、上网功率、下网功率，异常监视模块实时监控各个储能设备系统接入点，一旦发现异常即向集中控制模块报告。对储能设备系统继续拧控制的步骤包括
步骤S101，集中控制管理模块分析用电需求；
在此步骤中，根据预先设置的规则，从电力系统的负荷管理系统、需求侧管理系统、营销自动化系统等获得用电数据，并收集天气预报、重大活动、节假日等各类信息，对地区范围内的用电趋势进行分析和预测，为储能设备的调度提供参考依据。步骤S102，集中控制管理模块生成调度方案；
在此步骤中，该集中控制管理模块根据历史用电曲线、近期负荷预测、以及储能设备的接入点位置、放电设备功率、一次能源类型等，自动生成调度方案，并可由管理人员对调度方案进行修正。
步骤S103，设备监控模块传输调度指令；
该集中控制模块将生成的调度方案通过有线或无线网络传输给设备监控模块模块，信号的传输进入储能设备专用通信网络。该集中控制模块利用了先进的软件技术和数据库技术，以高效、并发的处理大批量用户的并发使用。该网络控制模块为多用户共享，可充分利用网络的传输带宽，最大限度的减少系统建设的投资。集中控制模块利用有线或无线网络，连接到设备监控模块，将控制指令以密文的方式进行发送，设备监控模块将调度方案以密文的方式发送给异常监视模块；异常监视模块将信号传入到能设备接入模块。发送指令时，可以采用各类通道，包括光纤、拨号、载波、2G无线网络、3G无线网络等。在这些网络的上层，集中控制模块建立socket连接，采用http协议进行传输，保证传输方式的可靠性和易维护性。储能设备系统的管理系统在通讯通道上，跨越三大网络，即无线网络、有线网和电力网，将三者紧密联系，同时又各有分工。在控制指令从集中管理模块传出时，信号为局域网的方式；在进入设备监控模块后，信号在光纤、拨号、载波、无线网等介质上传输；在进入储能设备接入模块后，信号在电力网络上传输。正因为如此，系统在信号传输的可靠性、安全性上做了特别的处理，包括自动选择最优的通道、对信号报文进行加密、对使用者身份进行严格认证、对电力载波信号进行CRC校验等，从而保证控制信号能准确、安全的传输，避免信号丢失、误传，避免非法用户的使用。本发明在系统构架与网络组织方式上具有一定的前瞻性，通信手段上无线通信网络和有线通信网络的结合，以保证系统的先进性和投资的有效性。本发明的系统设计体系不仅可以采用目前广泛使用的GPRS和CDMA，而且可以使用3G通信，包括TD-CDMA、CDMA2000、WCDMA 等。在整个数据通信过程中采用TCP/IP通信协议，可屏蔽各种中间层协议，从该集中控制模块10到该就地控制模块14的通信可以在广域网中数据的传输。由于采用基于J2EE构架的数据WEB服务方式，可避免直接利用底层的Socket通信，符合HTTP1. I和DATAService的相关国际标准，传输的数据能有效通过广域网中的各种安全设备，同时数据经过数字签名，本身的安全性和完整性也得到了保证。数据并发传输解决方案数据的并发传输是一般的网络应用系统的一大瓶颈，由于在实际应用中一个大的系统有数目巨大的基层应用，保证高传输成功率的前提是解决并发传输的通信阻塞。本发明采用J2EE+Web服务构成，即企业级的基于J2EE构架基础的数据采集和数据服务发布软件构架，该系统能支持高强度的数据并发传输和数据服务，支持海量数据查询，具有极高的实用性。其中包含有四大核心技术
I、J2EE连接体系J2EE连接体系提供了 J2EE应用和企业内存在的EIS系统集成的标准框架。2、JMS (Java信息服务)Java信息服务是一个支持企业通信系统的标准编程接口，目的在于提供一个跨越不同类型通信系统的公共接口。Java应用程序利用JMS API和企业的通信系统连接后，应用程序就能利用通信系统提供的功能创建和发送消息，达到和其它应用系统异步通信的目的。3,JDBC API:它是和关系型数据库系统集成的标准接口。应用程序用这个接口获得数据库连接、查询数据和执行其它的数据库功能。4、Web Services :允许EIS提供一些服务访问点，新的应用通过这些点可以获取数据，也可以提交数据。
步骤S104，就地控制管理模块验证安全性；
该就地控制模块根据预先设定的规则，对控制指令进行解析；并根据通讯领域通行的MD5/SHA1加解密算法，对指令进行解密；根据操作者输入的信息，验证其合法性，检查是否具有控制能源设备的权限，如果不具备权限，则通过网络向操作者返回拒绝控制的信号，如果验证通过，则生成实际控制指令，发送给各类控制器。步骤S105，驱动储能设备接入点；
该储能设备接入模块13可采用多种方式进行通讯，包括光纤、拨号、低压电力载波、小无线网络、WIFI网络等，可充分适应各种环境，利用已有网络通道。就地控制模块在获得室内控制模块发出的指令后，即进行解码运算，将数字信号转换成控制开关所需的模拟信号。其中模拟信号为自动选择的频段，以防止多个模块之间互相干扰。步骤S106，控制储能设备系统开关；、在此步骤中，该并离网控制器、微电网控制器根据控制信号，对储能设备进行开电/断电操作，最终实现储能设备的控制。对于控制的结果，分为成功和失败两种情况，模块在做标记后产生信号，返回给储能设备接入模块。电源接入模块根据返回结果，通过原先的网络途径，返回给集中控制模块，通知操作者。在本发明中，该方法可以通过通信网络监控每台储能设备的运行参数，包括直流电压、电流、功率；交流电压、电流，储能设备内温度，时钟、频率、功率因数，当前放电功率，日放电量、累计放电量，日放电功率曲线图。本发明储能设备系统的管理系统利用先进的通信技术、计 算机及网络技术，为储能设备接入、各类分布式电源点接入提供了一个切实可行的解决方案。它可以充分利用各类通讯介质，使管理者可以随时随地的掌握每个储能设备的储能量和每个储能设备的储存电量等信息，可以对储能设备进行系统、全局控制，也可以设定调度方案，对各电源点进行错峰平谷，降低能源消耗，提高供电质量。本发明的应用对象主要为电力负荷峰谷差异较大,并且对电能质量要求较高的地区。由上述可知，本发明基于光纤、电力载波、小无线、WIFI、3G等通信方式来传递数据；并基于J2EE构架的数据服务，解决并发传输瓶颈问题，提供强大的基于J2EE的WebData Service的数据服务和数据验证。采用本发明，可使储能设备监控系统的运营成本极大的降低，可靠性和安全性得到极大的提高，使系统真正具有实用性，提高最终储能设备的放电管理自动化水平，促进供电、配电、用电各方的有序发展。综上所述，本发明解决了现有技术中所存在的既要将各类储能设备接入电网，又要解决通讯方式复杂，能源稳定性较差、对供电质量要求较高等矛盾问题，同时解决当设备数量庞大时易引起网络阻塞的问题。对现场设备，在通过网络发送控制指令前，先对控制指令进行密码验证和MD5/SHA1加密处理，在整个传输过程中均用密文方式，并充分利用光纤、3G网络、WiFi、局域网等通道，从而充分利用网络资源，避免网络阻塞，同时充分保证控制指令的完整性和安全性。其中，主站系统采用J2EE + WebService的方法，用Weblogic中间件系统，可同时支持1000 3000个能源设备的接入，适应国内所有地区的储能设备管理。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种对储能设备系统进行管理的系统，其特征在于，包括 一设备监控模块，用于监控整个储能设备系统； 一异常监视模块，用于监控储能设备系统的运行状态； ー储能设备接入模块，用于分析处理客户侧储能设备系统的智能调配； 一就地控制管理模块，用于在各现场控制管理储能设备系统； 一集中控制管理模块，用于在控制中心集中管理整个储能设备系统的运行。
2.如权利要求I所述的对储能设备系统进行管理的系统，其特征在于进ー步包括一断路器和无功功率监视模块，该无功功率监视模块利用有线或无线传输方式对断路器进行远程监控，对电力线路无功功率进行实时监測。
3.如权利要求I所述的对储能设备系统进行管理的系统，其特征在于该设备监控模块适应各种不同的物理通道，包括有线局域网、无线网络或互联网。
4.如权利要求I所述的对储能设备系统进行管理的系统，其特征在于该异常监视模块适应多种物理通道，包括载波通讯、室内小无线或ZigBee。
5.一种对储能设备系统进行管理的方法，其特征在于包括 通过集中控制管理模块显示储能设备系统拓扑图、异常状态的步骤； 通过设备监控模块监控整个储能设备系统，并将监控的结果传送给集中控制管理模块中的步骤； 通过异常监视模块监控储能设备系统运行状态，并将储能设备系统的运行状态传送给集中控制管理模块中的步骤； 对储能设备系统进行控制的步骤。
6.如权利要求5所述的对储能设备系统进行管理的方法，其特征在于对储能设备系统继续拧控制的步骤包括 步骤S101，集中控制管理模块分析用电需求； 在此步骤中，根据预先设置的规则，从电力系统的负荷管理系统、需求侧管理系统、营销自动化系统获得用电数据，并收集天气预报、重大活动、节假日各类信息，对地区范围内的用电趋势进行分析和预测，为储能设备系统的调度提供參考依据； 步骤S102，集中控制管理模块生成调度方案； 在此步骤中，该集中控制管理模块根据历史用电曲线、近期负荷预測、以及储能设备系统的接入点位置、放电设备功率、一次能源类型，自动生成调度方案。
7.步骤S103，设备监控模块传输调度指令； 在此步骤中，该集中控制模块将生成的调度方案通过有线或无线网络传输给设备监控模块；设备监控模块将调度方案以密文的方式发送给异常监视模块；异常监视模块将信号传入到能设备接入模块； 步骤S104，就地控制管理模块验证安全性； 该就地控制模块根据预先设定的规则，对来自异常监视模块的控制指令进行解析；并根据通讯领域通行的MD5/SHA1加解密算法，对指令进行解密；根据操作者输入的信息，验证其合法性，检查是否具有控制能源设备的权限，如果不具备权限，则通过网络向操作者返回拒绝控制的信号，如果验证通过，则生成实际控制指令，由就地控制管理模块执行； 步骤S105，驱动储能设备接入点；就地控制模块在获得室内控制模块发出的指令后，即进行解码运算，将数字信号转换成控制开关所需的模拟信号；步骤S106，控制储能设备系统开关； 在此步骤中，就地控制模块根据控制指令对储能设备系统进行开电或断电。
8.如权利要求5所述的对储能设备系统进行管理的方法，其特征在于 设备监控模块负责监控所有储能设备系统的运行情况，包括放电有功功率、无功功率、功率因数、电压和电流； 异常监视模块对储能设备的运行状态进行实时监视，包括系统频率、微网入口电压、上网功率、下网功率，异常监视模块实时监控各个储能设备系统接入点，一旦发现异常即向集中控制模块报告。
9.如权利要求5所述的对储能设备系统进行管理的方法，其特征在于对储能设备系统进行控制的步骤采用分级管理模式，具体步骤为 在储能设备系统的放电现场，安装就地控制模块，实时监控放电设备； 就地控制模块包含并离网控制器、微电网控制器、电源控制器，一旦通信网络出现故障，就地控制模块仍可进行完整的现场监控； 储能设备接入模块通过通信通道，连接就地控制模块，通过通信网络将储能设备形成ー个整体系统，进行统ー监视和控制； 如权利要求5所述的对储能设备系统进行管理的方法，其特征在于该方法可以通过通信网络监控每台储能设备的运行參数，包括直流电压、电流、功率；交流电压、电流，储能设备内温度，时钟、频率、功率因数，当前放电功率，日放电量、累计放电量，日放电功率曲线图。
全文摘要
本发明公开了一种对储能设备系统进行管理的系统和管理的方法，管理系统包括一设备监控模块；一异常监视模块；一储能设备接入模块一就地控制管理模块；一集中控制管理模块。管理方法包括通过集中控制管理模块显示储能设备系统拓扑图、异常状态的步骤；通过设备监控模块监控整个储能设备系统，并将监控的结果传送给集中控制管理模块中的步骤；通过异常监视模块监控储能设备系统运行状态，并将储能设备系统的运行状态传送给集中控制管理模块中的步骤；对储能设备系统进行控制的步骤。该管理系统和管理方法解决了需要将各类分布式储能设备接入电网，同时储能设备稳定性较差、电力用户对供电质量要求较高的技术问题。
文档编号H02J3/28GK102738815SQ20121016836
公开日2012年10月17日 申请日期2012年5月28日 优先权日2012年5月28日
发明者相银初 申请人:深圳市科陆电子科技股份有限公司