使用远动控制器构建虚拟发电厂

2018-03-19阅读 298分享 2


用于智能电网中分布式发电装置的智能化控制成为TSB(TransferstelleBingen)的中心议题。TSB是位于德国宾根应用技术大学的一个研究机构,它当前进行的一个项目就是虚拟电网的控制,并为此寻找一款合适的远动控制器。

TSB在德国莱茵兰-普法尔茨州的支持下建立了Smart Grids/VirtualPower Plants技术中心并承接了相应的网络支持工作。该中心的焦点问题在于如何在智能电网、虚拟发电厂、电力控制、电能储存方面进行实用技术开发以及如何平衡电力需求和电力的控制。

虚拟发电厂中分布式的发电装置

2010年秋季以来TSB在电网中设立了两个虚拟发电厂。目前两个虚拟发电厂共集成约100个分布式的发电装置,其中包括热电联产机组、备用发电机组和燃气轮机,发电量可达20兆瓦。

电力运营商利用这些电能进行电力证券交易使其发挥调节型能源的作用,例如用这些电能平衡能源波动或预测偏差。TSB所面临的技术上的挑战就是要将分布式的发电机组控制和监测方面整合成一个大型发电厂。现如今所达到的最终结果就是一个控制中心持续监测这些设备,处理系统故障,整合系统信号,并执行开启和关闭系统的任务。从项目开始至今已经有7个年头了,在这过程中TSB积累了丰富的关于监控智能电网的经验。WAGO的自动化技术和模块化现场总线系统吸引了TSB的视线,基于此,他们和WAGO保持了继续合作,此外,特别应用了WAGO远动控制器750-872。

虚拟发电厂图示

一个虚拟发电厂,一方面可将这些电能用于内部调节,一方面又可利用其在电力证券市场进行交易。


远动控制技术在虚拟发电厂的应用

电力证券交易市场的交易过程结束后,虚拟发电厂的功率输出须设定为“准备”状态。随之,电网公司(像德国的Amprion公司)按照相关要求配给电力能源。TSB的控制技术可以启动网内相互连接的分布式系统,在系统启动过程中监测电量输出,这是由测量值的和得到的,并将其在几分钟之内输送到控制中心。规定要求虚拟发电厂须在最迟15分钟之内达到其最大输出功率。WAGO的远动控制器能够保证电能的测量值可靠传输至电网公司。

为了找到更优的远动控制技术,TSB事先制定并审核了一系列标准,需要该控制技术既能达到电网公司的技术规格又能够满足虚拟发电厂所要求的智能电网标准。它的另一项任务就是使用数字量输出模块进行故障报告并能够通过自身的Web接口实现可视化功能。规定的技术须具备经证实很高的安全性和可靠性,同时也不能超出小型本地系统的成本预算,WAGO技术尤为符合这些标准,因此是更优的选择。

智能电网中的远动控制和自动化

“最终我们选择了WAGO的远动控制器,因为它不但掌握IEC通讯并且是基础设施网络中一款理想的自动化组件。此外,它的性价比更高”,TSB虚拟发电厂项目经理Tobias Lanshausen如是说。根据他的经验,创新的远动控制技术是智能电网的首选之一,它能够满足智能电网的各项要求。WAGO远动控制器掌握的远动控制协议有:IEC 60870-5-101(串口通讯),IEC 60870-5-104(基于TCP/IP)或中高压电器系统领域使用的安全和控制技术协议IEC 61850,例如风力发电系统(IEC 61400)和分布式发电系统(IEC 61850-7-420)。WAGO远动控制器是一款模块化的并且独立于现场总线的I/O系统组件,它可联结来自于现场的传感器和执行器的信号。该系统拥有多年来应用于自动化技术领域的成功经验。与控制器相连接的I/O模块采集来自于现场侧的测量值。WAGO为客户提供400多种不同类型的模块,可满足诸多工业领域的要求。此外,直插式连接是WAGO I/O系统的另一个优点,这样可以省出空间来安装更多的模块。I/O模块还集成了更多的功能,例如还可以应用于楼宇系统的控制。

IEC协议 60870/60815/61400

多种多样的I/O模块

系统通用于诸多领域

性价比高

TSB认为,系统的模块化使其在智能电网中的应用有很大的灵活性。在模块化系统中,每个信号对应一个模块,它们都可与控制器相连接并只须借助一个数据组就能够读取。


技术上必须可靠性与灵活性兼具

“我们是相对小型的科研机构,大型制造商通常没有耐心去听取并满足我们详细的技术要求,但WAGO对我们的支持却如此周到,这大大出乎了我们的预料。我们的种种创意以及我们在构建智能电网过程中的经验会直接在产品研发中应用和实现”TSB的CEO Christian Pohl说道。他还提到在WAGO的支持下,他们的很多问题都被快速有效地解决了。

TSB表示,远动控制器在实际应用中证明了该产品自身的实力。“使用自动化技术实现的灵活性为我们提供了很大的优势。这个系统具有很好的可循性并能够出色地完成各项任务”项目经理Langshausen说道。他还表示,经确认WAGO远动控制器在工作过程中是更加可靠的,它的运行不仅清晰、逻辑性强,而且能够充分满足电网集团的各项要求。

TSB认为,系统的模块化赋予了智能电网很大的灵活性。在模块化系统中,每个信号对应一个模块,它们都可与控制器相连接并只需借助一个数据组就能读取。就经验之谈,项目经理Langshausen认为系统无需额外添加组件,配置和可视化可以通过CoDeSys软件轻松实现并具有可循性。


撰文:Volker Allergier,WAGO

图:Martin Ortgies,WAGO

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