用于大型储能电站分层分组协调功率控制的组网结构制造技术

本实用新型专利技术提出一种用于大型储能电站分层分组协调功率控制的组网结构：协调控制组件PMS连接在储能电站能量管理系统EMS和多组储能变流器PCS之间；所述协调控制组件PMS包括相连接的一个储能电站协调控制器和多个子系统协调控制器；每一所述子系统协调控制器连接多个储能变流器PCS；每一所述储能变流器PCS连接一组电池管理系统BMS；所述子系统协调控制器和储能变流器PCS通过EtherCAT通讯板卡连接。其基于协调控制组件PMS，形成新的储能电站分层分组组网结构及其连接的拓扑形式，为实现更优的大型储能电站分层分组协调功率控制提供网络拓扑和硬件构成的基础。网络拓扑和硬件构成的基础。网络拓扑和硬件构成的基础。

【技术实现步骤摘要】
用于大型储能电站分层分组协调功率控制的组网结构


[0001]本技术涉及储能电站及其通信和控制网络
，尤其涉及一种用于大型储能电站分层分组协调功率控制的组网结构。

技术介绍

[0002]随着新能源储能在电力系统中的应用逐渐广泛，单个储能电站的容量向百兆瓦级甚至更大的趋势发展。大规模储能电站包含更大数量的储能电池组，对不同储能电池组之间的精准协调控制有更高的要求。如说明书附图3所示，传统储能电站采用基IEC61850的GOOSE协议集中控制，缺乏分组分层协调控制，无法满足大量储能电池组及PCS快速同步功率控制的需求，且系统配置灵活性差，系统调试与维护不便。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术当中存在的缺陷和不足，本技术提出了一种用于大型储能电站分层分组协调功率控制的组网结构，基于协调控制组件PMS，形成新的储能电站分层分组组网结构及其连接的拓扑形式，为实现更优的大型储能电站分层分组协调功率控制提供网络拓扑和硬件构成的基础。
[0004]其具体采用以下技术方案：
[0005]一种用于大型储能电站分层分组协调功率控制的组网结构，其特征在于：协调控制组件PMS连接在储能电站能量管理系统EMS和多组储能变流器PCS之间；所述协调控制组件PMS包括相连接的一个储能电站协调控制器和多个子系统协调控制器；每一所述子系统协调控制器连接多个储能变流器PCS；每一所述储能变流器PCS连接一组电池管理系统BMS。
[0006]所述子系统协调控制器和储能变流器PCS通过EtherCAT通讯板卡及通信介质连接。其中，所述通信介质具体可以采用网线或光纤。
[0007]进一步地，所述储能电站协调控制器、子系统协调控制器和储能变流器PCS均带有EtherCAT通讯板卡与外设。
[0008]进一步地，所述储能电站能量管理系统EMS与储能电站协调控制器之间，储能电站协调控制器与各子系统协调控制器之间分别采用IEC61850通信协议通过星型拓扑连接；所述子系统协调控制器与多组储能变流器PCS之间采用EtherCAT通信协议，通过Ethercat交换机以星型拓扑组网。
[0009]进一步地，采用所述双层EtherCAT协议组网：第一层EtherCAT网络以所述储能电站协调控制器作为主站，各子系统协调控制器作为从站以环网拓扑连接；第二层EtherCAT网络以子系统协调控制器作为主站，储能变流器PCS作为从站以环网拓扑进行连接；由IEC61850通信网络连接所述储能电站能量管理系统EMS、储能电站协调控制器、子系统协调控制器和储能变流器PCS。
[0010]本技术及其优选方案提供了一种新的针对储能电站控制的组网结构，以形成分层分组的组网形式，在此基础上可以在组网中融入EtherCAT协议，以利用EtherCAT协议
的快速同步通信能力，可以有效提升含大量储能电池组的大型储能电站功率控制响应速率和同步率，提升通信可靠性。
附图说明
[0011]下面结合附图和具体实施方式对本技术进一步详细的说明：
[0012]图1是本技术实施例基于IEC61850与EtherCAT协议组网示意图；
[0013]图2是本技术实施例基于双层EtherCAT协议组网示意图；
[0014]图3是现有储能电站控制系统架构示意图。
具体实施方式
[0015]为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：
[0016]对如图3所示的现有技术储能电站采用基IEC61850的GOOSE协议集中控制结构进行改进和调整是本技术的专利技术目的。
[0017]在本技术的结构设计中，核心部分包括以下两个要点：
[0018]其一在于：采用协调控制组件PMS连接在储能电站能量管理系统EMS和多组储能变流器PCS之间，是构成分组分层控制的硬件装置基础。
[0019]其中，协调控制组件PMS包括相连接的一个储能电站协调控制器和多个子系统协调控制器；每一子系统协调控制器连接多个储能变流器PCS；每一储能变流器PCS连接一组电池管理系统BMS。
[0020]其二在于：将子系统协调控制器和储能变流器PCS通过EtherCAT通讯板卡连接，通信介质一般可以采用网线或光纤。其目的是在于可以在组网中融入EtherCAT协议，以提升组网的通信能力。
[0021]以上PMS、EMS和PCS等设备组件都属于现有技术，本技术提供的是其组网的结构新方案。
[0022]在此基础上，可以使储能电站协调控制器、子系统协调控制器和储能变流器PCS均带有EtherCAT通讯板卡与外设。以进一步提升EtherCAT协议在组网中的融合程度。
[0023]本实施例在基本设计的基础上，对于组网拓扑提供了以下两种具体的实施方式：
[0024]如图1所示，为采用IEC61850与EtherCAT协议组网方案：储能电站能量管理系统EMS与储能电站协调控制器之间，储能电站协调控制器与各子系统协调控制器之间分别采用IEC61850通信协议通过星型拓扑连接；子系统协调控制器与多组储能变流器PCS之间采用EtherCAT通信协议，通过Ethercat交换机以星型拓扑组网。
[0025]如图2所示，为双层EtherCAT协议组网方案：第一层EtherCAT网络以储能电站协调控制器作为主站，各子系统协调控制器作为从站以环网拓扑连接；第二层EtherCAT网络以子系统协调控制器作为主站，储能变流器PCS作为从站以环网拓扑进行连接；由IEC61850通信网络连接储能电站能量管理系统EMS、储能电站协调控制器、子系统协调控制器和储能变流器PCS。
[0026]以上即为本技术提供的以组网结构为核心的装置方案。
[0027]为了使本领域技术人员更好理解本设计的意义，以下结合储能电站通信和控制方
面的现有技术和公知常识，对本设计进行进一步的应用前景的解读，但不应视为对本技术装置结构的限定：
[0028]首先，该设计可以使在图3所示的传统储能电站控制方案上增加协调控制层，以便利用总协调控制器与子系统协调控制器的分层指令下发，实现对大容量储能电站的分组分层控制。
[0029]在此结构下，全站控制结构包含三层：1、EMS能量管理层，即储能电站能量管理系统EMS，其功能是对接电网调度指令、开展电站级系统管理及电池系统监控。2、PMS协调控制层，包括储能电站协调控制器及子系统协调控制器，其功能是对多组PCS及储能电池组开展协调控制，以实现大规模储能电站的协同快速响应。3、PCS储能变流器，其功能是接收子系统协调控制器指令，直接开展电池组有功、无功功率控制。
[0030]储能电站协调控制器的作用是：从并网点电流互感器、电压互感器接收电流、电压采样数据，用于计算功率控制目标值；从EMS能量管理层获取电网对储能电站的有功、无功控制指令；向各组储能子系统协调控制器下发功率控制指令。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于大型储能电站分层分组协调功率控制的组网结构，其特征在于：协调控制组件PMS连接在储能电站能量管理系统EMS和多组储能变流器PCS之间；所述协调控制组件PMS包括相连接的一个储能电站协调控制器和多个子系统协调控制器；每一所述子系统协调控制器连接多个储能变流器PCS；每一所述储能变流器PCS连接一组电池管理系统BMS；所述子系统协调控制器和储能变流器PCS通过EtherCAT通讯板卡及通信介质连接。2.根据权利要求1所述的用于大型储能电站分层分组协调功率控制的组网结构，其特征在于：所述储能电站协调控制器、子系统协调控制器和储能变流器PCS均带有EtherCAT通讯板卡与外设。3.根据权利要求1所述的用于大型储能电站分层分组协调功率控制的组网结构，其特征在于：所述储能电站能量管理系...

【专利技术属性】
技术研发人员：余东旭，卢艳华，唐雨晨，余勇铮，陈梦佳，缪鸿杰，林章岁，徐祥祥，吴国秀，骆兵团，方朝雄，李盟，梁李柳元，
申请(专利权)人：国网时代福建储能发展有限公司，
类型：新型
国别省市：