智能电网

DL SGWD2.0

为什么要智能电网？

自21世纪初以来, 利用电子通信技术的改进来解决电网的限制和成本的机会已经变得明显。

计量技术的提高使得将峰值电力价格平均计算出来并转嫁给所有消费者的做法成为历史。

与此同时, 越来越多的对石化燃料发电站对环境的损害的担忧导致人们渴望使用 大量可再生能源。

诸如风力和太阳能之类的主导形式是高度可变的，因此对更复杂的控制系统的需求变得明显，以促进源与其他高度可控的网格的连接。 来自光伏电池（以及较小程度上的风力涡轮机）的电力也显着地质疑大型集中式发电站的必要性。

快速下降的成本指向从集中式网格拓扑到高度分布式的拓扑的重大变化，其中功率在电网的极限处生成和消耗。

最后，一些国家对恐怖袭击的关注日益增加，这导致人们呼吁建立一个更加强大的能源网络，而不那么依赖于被认为是潜在攻击目标的集中发电站。

什么是智能电网？

智能电网是一种“智能配电”系统，能够了解各种终端用户的消费情况，并根据需求管理电力的产生和分配。

简而言之，如果在给定区域内我们有潜在的能量过剩，则可以根据最终用户的实际请求将多余的能量重新分配到需要它的其他区域。

此外，运行智能电网的软件监控系统的电流，将可再生能源集成到网络中，并在电力成本越来越低的时段激活/暂停工业或家庭用电。

智能电网知道我们对功耗的要求。当电力需求达到最大值时，智能电网会通过从多个来源获取多余能量来自动适应需求，以避免过载问题或电力中断。

因此，它具有共享从公共和私人，传统和可再生的各种来源产生的电力的功能，并确保电气设备尽可能有效地使用电力。

主要特征

DE  LORENZO解决方案

De Lorenzo 设计了一款模块化系统，用于研究电力供应网络（发电、输电和配电系统）与消费者（住宅和/或商业客户）之间的电力流动和相互作用。

集成工业级设备到受控环境中，为研究电力工程应用提供了灵活且可重新配置的学习平台。

实验室的核心是一个简化的按比例缩小的配电系统模型。来自不同可再生能源的多个电源在模拟分布式发电系统的不同点上连接到系统。可以从生产端（高压和中压）或最终用户端（微电网）注入能量。

该系统包括 3 个不同的发电子系统：

-  变桨风力发电厂。

-  带有抽水蓄能的水力发电厂。

-  使用带电池存储的太阳能光伏系统和可选的从电网的低压侧产生能量的微电网能源--微风系统。

双母线系统和断路器允许隔离系统的各个部分或插入可用的可再生能源，以在配电网络中创建双向功率流。

一组有源测量设备被战略性地放置，以实时监控系统中的功率流并提供保护。实验室的操作是通过SCADA软件完成的。

工业馈线管理继电器可以自由配置，提供不同点位的系统保护技术研究。

输配电系统：

作为系统的核心，智能电网实验室包括所有模块，用于模拟具有单向功率流的简化配电系统，将能量从传统热电厂传输到最终用户。

能源使用和消耗：

由 RLC 负载和负载管理系统代表的最终用户，用于模拟不同的消耗配置状态。

水电系统：

水力发电厂由三相同步电机模拟，可用于发电或模拟抽水蓄能系统以处理电网中的过剩能量。

风电系统：

用三相异步感应电机模拟变桨风力发电厂。

微电网太阳能：

在最终用户侧，不同的电源为系统提供能量。

开放  SCADA-WEB

整个系统由工业监督和控制数据采集 (SCADA) 软件集成，该软件与系统中的所有有源设备进行通信并执行以下操作：

• 系统物理量的采集和测量；

• 系统操作的控制；

• 通过使用概要图：运行状态、警报等实现系统的可视化监控（也可以在远程模式下），。

通过 SCADA 软件，操作员可以监控系统中的功率流，通过从测量设备和保护继电器获取实时数据以及对执行器的控制，根据消耗来管理和优化电力需求，实现了整个电气系统的“智能”管理。

系统的不同部分通过以太网和专用串行 RS485 总线使用标准工业通信协议（如 MODBUS RTU）进行通信。

SCADA 项目分为若干模板，每个模板对应一个特定的练习。 培训师提供的开放式 SCADA-WEB 开发人员许可证允许教师完全自定义现有模板或创建可用于从本地工作站监控系统的新模板。

SCADA 主要特征

培训目标

智能电网培训系统可以被认为是一个多学科的实验室，因为它允许学习和实践不同的技术科目，这些技术科目已经被集成到一个完整的智能电网系统设置中。

智能电网系统是一个综合实验室，可供机械和电气工程专业的学生作为一个长期项目使用，因为它包含足够的元素来涵盖大多数主题，如电路、电机、水电、可再生能源、电力传输和 电力调配。 主要目的是研究电力工程原理和研究功率流，以制定先进的能源管理策略。

整个系统是完全可配置的，可以在多种条件下进行测试。 可以通过重新安排模块的接线和放置来执行不同的实验，从而为模拟具有各种网络拓扑的完整智能电网系统提供很大的灵活性。 不同主题的建议练习通过实践经验将理论和实际联系起来。

这个创新实验室可以包括常规实验室课程下的课堂演示和实验室实验。 它为进一步实验提供了一个可控且安全的平台，以模拟不同的网络条件和故障，以研究网络效率、稳定性和保护。 使用标准工业通信协议和完全可定制的开放式 SCADA 软件的系统架构使其成为研发的补充工具，进一步扩展了其功能。

技能开发：

实验列表

负载分析：

R、L、C 负载特性

有功电能测量

无功电能测量

手动功率因数补偿

自动功率因数补偿

水力发电系统：

发电机空载特性

发电机负载特性

调节性能特点

自动同步

无功功率调节（Droop V/Q）

抽水蓄能

过流保护

过压和欠压保护

过频或欠频保护

风电系统：

变桨控制系统和风之间的关系

感应发电机内的机械参数分析

感应发电机内的电气参数分析

微电网系统：

无负载光伏电池板的表征

带负载的光伏板的表征

通过使用单相逆变器电网系统将光伏系统连接到实际网络。

太阳能电池储能

变压器：

向量组

空载性能

负载性能

不对称性能

调节性能

电力传输：

空载性能

匹配负载性能

欧姆感性负载

欧姆电容负载

径向网络

网状网络

传输线接地故障

传输线对称短路

传输线不对称短路

传输线接地故障保护

传输线瞬时和定时限过流保护

输电线路欠压保护

电力分配：

基本双母线系统

带负载的双母线系统

母线联轴器

智能电网：

微电网能源的贡献

水电的贡献

风力发电站的贡献
模块列表

可选项：

• 微电网风能：它允许在系统的用户端添加一个与光伏太阳能系统并联的微电网风能系统——订购代码：DL SGWD2.0-W。

Modules: