CN202817789U - 发电系统电能质量的云监测系统和电力系统 - Google Patents

发电系统电能质量的云监测系统和电力系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种发电系统电能质量的云监测系统和电力系统，其中，发电系统电能质量的云监测系统包括：分布式数据终端，与接入电网的发电系统连接，实时采集发电系统的电力数据；企业云资源平台，与分布式数据终端网络连接，对分布式数据终端采集的电力数据利用所述企业云资源平台中分布的计算节点进行云计算获取稳态和动态监测数据，并将所述电力数据和计算获取的监测数据利用所述企业云资源平台中分布的存储器节点进行云存储。本实用新型能够对风机或太阳能光伏发电站等新能源发电系统的稳态和动态参数进行实时监测。

Description

发电系统电能质量的云监测系统和电力系统
技术领域
本实用新型涉及发电技术，尤其涉及一种发电系统电能质量的云监测系统和电力系统。
背景技术
风能、太阳能等作为可再生清洁能源越来越受到青睐。但是，风力资源和太阳能资源的不稳定性和不可控性使其发电系统的输出功率呈波动性。当风电机组或太阳能光伏电站并网运行时，这种波动性会直接影响电网的电能质量，从而对电网的安全稳定造成严重危害。
现有的发电系统电能质量监测系统由于资源有限，所以仅仅能对发电系统的稳态参数进行监测，随着发电系统的装机容量的不断增加，其并网运行时引起的电力谐波不可忽视，仅监测稳态参数已不满足稳定电网、保证发电电能质量的要求。因此，如何在监测资源有限的情况下对发电系统电能质量进行实时动态监测成为电力企业亟需解决的问题。
实用新型内容
本实用新型提供一种发电系统电能质量的云监测系统和电力系统，以优化发电系统的电能质量监测方案，实现在监测资源有限的情况下对发电系统进行实时动态监测。
本实用新型提供一种发电系统电能质量的云监测系统，包括：
分布式数据终端，与接入电网的发电系统连接，实时采集发电系统的电力数据；
企业云资源平台，与分布式数据终端网络连接，对分布式数据终端采集的电力数据利用所述企业云资源平台中分布的计算节点进行云计算获取稳态和动态监测数据，并将所述电力数据和计算获取的监测数据利用所述企业云资源平台中分布的存储器节点进行云存储。
上述分布式数据终端包括：STM32处理器、数据采样模块和网络通信模块，所述数据采样模块和网络通信模块分别与所述STM32处理器连接，所述数据采样模块与接入电网的发电系统连接，所述网络通信模块与所述企业云资源平台网络连接。
可选地，上述分布式数据终端还包括：与所述STM32处理器连接的电源模块，所述电源模块与发电系统的不间断电源连接。
可选地，上述分布式数据终端还包括：与所述STM32处理器连接的人机交互模块。
可选地，上述分布式数据终端还包括：与所述STM32处理器连接的现场可编程门阵列数据处理模块。
上述企业云资源平台包括相互网络连接的高速计算服务器、数据库和海量存储器。
可选地，上述发电系统电能质量的云监测系统还包括：与所述企业云资源平台网络连接的集控中心。
本实用新型还提供一种电力系统，包括发电系统和上述的发电系统电能质量的云监测系统，所述发电系统包括接入电网的风力电机和/或太阳能光伏电站。
本实用新型提供的发电系统电能质量的云监测系统和电力系统的技术效果是：通过利用企业云资源平台中分布的计算节点对分布式数据终端采集的电力数据进行云计算获取稳态和动态监测数据，并将所述电力数据和计算获取的监测数据利用所述企业云资源平台中分布的存储器节点进行云存储，实现了分散且资源有限的风力发电场和光伏电站的电力数据能够及时有效地处理和存储，而且使企业内部分散的软硬件资源利用云计算和云存储进行资源整合，有利于资源有效利用；同时实现了监测系统不仅能够对发电系统的电压有效值、电流有效值等稳态数据进行监测，还能够对发电系统的电流和频率、谐波量、波形畸变率等动态参数进行实时监测，从而为调整改善发电系统电能质量的优化方案提供可靠的指标依据，也为风能、太阳能等新能源提供了低成本数据共享的分布式管理模式。
附图说明
图1为本实用新型发电系统电能质量的云监测系统实施例的结构示意图；
图2为图1中终端的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
图1为本实用新型发电系统电能质量的云监测系统实施例的结构示意图，如图1所示，本实施例的云检测系统包括：终端10和企业云资源平台20，其中，终端10为分布式数据终端，与接入电网的发电系统（未示出）连接，可实时采集发电系统中包括电流、电压、功率等的电力数据，终端10为企业云资源平台提供运算的数据、运算的类型和运算的要求，而不负责具体的运算。企业云资源平台20，与终端10网络连接，对终端采集的数据利用所述企业云资源平台中分布的计算节点进行云计算获取稳态和动态监测数据，并将所述电力数据和计算获取的监测数据利用所述企业云资源平台中分布的存储器节点进行云存储。发电系统可以包括接入电网的风机和/或太阳能光伏电站，还可以包括其他发电电站。由于风机和太阳能光伏电站涉及企业私有数据和技术，因此建立的云资源平台为企业内部构建的云平台。本实施例中的云平台可以使企业内部分散的软硬件资源利用云计算和云存储进行资源整合，有利于资源有效利用，通过云平台的网络连接使各个发电系统都能够利用企业的云资源实现发电系统电能质量的动态监测。
本实施例中的云平台可由企业内部的服务器及相关硬件网络组成，即包括相互网络连接的高速计算服务器210、数据库230和海量存储器220，实现对分布式数据终端采集的稳态数据和动态数据进行云计算和云存储，本实施例中企业云资源平台是提供发电系统的数据采集监控服务，实际应用中，该云平台还可以根据需求提供其他的企业云服务工作。
本实施例的云平台中的高速计算服务器210为企业内部采用的高密度服务器，其将数量众多的计算节点集成在一个标准的机柜中，相比传统的服务器的部署密度提高了数倍。对发电系统进行动态实时在线监测时，计算节点可实时完成的计算包括：电网频率计算、电压电流有效值及其偏差计算、功率及功率因数计算、电能计算、三相不平衡度计算及谐波分析等，即云平台获取的电力数据不仅包括稳态数据，还包括动态数据，而且这些数据可根据用户需求随时调取。根据动态实时监测数据，监测人员还可以确认发电系统输出的三相电流和功率是否恒定，波形畸变率是否满足要求等，从而为发电质量的改善和发电系统的故障诊断及管理提供依据。本实施例中，还可对云平台中服务器配置针对性的可靠的企业应用软件，企业应用软件不仅能为企业提供方便的系统运营服务，而且对企业内部所有资源进行整合，有利于节约企业资源，还可宏观地对整个风场甚至多个风场进行规划和实时调整。海量存储器220可以对分布式数据终端采集的数据及计算节点计算中生成的数据进行存储，数据库230可对相应的数据进行有效的整合和存储管理。本实施例中，数据计算和存储工作由云平台进行，分布式数据终端仅仅负责各个风机或光伏电站的数据采集工作，无需对数据进行计算，就可使云平台的用户从云平台中快速得到高速的计算服务和相关数据；而且分布式数据终端还无需配置大容量存储设备，采集的动态数据可实时在云平台中海量存储器中实现分布式存储，因此可大量节省硬件资源，数据集中管理，有效利用资源，方便调用。
在本实施例的云监测系统中还可以设置与云平台网络连接的集控中心，用于管理云平台的使用运行，其还可在企业云资源平台中随时得到任何一台风机或光伏电站的数据和实时运行状态。
图2为图1中终端的结构示意图，如图2所示，终端10包括：STM32处理器110、数据采样模块和网络通信模块。其中，STM32处理器110对终端中各个模块进行协调管理，负责对数据的调度和运算要求的协调。所述数据采样模块和网络通信模块分别与所述STM32处理器连接，在STM32处理器的指令控制下进行相应的数据采样操作和数据传送操作。所述数据采样模块与接入电网的发电系统的连接，采集发电系统的电力数据，所述网络通信模块与所述企业云资源平台网络连接，将采集到的电力数据传送到云资源平台。
数据采样模块包括AD采样电路150和数字采样电路160，AD采样电路150采集发电系统的模拟信号量，并将其转换成数字信号传送给STM32处理器，数字采样电路160采集到发电系统中如开关等的数字信号后直接传送给STM32处理器。实际应用中，分布式数据终端还可以包括：与所述STM32处理器连接的现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，简称：FPGA）数据处理模块140，用于协处理采集到的数据，如将AD采样电路150模数转换后的数据进行集中处理，数据打包后通过网络通信模块传输给云资源平台。网络通信模块包括无线网络模块120和485通信模块130，无线网络模块120可以为SI4432无线模块，可以将采集的电力数据通过无线方式上传到云平台，485通信模块130可以为RS485串行接口模块，可以将采集的电力数据通过有线方式上传到云平台。
为保证终端10在掉电时，采集的数据不会立即丢失，并及时上传及上报故障等，可在终端中设置电源模块170与STM32处理器连接，并使该电源模块170连接到发电系统的不间断电源（uninterrupted power supply，简称：UPS电源），当发生突然断电时，电源模块170可将UPS电源的电力接入终端中，使终端的数据进行及时上传保存处理。为使监测人员了解发电系统的运行质量情况，可在终端中设置与STM32处理器110连接的人机交互模块180，人机交互模块180包括显示器和键盘或触摸屏等，便于检测人员实时了解采集参数和电能质量。
本实施例通过利用企业云资源平台中分布的计算节点对分布式数据终端采集的电力数据进行云计算获取稳态和动态监测数据，并将所述电力数据和计算获取的监测数据利用所述企业云资源平台中分布的存储器节点进行云存储，实现了分散且资源有限的风力发电场和光伏电站的电力数据能够及时有效地处理和存储，而且使企业内部分散的软硬件资源利用云计算和云存储进行资源整合，有利于资源有效利用；同时实现了监测系统不仅能够对发电系统的电压有效值、电流有效值等稳态数据进行监测，还能够对发电系统的电流和频率、谐波量、波形畸变率等动态参数进行实时监测，从而为调整改善发电系统电能质量的优化方案提供可靠的指标依据，也为风能、太阳能等新能源提供了低成本数据共享的分布式管理模式。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种发电系统电能质量的云监测系统，其特征在于，包括：
分布式数据终端，与接入电网的发电系统连接，实时采集发电系统的电力数据；
企业云资源平台，与分布式数据终端网络连接，对所述电力数据利用所述企业云资源平台中分布的计算节点进行云计算获取稳态和动态监测数据，并将所述电力数据和计算获取的监测数据利用所述企业云资源平台中分布的存储器节点进行云存储。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分布式数据终端包括：STM32处理器、数据采样模块和网络通信模块，所述数据采样模块和网络通信模块分别与所述STM32处理器连接，所述数据采样模块与接入电网的发电系统连接，所述网络通信模块与所述企业云资源平台网络连接。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述分布式数据终端还包括：与所述STM32处理器连接的电源模块，所述电源模块与发电系统的不间断电源连接。
4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述分布式数据终端还包括：与所述STM32处理器连接的人机交互模块。
5.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述分布式数据终端还包括：与所述STM32处理器连接的现场可编程门阵列数据处理模块。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述分布式数据终端还包括：与所述STM32处理器连接的现场可编程门阵列数据处理模块。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述企业云资源平台包括相互网络连接的高速计算服务器、数据库和海量存储器。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：与所述企业云资源平台网络连接的集控中心。
9.一种电力系统，包括发电系统，所述发电系统包括接入电网的风力电机和/或太阳能光伏电站，其特征在于，所述电力系统还包括如权利要求1~8中任一项所述的发电系统电能质量的云监测系统。
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