CN204720980U - 适用于用户侧微电网的中央控制器 - Google Patents

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喻磊
马溪原
许爱东
郭晓斌
李鹏
杨苹
周少雄
许志荣
王建邦
魏文潇
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China South Power Grid International Co ltd
South China University of Technology SCUT
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Abstract

本实用新型公开了一种适用于用户侧微电网的中央控制器，包括主控制芯片、人机界面模块、终端通信模块、数据存储模块、底层设备通信模块，主控制芯片与人机界面模块之间通过高速输入输出接口连接，主控制芯片与终端通信模块之间通过以太网通信接口连接，主控制芯片与数据存储模块之间通过串行外设接口连接，主控制芯片与底层设备通信模块之间通过串口通信接口、控制器局域网通信接口连接。本实用新型适用于用户侧微电网的中央控制器实现了对微电网设备的可靠控制，维持微电网功率平衡，保障用户侧微电网的安全稳定运行，降低运行成本，具有很高的性价比，非常适于广泛推广与使用。

Description

适用于用户侧微电网的中央控制器
技术领域
本实用新型涉及微电网控制技术，更具体地说，涉及一种适用于用户侧微电网的中央控制器。
背景技术
微电网是由分布式电源、储能装置、变流器、监控、保护装置和负荷等汇集而成的小型发、配、用电系统，是一个具备自我控制和自我能量管理的自治系统。微电网既能作为可控发电单元或可控负荷柔性并入配电网，又能依靠自身的协调控制能力独立运行，从而降低间歇性分布式电源给配电网带来的不利影响，最大限度地利用分布式电源出力，提高供电可靠性和电能质量。从微观看，微电网可以看作小型的电力系统；从宏观看，微电网可以认为是配电系统中的一个“虚拟”的电源或负荷。
微电网与传统的分布式电源独立供电的重要区别在于需要对分布式电源、储能单元、负荷进行协调控制，维持微电网有功功率和无功功率平衡，实现微电网稳定运行。微电网中央控制器是微电网控制系统的核心装置，所有控制策略均在此设备中实现。然而，目前的微电网中央控制器仍存在诸多缺陷：(1)注重控制策略，缺乏控制器的设计细节；(2)对系统通信的依赖过大，没有提出提高通信可靠性的有效方法。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：提供一种适用于用户侧微电网的中央控制器，实现对微电网设备的可靠控制，维持微电网功率平衡，保障用户侧微电网的安全稳定运行，降低运行成本。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种适用于用户侧微电网的中央控制器，包括主控制芯片、人机界面模块、终端通信模块、数据存储模块、底层设备通信模块，主控制芯片与人机界面模块之间通过高速输入输出接口连接，主控制芯片与终端通信模块之间通过以太网通信接口连接，主控制芯片与数据存储模块之间通过串行外设接口连接，主控制芯片与底层设备通信模块之间通过串口通信接口、控制器局域网通信接口连接。
作为本实用新型的一种改进，人机界面模块包括与高速输入输出接口连接的具有触摸功能的液晶显示器。
作为本实用新型的一种改进，终端通信模块包括与以太网通信接口连接的网络电平转换模块，网络电平转换模块再与交换机连接。
作为本实用新型的一种改进，数据存储模块包括与串行外设接口连接的串行闪存和大容量安全数码卡。
作为本实用新型的一种改进，底层设备通信模块包括与串口通信接口连接的串口电平转换模块、以及与控制器局域网通信接口连接的差分电平转换模块，串口电平转换模块、差分电平转换模块再分别连接底层设备。
作为本实用新型的一种改进，底层设备为光伏并网逆变器、能量测量装置或/和其他辅助设备。
作为本实用新型的一种改进，主控制芯片为芯片stm32F407。
与现有技术相比，本实用新型适用于用户侧微电网的中央控制器具有多种设备通信方式，包括：主控制芯片与液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)采用高速输入输出(input/output，I/O)接口通信；主控制芯片与终端设备(如交换机)采用以太网通信；主控制芯片与数据存储模块采用串行外设接口(SerialPeripheral Interface，SPI)通信；主控制芯片与底层设备同时采用串口通信和控制器局域网(Controller Area Network，CAN)通信。当本实用新型适用于用户侧微电网的中央控制器任何一种通信方式发生故障时，其他通信方式仍能正常工作，提高了通信可靠性，实现微电网中央控制器与多个设备之间的可靠通信。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型的结构及其有益技术效果进行详细说明。
图1为本实用新型适用于用户侧微电网的中央控制器的结构组成示意图。
图2为本实用新型适用于用户侧微电网的中央控制器的LCD显示器的操作控制界面图。
图3为本实用新型适用于用户侧微电网的中央控制器的LCD显示器的光伏发电监控界面图。
图4为本实用新型适用于用户侧微电网的中央控制器的LCD显示器的储能系统监控界面图。
图5为本实用新型适用于用户侧微电网的中央控制器的LCD显示器的负荷监控界面图。
具体实施方式
为了使本实用新型的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并非为了限定本实用新型。
请参阅图1，本实用新型适用于用户侧微电网的中央控制器包括主控制芯片、人机界面模块、终端通信模块、数据存储模块、底层设备通信模块，主控制芯片与人机界面模块之间通过高速输入输出接口连接，主控制芯片与终端通信模块之间通过以太网通信接口连接，主控制芯片与数据存储模块之间通过串行外设接口连接，主控制芯片与底层设备通信模块之间通过串口通信接口、控制器局域网通信接口连接。人机界面模块包括与高速输入输出接口连接的具有触摸功能的液晶显示器；终端通信模块包括与以太网通信接口连接的网络电平转换模块，网络电平转换模块再与交换机连接；数据存储模块包括与串行外设接口连接的串行闪存和大容量安全数码卡；底层设备通信模块包括与串口通信接口连接的串口电平转换模块、以及与控制器局域网通信接口连接的差分电平转换模块，串口电平转换模块、差分电平转换模块再分别连接光伏并网逆变器、能量测量装置或/和其他辅助设备等底层设备；主控制芯片为芯片stm32F407，采用芯片stm32F407设计的中央控制器能够充分满足微电网控制对响应速度的要求，减少系统的硬件设计成本，实现微电网的监视和控制功能。
请参阅图2，LCD显示器的操作控制界面主要用于对光伏、储能以及各个用电负荷进行启停控制，显示光伏、储能以及各个用电负荷的有功和无功功率、光伏输出电压和电流以及储能的荷电状态(State of Charge，SOC)。操作人员可以通过该界面对光伏、储能以及各个用电负荷进行监控。
请参阅图3，LCD显示器的光伏发电监控界面主要是用来监控光伏发电的实时信息，包括温度、效率、直流侧电压Vdc、直流侧电流Idc、直流侧功率Pdc、输出有功功率P、输出无功功率Q、输出电压U、输出电流I、频率f、功率峰值、日发电量等可以表征光伏发电运行特性的参数，绘制每一天太阳能发电功率的实时曲线和预测曲线。
请参阅图4，LCD显示器的储能系统监控界面主要是用来监控储能的实时信息，包括温度、直流侧电压Vdc、直流侧电流Idc、SOC值、输出有功功率P、输出无功功率Q、输出电压U、输出电流I、频率f、放电量、放电时长等可以表征储能发电运行特性的参数，绘制每一天储能出力和存储电量的实时曲线。
请参阅图5，LCD显示器的负荷监控界面主要是用来监控微电网各类负荷的实时信息，包括各类负荷用电比例，微电源和市电的比例等可以表征微电网用户的用电特性参数，绘制每一天用户用电功率P的实时曲线。
本实用新型适用于用户侧微电网的中央控制器可以通过人机界面模块以液晶显示器的方式显示设备的运行状态，自定义运行参数以及查看日志；可以通过终端通信模块实现微电网中央控制器与设备终端之间的相互通信；可以通过所述的数据存储模块对运行日志和关键数据进行存储，以便对系统进行诊断和分析；可以通过底层设备通信模块提供底层接口，与光伏并网逆变器、能量测量装置和其他辅助设备等底层设备进行互联。综上所述，本实用新型具有多种设备通信方式，提高通信可靠性，可实现微电网中央控制器与多个设备之间的可靠通信，满足用户侧微电网的多种需求。
根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (7)

1.一种适用于用户侧微电网的中央控制器，其特征在于，它包括主控制芯片、人机界面模块、终端通信模块、数据存储模块、底层设备通信模块，主控制芯片与人机界面模块之间通过高速输入输出接口连接，主控制芯片与终端通信模块之间通过以太网通信接口连接，主控制芯片与数据存储模块之间通过串行外设接口连接，主控制芯片与底层设备通信模块之间通过串口通信接口、控制器局域网通信接口连接。
2.根据权利要求1所述的适用于用户侧微电网的中央控制器，其特征在于，所述的人机界面模块包括与所述高速输入输出接口连接的具有触摸功能的液晶显示器。
3.根据权利要求1所述的适用于用户侧微电网的中央控制器，其特征在于，所述的终端通信模块包括与所述以太网通信接口连接的网络电平转换模块，网络电平转换模块再与交换机连接。
4.根据权利要求1所述的适用于用户侧微电网的中央控制器，其特征在于，所述的数据存储模块包括与所述串行外设接口连接的串行闪存和大容量安全数码卡。
5.根据权利要求1所述的适用于用户侧微电网的中央控制器，其特征在于，所述的底层设备通信模块包括与所述串口通信接口连接的串口电平转换模块、以及与所述控制器局域网通信接口连接的差分电平转换模块，串口电平转换模块、差分电平转换模块再分别连接底层设备。
6.根据权利要求5所述的适用于用户侧微电网的中央控制器，其特征在于， 所述底层设备为光伏并网逆变器或能量测量装置。
7.根据权利要求1所述的适用于用户侧微电网的中央控制器，其特征在于，所述的主控制芯片为芯片stm32F407。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107370185A (zh) * 2017-08-21 2017-11-21 上海理工大学 一种基于光储燃微电网的并网供电系统
CN109754680A (zh) * 2017-11-01 2019-05-14 北京德意新能电气有限公司 基于dSPACE的微电网半实物仿真系统及方法

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