CN205178652U - 一种微微网平台的监控系统 - Google Patents

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陈坤
王振邦
赵乐
赵彦龙
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黄锦
孟莹
郝栋梁
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Abstract

本实用新型涉及一种微微网平台的监控系统，用以在线监控电网中三相并网逆变器，包括：分布式电源：通过三相并网逆变器与微微网母线连接；信息处理传递装置：用以获取三相并网逆变器的控制量电信号，经处理后发送出去；传输网络：与信息处理传递装置通信；上位在线调控监视装置：与传输网络通信，用以处理三相并网逆变器的控制量电信号，同时在线监控微微网的运行状态。与现有技术相比，本实用新型具有远程在线监控、成本低、稳定可靠等优点。

Description

一种微微网平台的监控系统
技术领域
本实用新型涉及微微网监控领域，尤其是涉及一种微微网平台的监控系统。
背景技术
目前随着新能源行业、分布式发电的不断推进，为了高效的利用计算机网络对分散参与型的分布式电源进行管理和监测,使原有的分布式发电的微源在电力系统网络上由未知变为已知,将其由分散不易控变为集中管理与可控,微微网开始在世界各地推广开来。为了集中管理与协调控制好各个分布式发电模块，微微网监控系统的设计发挥着重要的作用。
经对现有技术文献的检索发现，刘建华，谭智等人于2010年在“Proceedingsof2010The3rdInternationalConferenceonPowerElectronicsandIntelligentTransportationSystem(Volume5)”发表论文“基于LabVIEW的微微网电能质量监测系统”，提出了基于虚拟仪器技术的电能质量监测系统的总体设计方案，并基于LABVIEW完成了电能质量监测系统的软件设计,拥有软件维护性强，稳定性和可靠性好，便于设备更新、更换功能的优点。但是微微网运行的数据难以实现实时获取和处理,并且不能实现数据的远程传输和控制。
罗海兵，汪伟于2014年在中国计量学院上发表论文“基于微微网运行的智能断路开关控制器设计”。开关控制器通过传感器，能够将采样所得电参数通过以太网发送给微网中央管理单元，实现数据的远程传输与控制，但是鉴于设计的控制器对电磁较敏感，在复杂恶劣的现场环境下，由于控制器数据的采集和处理能力不足，使得控制器数据处理速度降低、测量准确度下降。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种远程在线监控、成本低、稳定可靠的微微网平台的监控系统。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种微微网平台的监控系统，用以在线监控电网中三相并网逆变器，包括：
分布式电源：通过三相并网逆变器与微微网母线连接；
信息处理传递装置：用以获取三相并网逆变器的控制量电信号，经处理后发送出去；
传输网络：与信息处理传递装置通信；
上位在线调控监视装置：与传输网络通信，用以处理三相并网逆变器的控制量电信号，同时在线监控微微网的运行状态。
所述的分布式电源包括风力发电机、光伏电池板和储能器，所述的风力发电机、光伏电池板和储能器分别通过三相并网逆变器与微微网母线连接。
所述的信息处理传递装置包括DSP和BBB模块，所述的三相并网逆变器、DSP、BBB模块和传输网络依次连接。
所述的传输网络为RS232网络或以太网。
所述的上位在线调控监视装置包括监控上位机和在线监测终端，所述的监控上位机与传输网络连接，并且通过互联网与在线监测终端连接。
所述的DSP采用TMS320F2812芯片，所述的BBB模块为AM3359处理器的开发套件，所述的DSP与BBB模块通过串口通信。
所述的在线监测终端为手机。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型的监控系统具备自检验功能，提高了分布式电源与监控系统之间通信的稳定性与可靠性，实现了对微微网的远程无线监控，人机交互界面友好，并且BBB模块价格低廉，降低了监控系统成本，在规模较大的微微网系统中应用可以产生明显的经济效益。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图。
图2为DSP和BBB硬件系统工作结构示意图。
图3为DSP控制系统流程图。
图4为基于BBB平台的Linux监控系统结构图。
其中：11、风力发电机，12、光伏电池板，13、储能器，21、DSP，22、BBB模块，3、传输网络，41、监控上位机，42、在线监测终端，5、三相并网逆变器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例：
如图1所示，一种微微网平台的监控系统，用以在线监控电网中三相并网逆变器5，包括：
分布式电源：包括风力发电机11、光伏电池板12和储能器13，风力发电机11、光伏电池板12和储能器13分别通过三相并网逆变器5与微微网母线连接；
信息处理传递装置：用以获取三相并网逆变器5的控制量电信号，经处理后发送出去，包括DSP21和BBB模块22，三相并网逆变器5、DSP21、BBB模块22和传输网络3依次连接，DSP21采用TMS320F2812芯片，BBB模块22为AM3359处理器的开发套件，DSP21与BBB模块22通过串口通信；
传输网络3：与信息处理传递装置通信，为RS232网络或以太网；
上位在线调控监视装置：与传输网络通信，用以处理三相并网逆变器5的控制量电信号，同时在线监控微微网的运行状态，上位在线调控监视装置包括监控上位机41和在线监测终端42，监控上位机41与传输网络3连接，并且通过互联网与在线监测终端42连接，在线监测终端42为手机。
图2给出了DSP和BBB硬件系统工作结构示意图。将DSP2812采集的分布式电源的控制量电信号经过AD转换后，在DSP2812中计算处理，完成对三相并网逆变器5的控制功能。并将DSP21运算的结果通过串行外设接口SPI传送给基于AM3359微处理器的BBB模块22，然后BBB模块22通过RS232或以太网上传给监控上位机41，监控上位机41选用了Linux操作系统，可以对微微网系统的运行状态进行实时监视和远程控制。上层的调度，监控上位机41控制界面需要先通过RS232或以太网将控制信号下传给BBB模块22，然后BBB模块22通过串行外设接口SPI传送给DSP2812。
选择TI公司推出的TMS320F2812作为信号处理器，该器件集成了丰富的外设为微微网系统控制的实现提供了良好的平台。DSP运算精度为32位，系统的处理能力达150MIPS，集成了128KB的Flash存储器，4KB的ROM，大大改善应用的灵活性。采用16通道高性能12位ADC单元提供了两个采样保持电路，可以实现双通道信号同步采样，大大提高了系统处理数据的速度。
选择英蓓特科技有限公司推出的一款基于AM3359处理器的BBB开发套件。该处理器集成了高达1GHz的ARMCortexTM-A8内核，并提供了丰富的外设接口。包括网口、USBHost、USBOTG、TF卡接口、串口、HDMIDType接口、eMMC、ADC、I2C、SPI、PWM和LCD接口。能够运行Linux操作系统，提供图形化友好的人机交互环境，完成数据分析和网络传输的功能，提高信息传输的可靠性与远程控制。
图3给出了DSP2812的控制流程图。DSP控制系统是微微网控制算法实现的核心，它直接决定了控制功能的实现。在本控制系统中，采用面向分布式电源、层次化、模块化的设计新方法。利用DSP超强的运算能力，首先对每一个基本的分布式电源进行运算，获得各基本的分布式电源的状态信息；然后根据具体的控制逻辑抽取对应的分布式电源进行相应的逻辑组合,从而实现具体的各分布式组网的目的。整体采用层次化的设计，架构层、应用层和驱动层由上至下分工明确，接口简洁,构成了软件系统的有机整体；而每一层则由不同的软件模块搭建而成。例如，架构层可划分为主程序和中断程序。主程序包括初始化模块、自检管理模块、清零模块、报告处理模块和通用自检模块；中断程序主要分成计算模块、判据模块、逻辑模块三大部分。通过这种分层分模块软件设计的方法,将复杂的控制软件系统从上到下,由外至里逐步细化，一方面减少了软件设计出错的可能性，另一方面为软件的修改和维护提供了极大的便利。
图4给出了基于BBB平台的Linux监控系统结构图，首先对硬件系统和Linux进行初始化，然后是创建任务，包括通信任务，自检任务，上位机显示任务等。采样由中断服务子程序实现。如果输出功率不足，由DSP发出信号控制分布式发电模块工作，输出电能实时传送到人机界面，实现对微微网系统的实时监控。
本实用新型的监控系统更加可靠,人机监控界面更加友好。在Linux操作系统下开发出的上位机监控界面，是通过基于AM3359微处理器的Beaglebone模块(简称BBB)对TMS320F2812控制板(简称DSP2812)采集处理信息的运算与传递，提高了数据传输的实时性与可靠性。分布式发电模块通过DSP2812控制板的SPI外设与BBB模块进行信息交互，采用工业上常用的Modbus通信协议，CRC校验，具有自检验功能，能够保证数据传输的准确性，充分结合DSP高速运算与BBB模块对数据传输与控制的优势。在Linux操作系统下开发的人机交互界面通过BBB模块在液晶显示屏上显示微微网平台的运行参数从而对微微网实时监控。监控上位机41使用组态软件搭建的人机交互界面，通过与BBB模块22进行数据交互，从而完成对各分布式电源的监视与调控；在线监测终端42加载手机APP，该APP是通过Eclpse开发的APP，搭建在智能手机上(安卓操作系统)，通过GPRS访问上位机的数据库，远程实时监视微微网平台。

Claims (7)

1.一种微微网平台的监控系统，用以在线监控电网中三相并网逆变器(5)，其特征在于，包括：
分布式电源：通过三相并网逆变器(5)与微微网母线连接；
信息处理传递装置：用以获取三相并网逆变器(5)的控制量电信号，经处理后发送出去；
传输网络(3)：与信息处理传递装置通信；
上位在线调控监视装置：与传输网络通信，用以处理三相并网逆变器(5)的控制量电信号，同时在线监控微微网的运行状态。
2.根据权利要求1所述的一种微微网平台的监控系统，其特征在于，所述的分布式电源包括风力发电机(11)、光伏电池板(12)和储能器(13)，所述的风力发电机(11)、光伏电池板(12)和储能器(13)分别通过三相并网逆变器(5)与微微网母线连接。
3.根据权利要求1所述的一种微微网平台的监控系统，其特征在于，所述的信息处理传递装置包括DSP(21)和BBB模块(22)，所述的三相并网逆变器(5)、DSP(21)、BBB模块(22)和传输网络(3)依次连接。
4.根据权利要求1所述的一种微微网平台的监控系统，其特征在于，所述的传输网络(3)为RS232网络或以太网。
5.根据权利要求1所述的一种微微网平台的监控系统，其特征在于，所述的上位在线调控监视装置包括监控上位机(41)和在线监测终端(42)，所述的监控上位机(41)与传输网络(3)连接，并且通过互联网与在线监测终端(42)连接。
6.根据权利要求3所述的一种微微网平台的监控系统，其特征在于，所述的DSP(21)采用TMS320F2812芯片，所述的DSP(21)与BBB模块(22)通过串口通信。
7.根据权利要求5所述的一种微微网平台的监控系统，其特征在于，所述的在线监测终端(42)为手机。
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