CN205647019U - 用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端 - Google Patents

用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端 Download PDF

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许志荣
郑群儒
郑成立
何婷
宋嗣博
张育嘉
李鹏
郭晓斌
雷金勇
田兵
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Abstract

本实用新型公开用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端，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、底层设备通信模块和双向计量模块，主控制芯片与人机界面模块、终端通信模块、数据存储模块、底层设备通信模块、双向计量模块均通过一定的通信接口保持连接。本实用可用于厂区/小区/园区级用户侧微电网的底层监控和管理，能够实现双向高精度计量、电能计量计费等功能，可满足与微电网中央控制器、能量管理系统的接口要求。

Description

用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端
技术领域
本实用新型涉及微电网领域，特别涉及用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端。
背景技术
随着国家新能源政策的推广、智能电网的建设以及电力市场改革的推进，微电网的重要性已逐步上升。微电网技术已成为分布式发电系统集成应用的核心，也是智能电网建设的重要内容。通过微电网的方式，按照自用为主、富余上网、因地制宜、有序推进的原则，在用户侧积极发展和规模化接入分布式电源，是实现新能源就地消纳利用的最有效方式。
区域型双向计量、监控和能效管理终端，作为用户侧微电网的重要控制装置，具备对分布式电源、可控负荷的监控和能效管理，能够实现双向高精度计量、电能计量计费等功能，可满足与微电网中央控制器、能量管理系统的接口要求。然而，目前区域型双向计量、监控和能效管理终端仍存在诸多缺陷：注重组成模块的功能，缺乏装置的设计细节；通信接口种类繁多，没有提出提高通信可靠性的有效方法；没有统一的技术规范，单规格产品产量小、成本高，不利于大规模推广利用。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端，可用于厂区/小区/园区级用户侧微电网的底层监控和管理，能够实现双向高精度计量、电能计量计费等功能，可满足与微电网中央控制器、能量管理系统的接口要求，非常适于广泛推广与使用。
为实现上述发明目的，本实用新型采用的技术方案如下。
一种用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端，所述的区域型双向计量、监控和能效管理终端包括主控制芯片、人机界面模块、终端通信模块、数据存储模块、底层设备通信模块和双向计量模块，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、Wi-Fi(Wireless-Fidelity，无线网络)通信接口连接，主控制芯片与数据存储模块之间通过SPI（串行外设接口，Serial Peripheral Interface）连接，主控制芯片与底层设备通信块之间通过以太网通信接口、RS485通信接口、CAN(控制器局域网，Controller Area Network)通信接口连接，主控芯片与双向计量模块之间通过RS485通信接口连接。
进一步的，所述的用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：终端通信模块负责一体化终端与区域型微电网中央控制器、手持终端等设备之间的相互通信，包括以太网通信和无线通信；人机界面模块以LCD（液晶显示器，Liquid Crystal Display）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；底层设备通信模块提供底层接口，与不具备以太网功能的设备（分布式电源、负荷和其它辅助设备）进行互联；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；双向计量模块采集用户出口的电能数据，并实现计量上传等功能。
进一步的，所述的用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：所述的主控制芯片为芯片stm32F407，基于高性能的ARM®Cortex™-M4F内核，工作频率高达168MHz，并带有1M的高速Flash和196K的SRAM。
进一步的，所述的用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：所述的通信模块包括以太网通信模块、Wi-Fi通信模块、RS485通信模块和CAN通信模块，其中以太网电平转换模块采用芯片DP83848C，Wi-Fi通信模块采用USR-WIFI232-G模块，RS485电平转换模块采用芯片ADM2483，CAN差分电平转换模块采用芯片PCA82C503。
进一步的，所述的用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：所述的终端通信模块包括以太网通信模块、Wi-Fi通信模块，其中以太网电平转换模块采用芯片DP83848C，Wi-Fi通信模块采用USR-WIFI232-G模块，同时以太网通信模块需配备交换机。
进一步的，所述的用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：所述的底层设备通信模块包括以太网通信模块、RS485通信模块和CAN通信模块，其中以太网电平转换模块采用芯片DP83848C， RS485电平转换模块采用芯片ADM2483，CAN差分电平转换模块采用芯片PCA82C503。
进一步的，所述的用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：所述的人机界面模块采用广州大彩电子有限公司开发的LCD模块，通过通信即可与主控芯片进行数据交换。
进一步的，所述的用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：所述的双向计量模块由MCU（微控制单元，Microcontroller Unit）、RS485通信模块、计量单元和存储模块构成，MCU采用stm32F205芯片，保证与主控制芯片正常通信的同时与计量单元进行大量交互，RS485通信模块用于与主控芯片通信，计量单元同时兼容三相计量和单相计量，存储模块用于存储寄存器配置信息以及出厂信息。
相比于现有技术，本实用新型用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端具有多种通信方式，包括高速输入输出接口通信、以太网通信、Wi-Fi通信、SPI通信、RS485通信和CAN通信。当本实用新型用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端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。
附图说明
图1是实例中用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端总体结构示意图。
具体实施方式
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。需指出的是，本实用新型的如下实例若涉及软件程序部分，均是本领域技术人员可以参照现有技术编程实现的。
请参阅图1，本实用新型用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端，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、底层设备通信模块和双向计量模块，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、Wi-F通信接口连接，主控制芯片与数据存储模块之间通过SPI连接，主控制芯片与底层设备通信块之间通过以太网通信接口、RS485通信接口、CAN通信接口连接，主控芯片与双向计量模块之间通过RS485通信接口连接。
主控制芯片为芯片stm32F407，基于高性能的ARM®Cortex™-M4F内核，工作频率高达168MHz，并带有1M的高速Flash和196K的SRAM；通信模块包括SPI模块、以太网通信模块、Wi-Fi通信模块、RS485通信模块和CAN通信模块，其中以太网电平转换模块采用芯片DP83848C，Wi-Fi通信模块采用USR-WIFI232-G模块，RS485电平转换模块采用芯片ADM2483，CAN差分电平转换模块采用芯片PCA82C503；数据储存模块包括大容量SD卡和串行Flash，SD卡兼容金士顿、三星等市场化品牌，串行Flash采用Winbond公司的W25Q16BV；人机界面模块采用广州大彩电子有限公司开发的LCD模块；双向计量模块由MCU、RS485通信模块、计量单元和存储模块构成，MCU采用stm32F205芯片，RS485通信模块用于与主控芯片通信，计量单元同时兼容三相计量和单相计量，存储模块用于存储寄存器配置信息以及出厂信息。
本实用新型用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端可以通过终端通信模块实现一体化终端与区域型微电网中央控制器、手持终端等设备之间的相互通信；可以通过人机界面模块以LCD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；可以通过底层设备通信模块与不具备以太网功能的设备（分布式电源、负荷和其它辅助设备）进行互联；可以通过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；可以通过双向计量模块采集用户出口的电能数据，实现计量上传等功能。
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 (8)

1.用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于包括主控制芯片、人机界面模块、终端通信模块、数据存储模块、底层设备通信模块和双向计量模块，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、RS485通信接口连接，主控制芯片与数据存储模块之间通过SPI连接，主控制芯片与底层设备通信块之间通过以太网通信接口、RS485通信接口、CAN通信接口连接，主控芯片与双向计量模块之间通过RS485通信接口连接。
2.根据权利要求1所述的用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：终端通信模块负责一体化终端与区域型微电网中央控制器、手持终端设备之间的相互通信，包括以太网通信和无线通信；人机界面模块以LCD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；底层设备通信模块提供底层接口，与不具备以太网功能的分布式电源、负荷和包括开关、二次设备进行互联；数据存储模块对运行日志进行存储；双向计量模块采集用户出口的电能数据，并实现计量上传功能。
3.根据权利要求1所述的用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：所述的主控制芯片为芯片stm32F407，基于高性能的ARM®Cortex-M4F内核，工作频率高达168MHz，并带有1M的高速Flash和196K的SRAM。
4.根据权利要求1所述的用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：所述的终端通信模块包括以太网通信模块、Wi-Fi通信模块，其中以太网电平转换模块采用芯片DP83848C，Wi-Fi通信模块采用USR-WIFI232-G模块，同时以太网通信模块需配备交换机。
5.根据权利要求1所述的用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：所述的底层设备通信模块包括以太网通信模块、RS485通信模块和CAN通信模块，其中以太网电平转换模块采用芯片DP83848C， RS485电平转换模块采用芯片ADM2483，CAN差分电平转换模块采用芯片PCA82C503。
6.根据权利要求1所述的用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：所述的数据储存模块包括SD卡和串行Flas。
7.根据权利要求1所述的用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：所述的人机界面模块采用LCD模块，通过高速输入输出接口与主控制芯片进行数据交换。
8.根据权利要求1所述的用户侧微电网的区域型双向计量、监控和能效管理终端，其特征在于：所述的双向计量模块由MCU、RS485通信模块、计量单元和存储模块构成，MCU采用stm32F205芯片，保证与主控制芯片正常通信的同时与计量单元进行大量交互，RS485通信模块用于与主控芯片通信，计量单元同时兼容三相计量和单相计量，存储模块用于存储寄存器配置信息以及出厂信息。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106849096A (zh) * 2017-03-15 2017-06-13 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种用户侧智能微电网系统

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