一种智能微网控制和电能质量监控一体化设备制造技术

技术编号:14799198 阅读:89 留言:0更新日期:2017-03-14 21:37
本发明专利技术公开了一种智能微网控制和电能质量监控一体化设备,包括控制计算单元、数据采集单元、数据存储单元、通信管理单元、输入输出接口单元、隔离电路单元、能量预测单元,数据采集单元和通信管理单元均连接控制计算单元,输入输出接口单元通过隔离电路单元连接控制计算单元,数据存储单元连接输出接口模块的另一端,数据存储单元的另一端连接能量预测单元。本发明专利技术既可以用来实现微型电网的分层控制,也可以单独运行在微型电网任意处监测电能质量,细化了系统功能,大大降低了系统开发和维护的成本,并且因为分层的结构使系统具备灵活的可扩展性和伸缩性,并且在微网社区综合能量管理系统的协调调度下,成为一个有机的整体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能微网
,具体是一种智能微网控制和电能质量监控一体化设备
技术介绍
进入21世纪以来,随着石油、煤炭等资源储量的不断下降,世界范围内的能源供应持续紧张,开发利用清洁高效的可再生能源成为解决未来能源问题的主要出路。目前应用较为广泛的几种新能源包括太阳能、风能、燃料电池等,均为分布式电源,相应的一些发电技术称为分布式发电技术。将分布式发电技术与大电网相结合,被国内外许多专家学者认为是降低能耗、提高电力系统安全性和灵活性的主要方式,但分布式发电技术对大电网的影响却是一个不得不考虑的重要问题。为了能充分利用分布式发电所带来的经济效益,同时提高可靠性,并尽量减少其对主网的冲击,微电网的概念被提了出来。微型电网是指由分布式发电单元、储能装置、保护装置、能量转换装置、相关负荷、控制与监测系统组成的小型发电系统,是一个能够自我控制、保护和稳定运行的系统。微型电网既能够和大电网并网运行,也可以自我孤岛运行,是智能电网的重要组成部分。微电网是规模较小的独立分散系统,采用大量的现代电力技术,将燃气轮机、风电、光伏发电,燃料电池及储能设备等合并在一起,直接接在用户侧。对于大电网而言,微电网可被视为电网中的一个可控单元,它可以在数秒钟内动作以满足外部输配电网络的需求;另一方面,微电网还可满足用户的特定需求,如提高本地可靠性、保持本地电压稳定、通过利用余热提高能量利用效率及提供不间断电源等。微电网和大电网通过能量交换,二者互为备用,从而大大提高供电可靠性。随着微型电网的广泛应用,微型电网控制与监测技术成为关注重点。由于组成微型电网的分布式发电单元工作原理和特性有着很大差别,控制和监测方法也不相同,对微型电网控制与监测系统提出了更高的要求。能够让多种分布式发电单元在微型电网中共存稳定运行,是微型电网控制与监测系统技术研究的关键。组成微型电网的分布式发电单元都具有独立的电力电子装置,与控制系统交互数据都采用通信的方式。目前分布式发电单元多数采用现场总线技术,而中央控制单元很少具有现场总线接口。电能质量是考核微型电网是否正常运行的标准。微型电网每处的电能质量影响到微型电网整体的控制。电能质量对微型电网的稳定运行有着重要意义,这对电能质量的监测和计算提出了较高要求。微电网具备智能性、灵活性、环保以及能量利用的多元化等优点,势必将成为未来电网的重要发展方向。智能微电网中能源包括光伏发电、风力发电、生物质发电、燃气发电等,由于其分布式特性和能源本身的波动性,所以需要智能微电网电能管理系统进行统一协调和管理。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种细化了系统功能、维护成本低的智能微网控制和电能质量监控一体化设备,以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的,本专利技术提供如下技术方案:一种智能微网控制和电能质量监控一体化设备,包括控制计算单元、数据采集单元、数据存储单元、通信管理单元、输入输出接口单元、隔离电路单元、能量预测单元,所述输入输出接口单元包括输入接口模块和输出接口模块,所述数据采集单元和通信管理单元均连接所述控制计算单元,所述输入接口模块和输出接口模块均通过隔离电路单元连接所述控制计算单元,所述数据存储单元连接输出接口模块的另一端,所述数据存储单元的另一端连接所述能量预测单元;所述控制计算模块包括计算MCU和控制MCU这两个微控制单元,分别用于实现电能信息计算、分析与流程控制、通信交互,两者之间采用高速串口进行数据传输;所述数据采集单元包括发电数据采集模块、用电负荷数据采集模块、并网数据监测模块、储能系统运行状态模块、环境数据采集模块、电压互感器、电流互感器、信号调理电路和采样电路,所述的发电数据采集模块包括发电组和发达数据采集服务器,其中发电组与数据采集设备相连接,数据采集设备和发电数据采集服务器相连接,发电数据采集服务器与控制计算单元相连接;其中发电组包括风力发电机组、光伏发电机组、沼气发电机组、天然气发电机组;所述的用电负荷数据采集模块包括依次连接的用能设备、数据采集设备、用电数据采集服务器和数据存储模块;其中用能设备包括企业一二级总表、企业主要用能设备、居民用户总表、公共设施用电总表和其他总表;所述的环境数据采集模块包括依次连接的监测站点、数据采集设备、环境数据采集服务器和数据存储模块,还包括单独与环境数据采集服务器相连接的天气预报模块,其中监测站点包括气象监测站点、光照监测站点、水位监测站点、雨量监测站点;所述数据存储单元包括实时数据处理模块和能量管理数据模块,其中实时数据处理模块与能量管理数据模块单向连接,所述信管理模块与控制计算模块中的计算MCU相接,控制MCU经隔离电路单元与通信管理单元、输入输出接口单元、数据存储单元相连;所述输入输出单元具有模拟输入输出模块、I/O数字输入模块、继电器输出模块和开漏OC门输出模块;所述隔离电路单元用于实现对所有的对外接口进行电气上的隔离;所述能量预测单元包括发电预测模块、用电负荷预测模块和供电与储能模块。作为本专利技术进一步的方案:所述输入输出接口单元包括4路0-5V/4-20mA的输入电路、2路0-5V/4-20mA的输出电路、4路继电器输出电路、4路开漏OC门输出电路、10路数字I/O量输入电路。作为本专利技术再进一步的方案:通过所述数据采集单元采集微型电网的运行参数,送往计算MCU进行计算处理,然后通过通信管理单元传送到上层的中央控制器;通信管理单元接收到中央控制器的控制指令后传送至控制MCU,控制MCU将控制指令通过输入输出接口单元对断路开关进行控制,通过控制断路开关闭合来控制微型电网的投切处理。与现有技术相比,本专利技术的有益效果是:本专利技术既可以用来实现微型电网的分层控制,也可以单独运行在微型电网任意处监测电能质量,通过对实时数据采集将监测的数据进行建立数学模型之后传输至智能微电网调度控制系统,将整个系统分为不同的逻辑块,细化了系统功能,大大降低了系统开发和维护的成本,并且因为分层的结构使系统具备灵活的可扩展性和伸缩性,并且在微网社区综合能量管理系统的协调调度下,成为一个有机的整体。附图说明图1为本专利技术的结构框图。图2为本专利技术中发电数据采集模块的结构框图。图3为本专利技术中用电数据采集模块的结构框图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。请参阅图1-3,一种智能微网控制和电能质量监控一体化设备,包括控制计算单元、数据采集单元、数据存储单元、通信管理单元、输入输出接口单元、隔离电路单元本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种智能微网控制和电能质量监控一体化设备,其特征在于,包括控制计算单元、数据采集单元、数据存储单元、通信管理单元、输入输出接口单元、隔离电路单元、能量预测单元,所述输入输出接口单元包括输入接口模块和输出接口模块,所述数据采集单元和通信管理单元均连接所述控制计算单元,所述输入接口模块和输出接口模块均通过隔离电路单元连接所述控制计算单元,所述数据存储单元连接输出接口模块的另一端,所述数据存储单元的另一端连接所述能量预测单元;所述控制计算模块包括计算MCU和控制MCU这两个微控制单元,分别用于实现电能信息计算、分析与流程控制、通信交互,两者之间采用高速串口进行数据传输;所述数据采集单元包括发电数据采集模块、用电负荷数据采集模块、并网数据监测模块、储能系统运行状态模块、环境数据采集模块、电压互感器、电流互感器、信号调理电路和采样电路,所述的发电数据采集模块包括发电组和发达数据采集服务器,其中发电组与数据采集设备相连接,数据采集设备和发电数据采集服务器相连接,发电数据采集服务器与控制计算单元相连接;其中发电组包括风力发电机组、光伏发电机组、沼气发电机组、天然气发电机组;所述的用电负荷数据采集模块包括依次连接的用能设备、数据采集设备、用电数据采集服务器和数据存储模块;其中用能设备包括企业一二级总表、企业主要用能设备、居民用户总表、公共设施用电总表和其他总表;所述的环境数据采集模块包括依次连接的监测站点、数据采集设备、环境数据采集服务器和数据存储模块,还包括单独与环境数据采集服务器相连接的天气预报模块,其中监测站点包括气象监测站点、光照监测站点、水位监测站点、雨量监测站点;所述数据存储单元包括实时数据处理模块和能量管理数据模块,其中实时数据处理模块与能量管理数据模块单向连接,所述信管理模块与控制计算模块中的计算MCU相接,控制MCU经隔离电路单元与通信管理单元、输入输出接口单元、数据存储单元相连;所述输入输出单元具有模拟输入输出模块、I/O数字输入模块、继电器输出模块和开漏OC门输出模块;所述隔离电路单元用于实现对所有的对外接口进行电气上的隔离;所述能量预测单元包括发电预测模块、用电负荷预测模块和供电与储能模块。...

【技术特征摘要】
1.一种智能微网控制和电能质量监控一体化设备,其特征在于,包括控制计算单元、
数据采集单元、数据存储单元、通信管理单元、输入输出接口单元、隔离电路单元、能量
预测单元,所述输入输出接口单元包括输入接口模块和输出接口模块,所述数据采集单元
和通信管理单元均连接所述控制计算单元,所述输入接口模块和输出接口模块均通过隔离
电路单元连接所述控制计算单元,所述数据存储单元连接输出接口模块的另一端,所述数
据存储单元的另一端连接所述能量预测单元;所述控制计算模块包括计算MCU和控制
MCU这两个微控制单元,分别用于实现电能信息计算、分析与流程控制、通信交互,两
者之间采用高速串口进行数据传输;所述数据采集单元包括发电数据采集模块、用电负荷
数据采集模块、并网数据监测模块、储能系统运行状态模块、环境数据采集模块、电压互
感器、电流互感器、信号调理电路和采样电路,所述的发电数据采集模块包括发电组和发
达数据采集服务器,其中发电组与数据采集设备相连接,数据采集设备和发电数据采集服
务器相连接,发电数据采集服务器与控制计算单元相连接;其中发电组包括风力发电机组、
光伏发电机组、沼气发电机组、天然气发电机组;所述的用电负荷数据采集模块包括依次
连接的用能设备、数据采集设备、用电数据采集服务器和数据存储模块;其中用能设备包
括企业一二级总表、企业主要用能设备、居民用户总表、公共设施用电总表和其他总表;
所述的环境数据采集模块包括依次连接的监测站点、数据采集设备、环境数...

【专利技术属性】
技术研发人员:叶翔翟伟翔
申请(专利权)人:中国大唐集团科学技术研究院有限公司
类型:发明
国别省市:北京;11

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