微電網(wǎng)多功能測控裝置的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、近年來，由于能源危機和環(huán)境問題愈來愈受重視，基于清潔可再生能源的分布式發(fā)電技術(shù)發(fā)展迅速。微電網(wǎng)是分布式電源接入配電網(wǎng)的一種新型技術(shù)手段，有效減小了分布式電源分散接入對電網(wǎng)的不利影響，同時滿足了用戶供電可靠性和多樣性需求。微電網(wǎng)能量管理策略的制定、微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行都需要實時監(jiān)控數(shù)據(jù)作支撐。微電網(wǎng)的主要設(shè)備在并網(wǎng)點處需要安裝測控裝置，完成測量、控制、建模、通信的功能。
　　本文研究了一種微電網(wǎng)多功能測控裝置的設(shè)計與實現(xiàn)。首先，提出

2、了一種分層式的微電網(wǎng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)，分析了微電網(wǎng)多功能測控裝置在監(jiān)控系統(tǒng)中的作用。然后，進行了微電網(wǎng)多功能測控裝置的功能分析和軟硬件架構(gòu)設(shè)計，其次，介紹了微電網(wǎng)多功能測控裝置的硬件電路設(shè)計和軟件實現(xiàn)原理。最后，搭建了微電網(wǎng)實驗平臺，對測控裝置的功能進行了驗證。全文主要包括以下幾方面的研究內(nèi)容:
　　(1)基于微電網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用背景的研究，分析了微電網(wǎng)多功能測控裝置的研究應(yīng)用價值，對微電網(wǎng)多功能測控裝置的發(fā)展現(xiàn)狀進行了綜述。
　

3、　(2)提出一種微電網(wǎng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)，包括微電網(wǎng)多功能測控裝置、微電網(wǎng)中央控制器MGCC、能量管理系統(tǒng)EMS。分析了測控裝置的功能，包括數(shù)據(jù)采集與電能質(zhì)量分析功能、保護控制功能、網(wǎng)絡(luò)通信功能和人機交互功能，從軟硬件架構(gòu)兩個層面分析了微電網(wǎng)多功能測控裝置的框架組成。
　　(3)提出微電網(wǎng)多功能測控裝置的硬件系統(tǒng)架構(gòu)，硬件系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)、測量控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)和人機交互系統(tǒng)四個部分。分析了各硬件模塊的電路實現(xiàn)。中央處理

4、器模塊采用TI的雙核處理器F28M35H52C，還包括電源模塊、復位電路、JTAG接口;存儲器模塊包括處理器內(nèi)部存儲器和外部擴展存儲器SDRAM;通信模塊包括以太網(wǎng)接口和串行通信接口;模擬信號采集模塊包括信號轉(zhuǎn)換模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采用電能計量芯片ADE7878;人機接口模塊采用觸摸屏實現(xiàn)人機交互;開入開出模塊采用光耦隔離。
　　(4)提出微電網(wǎng)多功能測控裝置的軟件架構(gòu)，包括嵌入式實時操作系統(tǒng)RTOS和應(yīng)用軟件，分析了雙系統(tǒng)的調(diào)試流

5、程。分析了各軟件功能的實現(xiàn)原理。數(shù)據(jù)采集與電能質(zhì)量分析功能方面，分析了微電網(wǎng)電能質(zhì)量的特殊性，介紹了電能質(zhì)量的檢測方法，采用ADE7878芯片實現(xiàn)電能數(shù)據(jù)采集。保護控制功能方面，通過分析如何選取微電網(wǎng)保護故障量，提出網(wǎng)絡(luò)化微電網(wǎng)保護原理和方案。網(wǎng)絡(luò)通信功能方面，闡述了以太網(wǎng)通信原理和中央處理器內(nèi)核通信IPC原理。人機交互功能方面介紹了觸摸屏軟件開發(fā)流程及人機界面。
　　(5)基于微電網(wǎng)實驗平臺對微電網(wǎng)多功能測控裝置進行功能測試。構(gòu)

6、建了微電網(wǎng)實驗平臺，介紹了主要的實驗設(shè)備和實驗平臺的拓撲結(jié)構(gòu)，進行針對各項功能的實驗測試。電能質(zhì)量分析功能測試，進行了頻率測量、電壓測量、電流測量、諧波測量、三相不平衡度測量、閃變測量。保護控制功能測試，通過模擬發(fā)生線路短路，驗證了基于通信的網(wǎng)絡(luò)化微電網(wǎng)保護方案的可行性。網(wǎng)絡(luò)通信功能測試進行了以太網(wǎng)收發(fā)數(shù)據(jù)報文的實驗。人機交互功能測試，通過測量額定母線電壓和電流驗證了觸摸屏正常工作。一系列功能測試說明，測控裝置滿足微電網(wǎng)工程應(yīng)用的實際要