[實用新型]微電網監測與能量管理裝置

有效

• 申請號: 201320394312.6
• 申請日: 2013-07-02
• 公開（公告）號: CN203366096U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 竇曉波;王李東;吳在軍;胡敏強;徐陳成;孫純軍;趙波
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;G08C17/02;H04W84/18
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本實用新型屬于微電網方面的能量管理領域，涉及一種對微電網進行能量管理優化的模塊化監控與能量管理裝置。

背景技術

隨著礦物能源發電方式帶來的環境污染以及大規模電力系統弊端的日益凸顯，清潔可再生的分布式能源的發展得到了越來越多的重視和應用。將分布式電源(distributed?generator，DG)以微電網形式接入大電網，能夠系統、高效管理分布式電源，提升能源利用效率，提高供電可靠性，改善電能質量等。基于微電網結構的電網調整能夠方便大規模的分布式能源互聯并接入中低壓配電系統，提供了一種充分利用分布式發電單元的機制。此時微電網相對主配網可作為一個模塊化的可控單元，對內部提供滿足負荷和用戶需求的電能。為實現這些優勢，微電網必須具有良好的數據監控系統、能量管理系統和靈活的控制策略。

盡管分布式發電優點突出，但是其本身的不可控性和隨機波動性也對電力系統的穩定性造成了一定的影響。DG與傳統電源有很大不同，如受氣候影響光伏和風力發電的間斷性，微型燃氣輪機發電受冷、熱負荷的影響，部分DG通過逆變器接入電網，較小的慣量可能對電壓和頻率造成不利影響等。并且隨著DG滲透率的增加，微電網能量管理系統與傳統電網有很大不同。傳統電網能量管理系統是通過數據采集與監視控制(supervisory?control?and?data?acquisition，SCADA)系統采集實時電網信息，用于調度、管理和控制。微電網能量管理系統除了具備以上基本功能，還需要包括可再生能源發電預測、實時功率平衡以及對重要負荷可靠供電等。

另外，由于微電網中分布式電源要實現并網必須進行整流、逆變等過程，這其中涉及到大量的電力電子設備，加之新能源本身具有的特點使得微電網控制與傳統大電網有著諸多區別，比如：分布式特性、海量的控制數據以及靈活多變的控制方式等。為了保證微電網能夠安全可靠地運行并且能夠最大限度地發揮新能源的作用，更智能的監控與能量管理系統將發揮至關重要的作用。監控與能量管理系統功能主要由信息與通信功能、基礎應用功能(分布式發電接入監控、儲能監控、負荷預測、發電量預測)和高級應用功能(優化調度、優化控制、分布式電源管理)組成。其中信息與通信功能指的是監控模塊從分布式電源、儲能系統、負荷、氣象等方面收集信息并通過一定的通信手段上傳至初級應用功能供其分析使用，由此可見信息的組織與通信的實現是其關鍵所在。IEC61850標準(基于通用網絡通信平臺的變電站自動化系統唯一國際標準)作為智能變電站的通信協議具有互操作性、可擴展性等優點，在電力系統領域得到了大力支持和發展，將其建模方式和通信手段引入微電網領域是發展的必然趨勢。本實用新型將IEC61850引入微電網監控與能量系統，實現了對微電網系統內信息的采集和傳輸，保證了微電網能夠安全可靠地運行。

實用新型內容

技術問題：本實用新型提供了一種在實時監控微電網運行狀態的基礎上，充分利用已采集信息制定出能量管理策略，對微電網內源儲荷進行優化配置，使得微電網能量管理過程趨于平滑、精確，也滿足微電網安全穩定運行要求的基于模塊化柔性設計的微電網監測與能量管理裝置。

技術方案：本實用新型的微電網監測與能量管理裝置，包括主控制器模塊和微氣象信息監測模塊，主控制器模塊包括中央處理器模塊、儲存模塊、通信模塊和輔助模塊，中央處理器模塊包括中央處理器芯片、時鐘和復位電路和JTAG調試模塊，儲存模塊包括同步動態隨機存儲器、NORFLASH存儲器和NANDFLASH存儲器，通信模塊包括串口通信模塊和以太網通信模塊，輔助模塊包括主控制器電源模塊、A/D采樣模塊、控制器局域網絡總線模塊和開入開出接口；

微氣象信息監測模塊由中轉模塊和現場監測模塊構成，中轉模塊包括第一ZigBee芯片、分別與第一ZigBee芯片連接的第一電源模塊、第一儲存芯片、第一JTAG調試接口和第一射頻模塊；現場監測模塊包括第二ZigBee芯片、分別與第二ZigBee芯片連接的第二電源模塊、第二儲存芯片、第二JTAG調試接口、第二射頻模塊和傳感器模塊，傳感器模塊包括溫濕度傳感器、傾角傳感器、風速與風向傳感器和日照輻射傳感器；中轉模塊的第一射頻模塊通過無線網絡與現場監測模塊的第二射頻模塊連接。

本實用新型中，主控制器模塊中，時鐘和復位電路、JTAG調試模塊、同步動態隨機存儲器、NORFLASH存儲器、NANDFLASH存儲器、串口通信模塊、以太網通信模塊、主控制器電源模塊、A/D采樣模塊、控制器局域網絡總線模塊和開入開出接口均與中央處理器芯片連接。