[發明專利]一種基于分布式架構的新能源數據采集與監控裝置

在審

• 申請號: 202010040292.7
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111142448A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 俞海國;張節譚;范克威;王蔚青;王有虎;郭樹峰;張明杰;孫慶巖;張滈辰;王雄;屈紅軍;宋天凌;金金;李婷
• 申請（專利權）人: 青海綠能數據有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G01D21/02
• 代理公司: 西寧工道知識產權代理事務所(普通合伙) 63102
• 代理人: 沈耀忠

一種基于分布式架構的新能源數據采集與監控裝置，涉及新能源采集與監控的技術鄰域，其結構為：整個系統架構由兩個對等的子系統單元通過系統總線連接構成一個分布式系統；兩個子系統單元分別為單元A和單元B,單元A和單元B內都有單獨的CPU、RAM、I/O、OS,單元A和單元B獨立地執行各自的任務，互不影響，它們之間通過節點互聯機制進行信息交互；子系統單元的硬件結構主要由電源管理單元、時鐘單元、主板MPU（ARM9）、存儲單元和外設接口單元組成。本發明的有益效果在于：實現了大規模數據的采集、存儲和處理，從而很好地滿足了新能源運行數據的快速采集和多狀態，為復雜工況下的新能源機組的穩定運行提供了大數據支撐與分析。

技術領域

本發明涉及新能源采集與監控裝置的技術鄰域，特別是涉及一種基于分布式架構的新能源數據采集與監控裝置。

背景技術

隨著光伏發電、風力發電等新能源發電技術及儲能技術的快速發展，新能源機組裝機容量不斷增大，高比例可再生能源滲透率不斷增大，新能源的迅速發展在很大程度上緩解了環境污染問題，同時也提高了能源的實際利用率，增加了社會效益，為社會的進步奠定了基礎。然而，新能源相對傳統化石能源的最大區別在于其分散性和不穩定性，其中分散性指單臺發電單元發電規模較小，位置比較分散，并且和電力用戶距離不遠，可以單獨給用戶提供電能；不穩定性，當前電力系統的運行經驗表明，風電光伏新能源的可用發電能力受制于瞬息萬變的實時天氣條件，難以人為控制，具有發電功率預測誤差大、波動性強的特征，其產生的電能如果直接輸入電網將對電網的穩定運行產生嚴重的影響，制約了可再生能源的并網利用和進一步的發展。同時也由于其分布性和不穩定性，導致新能源機組并網運行時出現消納能力較差，存在嚴重的棄風棄光現象。此外由于新能源機組均采用電力電子裝置，具有典型的低慣量、弱阻尼特征，在應對電網故障時，新能源機組無法良好的應對電網故障帶來的負面沖擊，難以安全平穩的完成故障穿越，更難以良好的對電網提供有效的支撐和恢復。與此同時，近年來由于新能源機組與受端電網距離越來越遠，輸電線路阻抗變得不可忽略，隨之而來的是新能源機組與帶阻抗弱電網之間由于阻抗不匹配導致的穩定性問題，次同步/超同步振蕩在實際新能源機組運行中出現越來越頻繁，振蕩問題不僅會導致新能源發電質量變差，甚至會產生嚴重的電力系統失穩現象，造成大量并網設備脫網，甚至導致并網設備出現嚴重的安全事故，影響電力系統安全運行，帶來人力物力的嚴重損失。而當前的電能量采集終端，由于采用“采集+集中控制”技術，在新能源這種特殊的需求下遇到了技術瓶頸，面臨既無法有效監控新能源狀態也無法快速采集新能源大量運行數據的困境。因此迫切需要一種專門針對新能源資源特點的新型采集監控裝置來解決傳統電能量采集終端的難題。

發明內容

根據上述的技術問題，開發一種基于分布式架構的新能源數據采集與監控裝置，為了促進新能源消納、保證新能源機組并網安全運行、為復雜工況下的新能源機組的穩定運行提供大數據支撐與分析開展新能源資源監測與大規模數據采集/存儲意義重大。

本發明提供一種基于分布式架構的新能源數據采集與監控裝置，其結構為：完全對等無共享的分布式架構：整個系統架構由兩個完全對等子系統單元通過系統總線連接構成一個分布式系統；兩個子系統單元分別為單元A和單元B,單元A和單元B內都有單獨的CPU、RAM、I/O、OS,單元A和單元B獨立地執行各自的任務，互不影響，它們之間通過節點互聯機制進行信息交互；子系統單元的硬件結構主要由電源管理單元、時鐘單元、主板MPU（ARM9）、存儲單元和外設接口單元組成；

所述電源管理單元分別連接時鐘單元、主板MPU（ARM9）、存儲單元和外設接口單元，以12V作為主電源和備用電源的輸入，通過電源轉換電路實現12V轉5V、5V轉4V、5V轉3.3V的功能，為其提供穩定工作電源；

所述時鐘單元，通過時鐘管理電路產生整個系統內各個模塊單元所需的時鐘信號，采用具有溫度補償功能的晶體振蕩器，通過相應補償的控制位，可以實現不同間隔的溫度補償功能，從而大大提高時鐘的精度；