智能微电网控制装置及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微电网控制技术领域，尤其涉及一种智能微电网控制装置及控制方法。
【背景技术】
[0002]随着社会的发展，新能源行业逐渐的得到了重视，由于新能源的不稳定性，不可确定性，以及天气带来的影响，导致发电量波动明显，影响整个电网的使用平衡，因此大规模兴建新能源发电厂受到限制，在这种情况下，分布式发电，智能微电网弥补了以上缺点。所谓智能微电网，即由发电系统，储能系统，负载构成的小电网、微电网，它具有高速调节供需平衡，并网、离网快速切换等特点。其中发电系统:风力发电机组，光伏发电为主。储能系统:电池，超级电容为主。负载:生活用电气设备，工业生产设备等。
[0003]由于微电网的规模较小，较分散，可以达到微网内发电，微网内电能消耗，剩余电量并到电网带来经济收入等优点，逐渐被认可。由于微电网经常在并网和孤岛运行模式间互相切换，整个微网的控制策略和响应速度凸显的尤为重要。尤其是在并网转孤岛过程中，储能设备的第一时间介入，关乎到整个微网的成败。
[0004]如何设计一种响应速度快的智能微电网控制装置成为本领域技术人员研宄的课题。
【发明内容】
[0005]本技术方案要解决的问题是提供一种响应速度快的智能微电网控制装置及控制方法。
[0006]为解决上述问题，本发明采用的技术方案:
[0007]一种智能微电网控制装置，包括信号采集模块、I/O模块和控制模块，所述控制模块通过EtherCAT总线分别与所述信号采集模块和I/O模块连接；所述信号采集模块包括传感器、第二调理电路、AD转换电路和DSP模块，所述传感器采集到的信号依次经所述第二调理电路、AD转换电路和DSP模块；所述I/O模块包括继电器、第一调理电路和第一单片机，所述继电器通过第一调理电路与所述第一单片机连接；所述控制模块连接多个接口。
[0008]所述第二调理电路包括滤波电路和二值化处理电路。
[0009]所述第一调理电路包括滤波电路和隔离电路。
[0010]所述接口包括人机交互接口、USB 接口、canopen 接口、Ethernet 接口、RS485/232接口和SD卡接口。
[0011]所述控制模块的CPU为Cortex-A系列CPU。
[0012]所述DSP模块采用TI公司的C200028335系列DSP。
[0013]所述I/O模块的CPU为STM32系列CPU。
[0014]基于上述的智能微电网控制装置的控制方法，其特征在于:包括如下步骤:
[0015]Sl、I/0模块对采集到的设备节点的数据参数进行滤波调理及逻辑校验和匹配，并将没有问题的数据通过EtherCAT总线传送到控制模块；DSP模块通过外部各传感器采集电压电流参数，进行滤波和二值化处理，并进行当前的功率、相位参数的计算，此计算根据上一时刻知识库反馈的预测值进行偏差修正，并带入模型进行推理，进入知识库进行参数的遗传、模糊计算和推导，将算完的数据带入状态机，得出当前电网的相应状态，并将电网状态数据通过EtherCAT总线传送到控制模块；
[0016]S2、控制模块通过Ethercat协议栈与DSP模块和I/O模块进行数据的交换，数据送到联动控制模块，进行整合和分析，并与状态库进行对比、判断，得出目前电网的状态，以及下一时刻的预判断，交给多任务处理单元，由多任务处理单元进行当前模式的计算，计算出最优值，比对状态库，返回控制模块，并根据多任务处理的状况和情况与检测/监控模块进行模糊对应，将结果在状态机内查表，并用人机接口反馈给操作人员；
[0017]相反，工作人员通过人机接口下达控制命令，命令到系统状态机查表，求出运行参数，输入到检测/监控模块，根据消息的类型选择是通过通信协议传送出去，还是进行计算处理，如果进行计算处理，则进行相关计算，并通过状态库配置需要下发的命令，并将需要执行的命令发送出去。
[0018]所述I/O模块内设有安全保护模块，如果在整个数据采集过程中，遇见3次以上的错误，所述安全保护模块将切断错误数据对应的继电器节点。
[0019]所述检测/监控模块内配置消息状态机，并且直接操作控制模块，并通过EtherCAT传输出去，这条通路只有在某些特殊情况下使用；消息状态机的消息也参与到其他任务的计算，作为一个状态评估条件出现在多任务处理中。
[0020]本发明具有的优点和积极效果是:(I)由于本发明的DSP模块会对微电网的状况作出快速计算，因此本发明的响应速度有了极大的提高；(2)两个调理电路的设置对采集的信号进行了滤波、除杂等处理，避免外界干扰对信号采集准确度的影响，提高控制精度；
(3)多接口的设置可以简单方便的与其他设备连接，大大提升其友好性，并为微网组网提供方便的条件。
【附图说明】
[0021]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0022]图1是本发明的原理框图；
[0023]图2是本发明第一调理电路结构示意图；
[0024]图3是本发明第二调理电路结构示意图；
[0025]图4是本发明控制模块的控制逻辑图；
[0026]图5是本发明I/O模块的控制逻辑图；
[0027]图6是本发明DSP模块的控制逻辑图。
【具体实施方式】
[0028]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0029]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0030]如图1-6所示，一种智能微电网控制装置，包括信号采集模块、I/O模块和控制模块，所述控制模块通过EtherCAT总线分别与所述信号采集模块和I/O模块连接；所述信号采集模块包括传感器、第二调理电路、AD转换电路和DSP模块，所述传感器采集到的信号依次经所述第二调理电路、AD转换电路和DSP模块；所述I/O模块包括继电器、第一调理电路和第一单片机，所述继电器通过第一调理电路与所述第一单片机连接；所述控制模块连接多个接口。
[0031]所述第二调理电路包括滤波电路和二值化处理电路。具体见图3。
[0032]所述第一调理电路包括滤波电路和隔离电路。具体见图2。
[0033]所述接口包括人机交互接口、USB 接口、canopen 接口、Ethernet 接口、RS485/232接口和SD卡接口。
[0034]所述控制模块的CPU为Cortex-A系列CPU。型号为TI公司的AM3359。
[0035]所述DSP模块采用TI公司的C200028335系列DSP。
[0036]所述I/O模块的CPU为STM32系列CPU。
[0037]基于上述的智能微电网控制装置的控制方法，其特征在于:包括如下步骤:
[0038]Sl、I/0模块对采集到的设备节点的数据参数进行滤波调理及逻辑校验和匹配，并将没有问题的数据通过EtherCAT总线传送到控制模块；DSP模块通过外部各传感器采集电压电流参数，进行滤波和二值化处理，并进行当前的功率、相位参数的计算，此计算根据上一时刻知识库反馈的预测值进行偏差修正，并带入模型进行推理，进入知识库进行参数的遗传、模糊计算和推导，将算完的数据带入状态机，得出当前电网的相应状态，并将电网状态数据通过EtherCAT总线传送到控制模块；
[0039]S2、控制模块通过Ethercat协议栈与DSP模块和I/O模块进行数据的交换，数据送到联动控制模块，进行整合和分析，并与状态库进行对比、判断，得出目前电网的状态，以及下一时刻的预判断，交给多任务处理单元，由多任务处理单元进行当前模式的计算，计算出最优值，比对状态库，返回控制模块，并根据多任务处理的状况和情况与检测/监控模块进行模糊对应，将结果在状态机内查表，并用人机接口反馈给操作人员；
[0040]相反