用于配电网系统中分布式电源监控的区域集成监控系统的制作方法

1.本实用新型涉及新能源运行控制技术，具体涉及一种用于配电网系统中分布式电源监控的区域集成监控系统。


背景技术：

2.随着能源匮乏和环境污染问题日益严重，新兴的可再生能源以其在环境友好方面的优势得到了广泛重视。然而，新能源大量渗透的配电网系统结构复杂，分布式可再生发电单元通过电力电子装置接入，具有出力波动大、控制惯性小等问题。因此为实现配电网的可靠控制，必须对配电网内各设备以及线路节点的电气状态进行在线监控，以实现系统的快速调节。
3.在现有技术中，通常采用scada/ems监控系统的解决方案，主要基于稳态信息的监测方式。但由于监测的时间尺度在半小时以上，难以满足配电网根据可再生能源的随机波动对运行状态进行动态调节的要求。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于配电网系统中分布式电源监控的区域集成监控系统。
5.为解决技术问题，本实用新型的具体解决方案是：
6.提供一种用于配电网系统中分布式电源监控的区域集成监控系统，所述分布式电源包括分布式发电装置和分布式储能装置；在所述区域集成监控系统中包括集成监控设备，该集成监控设备包括外壳和设于外壳中的主电路板；在所述主电路板上设有信号采集单元、动作控制单元、通讯模块和中央控制单元；通讯模块通过以太网分别与信号采集单元、动作控制单元和中央控制单元相连；
7.所述通讯模块通过can总线与分布式发电装置的变流器相连；通讯模块通过rs485串口及线缆与分布式储能装置的变流器相连，并采用modbus协议监控其运行；信号采集单元和动作控制单元分别通过线缆与分布式发电装置和分布式储能装置的变流器相连。
8.作为一种改进的方案，所述信号采集单元由依次连接的调理放大电路和ad采样电路组成。
9.作为一种改进的方案，所述动作控制单元中设有可编程逻辑控制器plc。
10.作为一种改进的方案，所述通讯模块包括phy芯片及光纤接口，由两者组成以太网传输单元。
11.作为一种改进的方案，对于未配置变流器的分布式电源，在分布式电源中设置用于采集信号的电压电流传感器，电压电流传感器通过线缆连接至信号采集单元。
12.作为一种改进的方案，对于未配置变流器的分布式电源，在分布式电源中设置继电器，继电器通过线缆连接至动作控制单元。
13.作为一种改进的方案，所述该集成监控设备还包括安装在外壳上的键盘和触控
屏，分别通过信号线接至中央控制单元。
14.作为一种改进的方案，所述通讯模块还通过以太网连接至位于云端的工控机，在以太网中设有用于信号中转的以太网交换机。
15.与现有技术相比，采用本实用新型的有益效果是：
16.1、本实用新型能够利用分布式电源中的变流器或设于分布式电源中的电压电流传感器实时采集运行数据，通过信号采集单元和通讯模块传送至中央控制单元后，由后者根据预设控制策略进行计算，发送控制指令并由动作控制单元对分布式电源进行远程控制。
17.因此，本实用新型能够针对分布式电源做出电气信号的精准及时采集与监测，对控制信号进行可靠快速传输，能够结合分布式电源的实时运行状态做出调整；从而克服了现有技术中基于稳态信息的监测方式无法根据分布式电源的随机波动进行动态调节的缺陷。
18.2、本实用新型能够通过键盘和触控屏组成的人机对话界面实现本地操作，以人工介入方式实时调取指定设备的运行状况，并做出远程操作动作。通过区域集成管理能够大幅减少现场工作量，提高工作效率。
19.3、本实用新型作为区域集成监控系统能够对设定区域范围内的多个分布式电源同时进行监测和控制，确保区域范围内配电网系统运行稳定。在将多个区域集成监控系统通过以太网进行组网后，能够利用云端的工控机同时对多个区域集成监控系统进行监控，保障主干电网的平稳运行，实现对更大区域范围内分布式电源的实时监控和故障警示。
附图说明
20.图1是本实用新型中区域集成监控系统的示意图；
21.图2是区域集成监控系统对外信号传输方式示意图；
22.图3是信号采集实现方式的示意图。
具体实施方式
23.首先需要说明的是，本实用新型所述信号采集单元、动作控制单元、通讯模块和中央控制单元均为硬件部件。在各功能部件的实际使用过程中，可能会涉及到内置软件的应用。但申请人认为，相关软件模块应用部分的内容并不包含于本实用新型技术方案之中，本实用新型解决技术问题的技术手段并不取决于软件模块的特别设计。如在仔细阅读申请文件、准确理解本实用新型的实现原理和实用新型目的以后，在结合现有公知技术的情况下，本领域技术人员完全可以运用其掌握的软件编程技能实现对本实用新型的应用。
24.本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本实用新型提供的系统的一部分及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本实用新型提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本实用新型提供的系统及其各项装置、模块、单元均被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为可以是硬件部件内的结构。
25.还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
26.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此次所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
27.如图1所示，本实用新型所述用于配电网系统中分布式电源监控的区域集成监控系统，分布式电源包括分布式发电装置(dg、pv等)和分布式储能装置(es)；在所述区域集成监控系统中包括集成监控设备，该集成监控设备包括外壳和设于外壳中的主电路板；在所述主电路板上设有信号采集单元、动作控制单元、通讯模块和中央控制单元；通讯模块通过以太网分别与信号采集单元、动作控制单元和中央控制单元相连；该集成监控设备还安装在外壳上的键盘和触控屏，分别通过信号线接至中央控制单元。
28.所述通讯模块包括phy芯片及光纤接口，由两者组成以太网传输单元。通讯模块通过can总线与分布式发电装置的变流器相连；通讯模块通过rs485串口及线缆与分布式储能装置的变流器相连，并采用modbus协议监控其运行；通讯模块还通过以太网连接至位于云端的工控机，在以太网中设有用于信号中转的以太网交换机。
29.信号采集单元由依次连接的调理放大电路和ad采样电路组成，在动作控制单元中设有可编程逻辑控制器plc。信号采集单元和动作控制单元分别通过线缆与分布式发电装置和分布式储能装置的变流器相连。对于未配置变流器的分布式电源，在分布式电源中设置用于采集信号的电压电流传感器，电压电流传感器通过线缆连接至信号采集单元。对于未配置变流器的分布式电源，在分布式电源中设置继电器，继电器通过线缆连接至动作控制单元。
30.下面对本实用新型的实现方式进一步加以阐释：
31.在集成监控设备中，中央控制单元作为控制和运算的核心用于完成数据处理任务；信号采集单元用于收集配电网中的拓扑信息，并完成对来自监测点电气信号的调理；通讯模块用于实时、快速地实现各单元模块间的数据交互，并实现与分布式电源之间的通讯；动作控制单元根据中央控制单元下发的指令对电力设备进行远程控制，可以实现故障单元切除、设备运行模式选择、静态开关控制等功能。
32.通常情况下，对于较为先进的分布式电源设备，可以由其变流器直接提供运行信号，信号采集单元中的调理放大电路直接对信号进行放大，高精度的ad采样电路则将模拟量精确转换为数字量以供中央控制单元处理。对于出厂较早未配置变流器的分布式电源设备，则需要另行配置用于采样的电压电流传感器，在将强电信号变为弱电信号后传送给信号采集单元。
33.类似地，通常情况下对于较为先进的分布式电源设备，可以由其变流器接收动作控制单元中可编程逻辑控制器plc转发的控制信号并加以执行。但对于对于出厂较早未配置变流器的分布式电源设备，则需要另行配置能够快速响应的继电器，由继电器执行控制动作指令。
34.本实用新型中，中央控制单元可以选用市面产品stm32f103单片机；通讯模块中的
phy芯片可以选用市面产品realtek公司rtl8208型号产品。电压传感器可以采用市面产品埃莫森公司jdz-10型号产品，电流互感器可以采用市面产品埃莫森公司lzzbj9-10a型号产品。调理放大电路可以采用ti公司opa451等型号运算放大器，ad采样电路可以选用ti公司型号为ads1263精密adc等产品。动作控制单元中的可编程逻辑控制器plc可以选用市面产品西门子公司s7-1200型号产品，继电器可以选用市面产品正泰公司jqx-13fa-1z型号产品。
35.基于本实用新型的配电网监控终端，能够实现配电网电气信号的精确采集、监测数据和控制信号的可靠快速传输，对电力设备的快速控制和故障保护，可以满足对于配电网进行实时监控的要求。