基于mcgs的波浪能与潮流能互补发电监控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了基于MCGS的波浪能与潮流能互补发电监控系统，包括发电系统相应的信息采集模块、具有PLC模块的控制器以及具有MCGS触控屏的上位机。各信息采集模块数据经过PLC模块处理上传到上位中显示储存，同时PLC模块能根据上位机下发的控制指令对各控制器进行控制。本实用新型实现了对波浪能与潮流能互补发电系统的远程监控，对参数、报警信息、操作记录等数据实现了实时显示、数据库储存和提取功能。系统操作简单，功能完整，可拓展性强。为可再生能源互补发电系统的监控和能量管理提供了重要技术支持。
【专利说明】
基于MCGS的波浪能与潮流能互补发电监控系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及微电网监控系统领域，具体涉及一种基于MCGS的波浪能与潮流能互补发电监控系统。【背景技术】
[0002]—次能源(如煤炭、石油等)的不断减少使能源危机变得日益严峻，同时燃用一次能源所带来的环境污染也成为了世界的焦点。为了满足能源和环境的需求，风能、太阳能、 海洋能等清洁的可在生能源在电力行业中所占的成分不断加大。相比难以控制且对大电网有冲击的分布式电源，微电网技术以能源利用率高、污染小、可以优化能源结构等优点广受青睐。微电网结合分布式能源发电、储能系统、负载以及控制装置能够向用户提供稳定的电能，实现偏远岛屿、船舶、少批量用户的供电，或者通过并网实现与大电网的联合供电。
[0003]微电网监控系统在微型电网中处于核心地位，在实现微电网的实时能量调度与管理、跟踪、监测等方面发挥着重要的作用。一套完善的监控系统将有助于微网的有序稳定运行、提高电能质量，并通过数据储存为微网技术的后续研究工作提供大量的数据支持。所以监控系统在微电网系统中极具重要性。【实用新型内容】
[0004]本实用新型旨在提供一种基于MCGS的波浪能与潮流能互补发电监控系统，提供一套完善的基于MCGS的监控系统，实现各参数的采集、显示、处理及储存，以及对各控制器的远程控制，从而使微网系统能够有序稳定地运行。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]基于MCGS的波浪能与潮流能互补发电监控系统，包括发电系统，其特征在于，所述发电系统包括波浪能发电装置和潮流能发电装置;另外还包括波浪能发电装置信息采集模块、潮流能发电装置信息采集模块、波浪能发电控制器和潮流能发电控制器;所述波浪能发电装置信息采集模块分别连接于所述波浪能发电装置和波浪能发电控制器，所述潮流能发电装置信息采集模块分别连接于所述潮流能发电装置和潮流能发电控制器;所述波浪能发电控制器、潮流能发电控制器又分别与所述波浪能发电装置、潮流能发电装置连接;另外还包括具有MCGS触控屏的上位机;所述波浪能发电控制器、潮流能发电控制器中均内置有PLC 模块并均与所述具有MCGS触控屏的上位机通讯连接。
[0007]需要说明的是，通过在各控制器中内置PLC模块，并使各控制器通讯连接上位机， 能实现对各装置设备进行分散控制，并由上位集中管理的模式。有利于减轻上位机的负担， 并加快对各装置设备的控制效率。
[0008]作为一种优选方案，还包括有储能系统和直流母线，所述储能系统包括超级电容组和蓄电池组，所述超级电容组连接于超级电容控制器，蓄电池组连接于蓄电池控制器，所述超级电容控制器和蓄电池控制器则连接于所述直流母线，所述波浪能发电控制器和潮流能发电控制器也连接于所述直流母线;另外，还设有超级电容信息采集模块、蓄电池信息采集模块，所述超级电容信息采集模块分别与所述超级电容控制器和超级电容组连接，所述蓄电池信息采集模块分别与所述蓄电池控制器和蓄电池组连接;所述超级电容控制器和蓄电池控制器中内置有PLC模块，并与所述具有MCGS触控屏的上位机通讯连接。
[0009]作为一种优选方案，还包括负载和逆变器，所述逆变器连接于所述直流母线，并连接于一交流母线，所述负载连接于所述交流母线;所述负载的表头与所述具有MCGS触控屏的上位机通讯连接。
[0010]作为进一步的优选方案，所述逆变器还分别连接有逆变器信息采集模块和逆变器控制器，所述逆变器信息采集模块连接于所述逆变器控制器;所述逆变器控制器中内置有 PLC模块并与所述具有MCGS触控屏的上位机通讯连接。
[0011]作为一种优选方案，还包括蓄电池巡检仪，所述蓄电池巡检仪连接于所述蓄电池组，并与所述具有MCGS触控屏的上位机通讯连接。
[0012]作为一种优选方案，所述波浪能发电控制器和潮流能发电控制器均为AC/DC控制器。
[0013]作为进一步的优选方案，所述超级电容控制器和蓄电池控制器均为DC/DC控制器。
[0014]作为一种优选方案，所述具有MCGS触控屏的上位机通过串口与系统中与之通讯连接的设备进行通讯，串口为RS485，通讯协议为标准Modbus。[〇〇15]本实用新型的有益效果在于:
[0016]1、通过采用具有MCGS触摸屏的上位机，使得监控系统操作简单，并具有良好的人机交互界面，可以实现系统各部分功能参数进行分类，采用分界面显示，条理性强。
[0017]2、稳定性高，通过现场测试，数据通信十分稳定，抗干扰能力强显示误差极低。[〇〇18]3、可拓展性强，可根据监测管理的需求，通过改变串口和设备地址，增减输入，从而满足不同用户监控需求。[〇〇19]4、通过具有MCGS触摸屏的上位机，可以实现数据的显示和储存。对运行数据进行了数据库分表储存，可通过报表和历史曲线等形式随时查看所需时间段的数据。同时对系统状态量也进行了合理储存，有助于现场试验、统计分析和推广应用。【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的原理不意图。【具体实施方式】
[0021]以下将结合附图对本实用新型作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围并不限于本实施例。
[0022]如图1所示，基于MCGS的波浪能与潮流能互补发电监控系统，包括发电系统;所述发电系统包括波浪能发电装置和潮流能发电装置;另外还包括波浪能发电装置信息采集模块、潮流能发电装置信息采集模块、波浪能发电控制器和潮流能发电控制器;所述波浪能发电装置信息采集模块分别连接于所述波浪能发电装置和波浪能发电控制器，所述潮流能发电装置信息采集模块分别连接于所述潮流能发电装置和潮流能发电控制器;所述波浪能发电控制器、潮流能发电控制器又分别与所述波浪能发电装置、潮流能发电装置连接;另外还包括具有MCGS触控屏的上位机;所述波浪能发电控制器、潮流能发电控制器中均内置有PLC 模块并均与所述具有MCGS触控屏的上位机通讯连接。[〇〇23]需要说明的是，通过在各控制器中内置PLC模块，并使各控制器通讯连接上位机， 能实现对各装置设备进行分散控制，并由上位集中管理的模式。有利于减轻上位机的负担， 并加快对各装置设备的控制效率。
[0024]作为一种优选方案，还包括有储能系统和直流母线，所述储能系统包括超级电容组和蓄电池组，所述超级电容组连接于超级电容控制器，蓄电池组连接于蓄电池控制器，所述超级电容控制器和蓄电池控制器则连接于所述直流母线，所述波浪能发电控制器和潮流能发电控制器也连接于所述直流母线;另外，还设有超级电容信息采集模块、蓄电池信息采集模块，所述超级电容信息采集模块分别与所述超级电容控制器和超级电容组连接，所述蓄电池信息采集模块分别与所述蓄电池控制器和蓄电池组连接;所述超级电容控制器和蓄电池控制器中内置有PLC模块，并与所述具有MCGS触控屏的上位机通讯连接。
[0025]作为一种优选方案，还包括负载和逆变器，所述逆变器连接于所述直流母线，并连接于一交流母线，所述负载连接于所述交流母线;所述负载的表头与所述具有MCGS触控屏的上位机通讯连接。
[0026]作为进一步的优选方案，所述逆变器还分别连接有逆变器信息采集模块和逆变器控制器，所述逆变器信息采集模块连接于所述逆变器控制器;所述逆变器控制器中内置有 PLC模块并与所述具有MCGS触控屏的上位机通讯连接。
[0027]作为一种优选方案，还包括蓄电池巡检仪，所述蓄电池巡检仪连接于所述蓄电池组，并与所述具有MCGS触控屏的上位机通讯连接。
[0028]作为一种优选方案，所述波浪能发电控制器和潮流能发电控制器均为AC/DC控制器。[〇〇29] 作为进一步的优选方案，所述超级电容控制器和蓄电池控制器均为DC/DC控制器。
[0030]作为一种优选方案，所述具有MCGS触控屏的上位机通过串口与系统中与之通讯连接的设备进行通讯，串口为RS485，通讯协议为标准Modbus。
[0031]所述MCGS的波浪能与潮流能互补发电监控系统的工作原理在于:
[0032]所述波浪能发电装置和潮流能发电装置所产生的电能在各自的控制器的控制下通过直流母线传输到储能系统的超级电容组和蓄电池组中，所述超级电容组和蓄电池组在各自控制器的控制下进行储能。所述逆变器将从直流母线获取的电流转换为交流电并通过交流母线传输到负载，为负载提供交流电。
[0033]所述波浪能发电装置信息采集模块、潮流能发电装置信息采集模块、超级电容信息采集模块、蓄电池信息采集模块和逆变器信息采集模块将采集得到的信息分别传输到波浪能发电控制器、潮流能发电控制器、超级电容控制器、蓄电池控制器和逆变器控制器的 PLC模块中，并通过各控制器中的PLC模块传输到所述具有MCGS触摸屏的上位机。上位机基于MCGS对接收的信息进行存储、管理、显示和控制，并向相应的控制器发送控制指令，各控制器的PLC模块接收到指令后对所控制的装置实施控制。另外，所述蓄电池巡检仪和负载表头分别采集处理蓄电池和负载的数据并将其上传至上位机中，上位机基于MCGS对接收的数据进行存储、管理、显示和控制。所述PLC模块具体通过RS485与所述上位机通讯。
[0034]各信息采集模块可根据需要采集的信息进行选择和设置相应的传感器，如电压、电流、温度等。
[0035]使用时，将各控制器、蓄电池巡检仪和负载表头引出的通讯线经过RS485转USB接头连接到上位机上，然后检查通讯情况。在上位机的MCGS设备窗口下添加串口父设备，根据设备分类，添加了三个父串口，并在其下添加事先根据通讯协议编辑好的脚本驱动，同时根据通讯协议进行相关设备地址和参数的匹配。如:对应超级电容的通用串口父设备，其串口端口号为COM4，通讯波特率位9600，数据位位数为7，停止位位数为1，数据校验方式为偶校验，数据采集方式为同步采集。再根据显示需要，将脚本驱动内每个寄存器进行命名，把相应寄存器的值赋给对应的显示串口。当串口和设备地址都匹配时，通讯状态值将显示为〇， 此时下位机与上位机开始正常的数据传输。传输上来的数据要根据通讯协议进行相应的小数位数调整。[〇〇36]根据预先设计的显示界面，对每个显示构件进行数据链接，相应数据就开始在监控系统显示。监控系统分为:监控主界面、波浪能发电参数、潮流能发电参数、储能系统参数、电量统计、负载、控制与通讯、数据查询等几个界面，各界面下有对应的实时曲线、故障报警、参数报表等子界面。
[0037]对于数据储存，MCGS在运行时会自动生成数据库，根据报表生成需要，利用组对象对数据进行分表储存，并设置相应的储存周期。本系统把数据分为:电源侧参数日报表、电源侧参数月报表、储能侧参数日报表、储能侧参数月报表、逆变器参数日报表、逆变器参数月报表、控制模式报表、故障诊断报，同时通过编写脚本，以一定周期采取输出功率从而计算出发电量，并制作相应的日月报表。把报表与各组对象数据进行链接，再将各报表时间条件设置为开始时间:InputSTime，结束时间:InputETime，这样用户就能根据自己的需求调取相应时间段的数据。
[0038]对于历史曲线，利用MCGS中的历史曲线构件，把构件和事先分好的数据库中对应的数据建立链接，这样用户在查看历史数据时就能方便的看出其变化情况。在本实施例中， 设计了波浪能发电端历史曲线、潮流能发电端历史曲线、超级电容数据历史曲线、蓄电池数据历史曲线、逆变器数据历史曲线五个界面。运行时只需输入查询时间段就可查看对应时间段参数的曲线。
[0039]下位机上传的报警信息和控制模式信息都是以数字的形式，为了把这些状态信息也储存到数据库中，还要利用脚本把数值型数据转换为对应的字符型数据，每个状态量在不发生改变时只储存一次，直到此状态量发生变化。用户查看历史状态的方法与上述查看数据报表的方法一致。通过此设计有利于用户查看历史操作记录，同时对故障报警进行统计分析。
[0040]通过显示界面的分类，对各主界面进行相应子界面链接，系统最终形成共32个界面，包括了实时显示数据、实时显示曲线、实时报警、数据报表、历史报警查询、历史曲线查询等主要内容。配置好参数后，用户只需点击运行，此监控系统就能对波浪能与潮流能互补发电系统进行全方位监控，形成良好的交互界面，供用户监视、控制、查询等使用。
[0041]对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，作出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形都应该包括在本实用新型权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1.基于MCGS的波浪能与潮流能互补发电监控系统，包括发电系统;其特征在于，所述发 电系统包括波浪能发电装置和潮流能发电装置；另外还包括波浪能发电装置信息采集模 块、潮流能发电装置信息采集模块、波浪能发电控制器和潮流能发电控制器;所述波浪能发 电装置信息采集模块分别连接于所述波浪能发电装置和波浪能发电控制器，所述潮流能发 电装置信息采集模块分别连接于所述潮流能发电装置和潮流能发电控制器;所述波浪能发 电控制器、潮流能发电控制器又分别与所述波浪能发电装置、潮流能发电装置连接;另外还 包括具有MCGS触控屏的上位机;所述波浪能发电控制器、潮流能发电控制器中均内置有PLC 模块并均与所述具有MCGS触控屏的上位机通讯连接。2.根据权利要求1所述的基于MCGS的波浪能与潮流能互补发电监控系统，其特征在于， 还包括有储能系统和直流母线，所述储能系统包括超级电容组和蓄电池组，所述超级电容 组连接于超级电容控制器，蓄电池组连接于蓄电池控制器，所述超级电容控制器和蓄电池 控制器则连接于所述直流母线，所述波浪能发电控制器和潮流能发电控制器也连接于所述 直流母线；另外，还设有超级电容信息采集模块、蓄电池信息采集模块，所述超级电容信息 采集模块分别与所述超级电容控制器和超级电容组连接，所述蓄电池信息采集模块分别与 所述蓄电池控制器和蓄电池组连接;所述超级电容控制器和蓄电池控制器中内置有PLC模 块，并与所述具有MCGS触控屏的上位机通讯连接。3.根据权利要求1所述的基于MCGS的波浪能与潮流能互补发电监控系统，其特征在于， 还包括负载、逆变器和直流母线，所述逆变器连接于所述直流母线，并连接于一交流母线， 所述负载连接于所述交流母线;所述波浪能发电控制器和潮流能发电控制器也连接于所述 直流母线;所述负载的表头与所述具有MCGS触控屏的上位机通讯连接。4.根据权利要求3所述的基于MCGS的波浪能与潮流能互补发电监控系统，其特征在于， 所述逆变器还分别连接有逆变器信息采集模块和逆变器控制器，所述逆变器信息采集模块 连接于所述逆变器控制器;所述逆变器控制器中内置有PLC模块并与所述具有MCGS触控屏 的上位机通讯连接。5.根据权利要求1所述的基于MCGS的波浪能与潮流能互补发电监控系统，其特征在于， 还包括蓄电池巡检仪，所述蓄电池巡检仪连接于所述蓄电池组，并与所述具有MCGS触控屏 的上位机通讯连接。6.根据权利要求1所述的基于MCGS的波浪能与潮流能互补发电监控系统，其特征在于， 所述波浪能发电控制器和潮流能发电控制器均为AC/DC控制器。7.根据权利要求2所述的基于MCGS的波浪能与潮流能互补发电监控系统，其特征在于， 所述超级电容控制器和蓄电池控制器均为DC/DC控制器。8.根据权利要求1所述的基于MCGS的波浪能与潮流能互补发电监控系统，其特征在于， 所述具有MCGS触控屏的上位机通过串口与系统中与之通讯连接的设备进行通讯，串口为 RS485，通讯协议为标准Modbus。
【文档编号】H02J3/38GK205724933SQ201620565788
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】顾煜炯, 和学豪, 马向追, 赵兴安, 章忠, 张宇, 熊京, 杨宏宇, 余志文, 张晨
【申请人】华北电力大学, 北京华电伊创科技有限公司