[实用新型]微电网监测与能量管理装置

说明书

技术领域

本实用新型属于微电网方面的能量管理领域，涉及一种对微电网进行能量管理优化的模块化监控与能量管理装置。

背景技术

随着矿物能源发电方式带来的环境污染以及大规模电力系统弊端的日益凸显，清洁可再生的分布式能源的发展得到了越来越多的重视和应用。将分布式电源(distributed generator，DG)以微电网形式接入大电网，能够系统、高效管理分布式电源，提升能源利用效率，提高供电可靠性，改善电能质量等。基于微电网结构的电网调整能够方便大规模的分布式能源互联并接入中低压配电系统，提供了一种充分利用分布式发电单元的机制。此时微电网相对主配网可作为一个模块化的可控单元，对内部提供满足负荷和用户需求的电能。为实现这些优势，微电网必须具有良好的数据监控系统、能量管理系统和灵活的控制策略。

尽管分布式发电优点突出，但是其本身的不可控性和随机波动性也对电力系统的稳定性造成了一定的影响。DG与传统电源有很大不同，如受气候影响光伏和风力发电的间断性，微型燃气轮机发电受冷、热负荷的影响，部分DG通过逆变器接入电网，较小的惯量可能对电压和频率造成不利影响等。并且随着DG渗透率的增加，微电网能量管理系统与传统电网有很大不同。传统电网能量管理系统是通过数据采集与监视控制(supervisory control and data acquisition，SCADA)系统采集实时电网信息，用于调度、管理和控制。微电网能量管理系统除了具备以上基本功能，还需要包括可再生能源发电预测、实时功率平衡以及对重要负荷可靠供电等。

另外，由于微电网中分布式电源要实现并网必须进行整流、逆变等过程，这其中涉及到大量的电力电子设备，加之新能源本身具有的特点使得微电网控制与传统大电网有着诸多区别，比如：分布式特性、海量的控制数据以及灵活多变的控制方式等。为了保证微电网能够安全可靠地运行并且能够最大限度地发挥新能源的作用，更智能的监控与能量管理系统将发挥至关重要的作用。监控与能量管理系统功能主要由信息与通信功能、基础应用功能(分布式发电接入监控、储能监控、负荷预测、发电量预测)和高级应用功能(优化调度、优化控制、分布式电源管理)组成。其中信息与通信功能指的是监控模块从分布式电源、储能系统、负荷、气象等方面收集信息并通过一定的通信手段上传至初级应用功能供其分析使用，由此可见信息的组织与通信的实现是其关键所在。IEC61850标准(基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准)作为智能变电站的通信协议具有互操作性、可扩展性等优点，在电力系统领域得到了大力支持和发展，将其建模方式和通信手段引入微电网领域是发展的必然趋势。本实用新型将IEC61850引入微电网监控与能量系统，实现了对微电网系统内信息的采集和传输，保证了微电网能够安全可靠地运行。

实用新型内容

技术问题：本实用新型提供了一种在实时监控微电网运行状态的基础上，充分利用已采集信息制定出能量管理策略，对微电网内源储荷进行优化配置，使得微电网能量管理过程趋于平滑、精确，也满足微电网安全稳定运行要求的基于模块化柔性设计的微电网监测与能量管理装置。

技术方案：本实用新型的微电网监测与能量管理装置，包括主控制器模块和微气象信息监测模块，主控制器模块包括中央处理器模块、储存模块、通信模块和辅助模块，中央处理器模块包括中央处理器芯片、时钟和复位电路和JTAG调试模块，储存模块包括同步动态随机存储器、NORFLASH存储器和NANDFLASH存储器，通信模块包括串口通信模块和以太网通信模块，辅助模块包括主控制器电源模块、A/D采样模块、控制器局域网络总线模块和开入开出接口；

微气象信息监测模块由中转模块和现场监测模块构成，中转模块包括第一ZigBee芯片、分别与第一ZigBee芯片连接的第一电源模块、第一储存芯片、第一JTAG调试接口和第一射频模块；现场监测模块包括第二ZigBee芯片、分别与第二ZigBee芯片连接的第二电源模块、第二储存芯片、第二JTAG调试接口、第二射频模块和传感器模块，传感器模块包括温湿度传感器、倾角传感器、风速与风向传感器和日照辐射传感器；中转模块的第一射频模块通过无线网络与现场监测模块的第二射频模块连接。

本实用新型中，主控制器模块中，时钟和复位电路、JTAG调试模块、同步动态随机存储器、NORFLASH存储器、NANDFLASH存储器、串口通信模块、以太网通信模块、主控制器电源模块、A/D采样模块、控制器局域网络总线模块和开入开出接口均与中央处理器芯片连接。