基于mcgs的波浪能與潮流能互補發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了基于MCGS的波浪能與潮流能互補發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，包括發(fā)電系統(tǒng)相應(yīng)的信息采集模塊、具有PLC模塊的控制器以及具有MCGS觸控屏的上位機。各信息采集模塊數(shù)據(jù)經(jīng)過PLC模塊處理上傳到上位中顯示儲存，同時PLC模塊能根據(jù)上位機下發(fā)的控制指令對各控制器進(jìn)行控制。本實用新型實現(xiàn)了對波浪能與潮流能互補發(fā)電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，對參數(shù)、報警信息、操作記錄等數(shù)據(jù)實現(xiàn)了實時顯示、數(shù)據(jù)庫儲存和提取功能。系統(tǒng)操作簡單，功能完整，可拓展性強。為可再生能源互補發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控和能量管理提供了重要技術(shù)支持。
【專利說明】
基于MCGS的波浪能與潮流能互補發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種基于MCGS的波浪能與潮流能互補發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)。【背景技術(shù)】
[0002]—次能源(如煤炭、石油等)的不斷減少使能源危機變得日益嚴(yán)峻，同時燃用一次能源所帶來的環(huán)境污染也成為了世界的焦點。為了滿足能源和環(huán)境的需求，風(fēng)能、太陽能、 海洋能等清潔的可在生能源在電力行業(yè)中所占的成分不斷加大。相比難以控制且對大電網(wǎng)有沖擊的分布式電源，微電網(wǎng)技術(shù)以能源利用率高、污染小、可以優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)等優(yōu)點廣受青睞。微電網(wǎng)結(jié)合分布式能源發(fā)電、儲能系統(tǒng)、負(fù)載以及控制裝置能夠向用戶提供穩(wěn)定的電能，實現(xiàn)偏遠(yuǎn)島嶼、船舶、少批量用戶的供電，或者通過并網(wǎng)實現(xiàn)與大電網(wǎng)的聯(lián)合供電。
[0003]微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)在微型電網(wǎng)中處于核心地位，在實現(xiàn)微電網(wǎng)的實時能量調(diào)度與管理、跟蹤、監(jiān)測等方面發(fā)揮著重要的作用。一套完善的監(jiān)控系統(tǒng)將有助于微網(wǎng)的有序穩(wěn)定運行、提高電能質(zhì)量，并通過數(shù)據(jù)儲存為微網(wǎng)技術(shù)的后續(xù)研究工作提供大量的數(shù)據(jù)支持。所以監(jiān)控系統(tǒng)在微電網(wǎng)系統(tǒng)中極具重要性?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0004]本實用新型旨在提供一種基于MCGS的波浪能與潮流能互補發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，提供一套完善的基于MCGS的監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)各參數(shù)的采集、顯示、處理及儲存，以及對各控制器的遠(yuǎn)程控制，從而使微網(wǎng)系統(tǒng)能夠有序穩(wěn)定地運行。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]基于MCGS的波浪能與潮流能互補發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，包括發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電系統(tǒng)包括波浪能發(fā)電裝置和潮流能發(fā)電裝置;另外還包括波浪能發(fā)電裝置信息采集模塊、潮流能發(fā)電裝置信息采集模塊、波浪能發(fā)電控制器和潮流能發(fā)電控制器;所述波浪能發(fā)電裝置信息采集模塊分別連接于所述波浪能發(fā)電裝置和波浪能發(fā)電控制器，所述潮流能發(fā)電裝置信息采集模塊分別連接于所述潮流能發(fā)電裝置和潮流能發(fā)電控制器;所述波浪能發(fā)電控制器、潮流能發(fā)電控制器又分別與所述波浪能發(fā)電裝置、潮流能發(fā)電裝置連接;另外還包括具有MCGS觸控屏的上位機;所述波浪能發(fā)電控制器、潮流能發(fā)電控制器中均內(nèi)置有PLC 模塊并均與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。
[0007]需要說明的是，通過在各控制器中內(nèi)置PLC模塊，并使各控制器通訊連接上位機， 能實現(xiàn)對各裝置設(shè)備進(jìn)行分散控制，并由上位集中管理的模式。有利于減輕上位機的負(fù)擔(dān)， 并加快對各裝置設(shè)備的控制效率。
[0008]作為一種優(yōu)選方案，還包括有儲能系統(tǒng)和直流母線，所述儲能系統(tǒng)包括超級電容組和蓄電池組，所述超級電容組連接于超級電容控制器，蓄電池組連接于蓄電池控制器，所述超級電容控制器和蓄電池控制器則連接于所述直流母線，所述波浪能發(fā)電控制器和潮流能發(fā)電控制器也連接于所述直流母線;另外，還設(shè)有超級電容信息采集模塊、蓄電池信息采集模塊，所述超級電容信息采集模塊分別與所述超級電容控制器和超級電容組連接，所述蓄電池信息采集模塊分別與所述蓄電池控制器和蓄電池組連接;所述超級電容控制器和蓄電池控制器中內(nèi)置有PLC模塊，并與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。
[0009]作為一種優(yōu)選方案，還包括負(fù)載和逆變器，所述逆變器連接于所述直流母線，并連接于一交流母線，所述負(fù)載連接于所述交流母線;所述負(fù)載的表頭與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。
[0010]作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述逆變器還分別連接有逆變器信息采集模塊和逆變器控制器，所述逆變器信息采集模塊連接于所述逆變器控制器;所述逆變器控制器中內(nèi)置有 PLC模塊并與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。
[0011]作為一種優(yōu)選方案，還包括蓄電池巡檢儀，所述蓄電池巡檢儀連接于所述蓄電池組，并與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。
[0012]作為一種優(yōu)選方案，所述波浪能發(fā)電控制器和潮流能發(fā)電控制器均為AC/DC控制器。
[0013]作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述超級電容控制器和蓄電池控制器均為DC/DC控制器。
[0014]作為一種優(yōu)選方案，所述具有MCGS觸控屏的上位機通過串口與系統(tǒng)中與之通訊連接的設(shè)備進(jìn)行通訊，串口為RS485，通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)Modbus。[〇〇15]本實用新型的有益效果在于:
[0016]1、通過采用具有MCGS觸摸屏的上位機，使得監(jiān)控系統(tǒng)操作簡單，并具有良好的人機交互界面，可以實現(xiàn)系統(tǒng)各部分功能參數(shù)進(jìn)行分類，采用分界面顯示，條理性強。
[0017]2、穩(wěn)定性高，通過現(xiàn)場測試，數(shù)據(jù)通信十分穩(wěn)定，抗干擾能力強顯示誤差極低。[〇〇18]3、可拓展性強，可根據(jù)監(jiān)測管理的需求，通過改變串口和設(shè)備地址，增減輸入，從而滿足不同用戶監(jiān)控需求。[〇〇19]4、通過具有MCGS觸摸屏的上位機，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示和儲存。對運行數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)庫分表儲存，可通過報表和歷史曲線等形式隨時查看所需時間段的數(shù)據(jù)。同時對系統(tǒng)狀態(tài)量也進(jìn)行了合理儲存，有助于現(xiàn)場試驗、統(tǒng)計分析和推廣應(yīng)用?！靖綀D說明】

[0020]圖1為本實用新型的原理不意圖?！揪唧w實施方式】
[0021]以下將結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的描述，需要說明的是，本實施例以本技術(shù)方案為前提，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍并不限于本實施例。
[0022]如圖1所示，基于MCGS的波浪能與潮流能互補發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，包括發(fā)電系統(tǒng);所述發(fā)電系統(tǒng)包括波浪能發(fā)電裝置和潮流能發(fā)電裝置;另外還包括波浪能發(fā)電裝置信息采集模塊、潮流能發(fā)電裝置信息采集模塊、波浪能發(fā)電控制器和潮流能發(fā)電控制器;所述波浪能發(fā)電裝置信息采集模塊分別連接于所述波浪能發(fā)電裝置和波浪能發(fā)電控制器，所述潮流能發(fā)電裝置信息采集模塊分別連接于所述潮流能發(fā)電裝置和潮流能發(fā)電控制器;所述波浪能發(fā)電控制器、潮流能發(fā)電控制器又分別與所述波浪能發(fā)電裝置、潮流能發(fā)電裝置連接;另外還包括具有MCGS觸控屏的上位機;所述波浪能發(fā)電控制器、潮流能發(fā)電控制器中均內(nèi)置有PLC 模塊并均與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。[〇〇23]需要說明的是，通過在各控制器中內(nèi)置PLC模塊，并使各控制器通訊連接上位機， 能實現(xiàn)對各裝置設(shè)備進(jìn)行分散控制，并由上位集中管理的模式。有利于減輕上位機的負(fù)擔(dān)， 并加快對各裝置設(shè)備的控制效率。
[0024]作為一種優(yōu)選方案，還包括有儲能系統(tǒng)和直流母線，所述儲能系統(tǒng)包括超級電容組和蓄電池組，所述超級電容組連接于超級電容控制器，蓄電池組連接于蓄電池控制器，所述超級電容控制器和蓄電池控制器則連接于所述直流母線，所述波浪能發(fā)電控制器和潮流能發(fā)電控制器也連接于所述直流母線;另外，還設(shè)有超級電容信息采集模塊、蓄電池信息采集模塊，所述超級電容信息采集模塊分別與所述超級電容控制器和超級電容組連接，所述蓄電池信息采集模塊分別與所述蓄電池控制器和蓄電池組連接;所述超級電容控制器和蓄電池控制器中內(nèi)置有PLC模塊，并與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。
[0025]作為一種優(yōu)選方案，還包括負(fù)載和逆變器，所述逆變器連接于所述直流母線，并連接于一交流母線，所述負(fù)載連接于所述交流母線;所述負(fù)載的表頭與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。
[0026]作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述逆變器還分別連接有逆變器信息采集模塊和逆變器控制器，所述逆變器信息采集模塊連接于所述逆變器控制器;所述逆變器控制器中內(nèi)置有 PLC模塊并與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。
[0027]作為一種優(yōu)選方案，還包括蓄電池巡檢儀，所述蓄電池巡檢儀連接于所述蓄電池組，并與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。
[0028]作為一種優(yōu)選方案，所述波浪能發(fā)電控制器和潮流能發(fā)電控制器均為AC/DC控制器。[〇〇29] 作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述超級電容控制器和蓄電池控制器均為DC/DC控制器。
[0030]作為一種優(yōu)選方案，所述具有MCGS觸控屏的上位機通過串口與系統(tǒng)中與之通訊連接的設(shè)備進(jìn)行通訊，串口為RS485，通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)Modbus。
[0031]所述MCGS的波浪能與潮流能互補發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理在于:
[0032]所述波浪能發(fā)電裝置和潮流能發(fā)電裝置所產(chǎn)生的電能在各自的控制器的控制下通過直流母線傳輸?shù)絻δ芟到y(tǒng)的超級電容組和蓄電池組中，所述超級電容組和蓄電池組在各自控制器的控制下進(jìn)行儲能。所述逆變器將從直流母線獲取的電流轉(zhuǎn)換為交流電并通過交流母線傳輸?shù)截?fù)載，為負(fù)載提供交流電。
[0033]所述波浪能發(fā)電裝置信息采集模塊、潮流能發(fā)電裝置信息采集模塊、超級電容信息采集模塊、蓄電池信息采集模塊和逆變器信息采集模塊將采集得到的信息分別傳輸?shù)讲ɡ四馨l(fā)電控制器、潮流能發(fā)電控制器、超級電容控制器、蓄電池控制器和逆變器控制器的 PLC模塊中，并通過各控制器中的PLC模塊傳輸?shù)剿鼍哂蠱CGS觸摸屏的上位機。上位機基于MCGS對接收的信息進(jìn)行存儲、管理、顯示和控制，并向相應(yīng)的控制器發(fā)送控制指令，各控制器的PLC模塊接收到指令后對所控制的裝置實施控制。另外，所述蓄電池巡檢儀和負(fù)載表頭分別采集處理蓄電池和負(fù)載的數(shù)據(jù)并將其上傳至上位機中，上位機基于MCGS對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、管理、顯示和控制。所述PLC模塊具體通過RS485與所述上位機通訊。
[0034]各信息采集模塊可根據(jù)需要采集的信息進(jìn)行選擇和設(shè)置相應(yīng)的傳感器，如電壓、電流、溫度等。
[0035]使用時，將各控制器、蓄電池巡檢儀和負(fù)載表頭引出的通訊線經(jīng)過RS485轉(zhuǎn)USB接頭連接到上位機上，然后檢查通訊情況。在上位機的MCGS設(shè)備窗口下添加串口父設(shè)備，根據(jù)設(shè)備分類，添加了三個父串口，并在其下添加事先根據(jù)通訊協(xié)議編輯好的腳本驅(qū)動，同時根據(jù)通訊協(xié)議進(jìn)行相關(guān)設(shè)備地址和參數(shù)的匹配。如:對應(yīng)超級電容的通用串口父設(shè)備，其串口端口號為COM4，通訊波特率位9600，數(shù)據(jù)位位數(shù)為7，停止位位數(shù)為1，數(shù)據(jù)校驗方式為偶校驗，數(shù)據(jù)采集方式為同步采集。再根據(jù)顯示需要，將腳本驅(qū)動內(nèi)每個寄存器進(jìn)行命名，把相應(yīng)寄存器的值賦給對應(yīng)的顯示串口。當(dāng)串口和設(shè)備地址都匹配時，通訊狀態(tài)值將顯示為〇， 此時下位機與上位機開始正常的數(shù)據(jù)傳輸。傳輸上來的數(shù)據(jù)要根據(jù)通訊協(xié)議進(jìn)行相應(yīng)的小數(shù)位數(shù)調(diào)整。[〇〇36]根據(jù)預(yù)先設(shè)計的顯示界面，對每個顯示構(gòu)件進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈接，相應(yīng)數(shù)據(jù)就開始在監(jiān)控系統(tǒng)顯示。監(jiān)控系統(tǒng)分為:監(jiān)控主界面、波浪能發(fā)電參數(shù)、潮流能發(fā)電參數(shù)、儲能系統(tǒng)參數(shù)、電量統(tǒng)計、負(fù)載、控制與通訊、數(shù)據(jù)查詢等幾個界面，各界面下有對應(yīng)的實時曲線、故障報警、參數(shù)報表等子界面。
[0037]對于數(shù)據(jù)儲存，MCGS在運行時會自動生成數(shù)據(jù)庫，根據(jù)報表生成需要，利用組對象對數(shù)據(jù)進(jìn)行分表儲存，并設(shè)置相應(yīng)的儲存周期。本系統(tǒng)把數(shù)據(jù)分為:電源側(cè)參數(shù)日報表、電源側(cè)參數(shù)月報表、儲能側(cè)參數(shù)日報表、儲能側(cè)參數(shù)月報表、逆變器參數(shù)日報表、逆變器參數(shù)月報表、控制模式報表、故障診斷報，同時通過編寫腳本，以一定周期采取輸出功率從而計算出發(fā)電量，并制作相應(yīng)的日月報表。把報表與各組對象數(shù)據(jù)進(jìn)行鏈接，再將各報表時間條件設(shè)置為開始時間:InputSTime，結(jié)束時間:InputETime，這樣用戶就能根據(jù)自己的需求調(diào)取相應(yīng)時間段的數(shù)據(jù)。
[0038]對于歷史曲線，利用MCGS中的歷史曲線構(gòu)件，把構(gòu)件和事先分好的數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的數(shù)據(jù)建立鏈接，這樣用戶在查看歷史數(shù)據(jù)時就能方便的看出其變化情況。在本實施例中， 設(shè)計了波浪能發(fā)電端歷史曲線、潮流能發(fā)電端歷史曲線、超級電容數(shù)據(jù)歷史曲線、蓄電池數(shù)據(jù)歷史曲線、逆變器數(shù)據(jù)歷史曲線五個界面。運行時只需輸入查詢時間段就可查看對應(yīng)時間段參數(shù)的曲線。
[0039]下位機上傳的報警信息和控制模式信息都是以數(shù)字的形式，為了把這些狀態(tài)信息也儲存到數(shù)據(jù)庫中，還要利用腳本把數(shù)值型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的字符型數(shù)據(jù)，每個狀態(tài)量在不發(fā)生改變時只儲存一次，直到此狀態(tài)量發(fā)生變化。用戶查看歷史狀態(tài)的方法與上述查看數(shù)據(jù)報表的方法一致。通過此設(shè)計有利于用戶查看歷史操作記錄，同時對故障報警進(jìn)行統(tǒng)計分析。
[0040]通過顯示界面的分類，對各主界面進(jìn)行相應(yīng)子界面鏈接，系統(tǒng)最終形成共32個界面，包括了實時顯示數(shù)據(jù)、實時顯示曲線、實時報警、數(shù)據(jù)報表、歷史報警查詢、歷史曲線查詢等主要內(nèi)容。配置好參數(shù)后，用戶只需點擊運行，此監(jiān)控系統(tǒng)就能對波浪能與潮流能互補發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行全方位監(jiān)控，形成良好的交互界面，供用戶監(jiān)視、控制、查詢等使用。
[0041]對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以根據(jù)以上的技術(shù)方案和構(gòu)思，作出各種相應(yīng)的改變和變形，而所有的這些改變和變形都應(yīng)該包括在本實用新型權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.基于MCGS的波浪能與潮流能互補發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，包括發(fā)電系統(tǒng);其特征在于，所述發(fā) 電系統(tǒng)包括波浪能發(fā)電裝置和潮流能發(fā)電裝置；另外還包括波浪能發(fā)電裝置信息采集模 塊、潮流能發(fā)電裝置信息采集模塊、波浪能發(fā)電控制器和潮流能發(fā)電控制器;所述波浪能發(fā) 電裝置信息采集模塊分別連接于所述波浪能發(fā)電裝置和波浪能發(fā)電控制器，所述潮流能發(fā) 電裝置信息采集模塊分別連接于所述潮流能發(fā)電裝置和潮流能發(fā)電控制器;所述波浪能發(fā) 電控制器、潮流能發(fā)電控制器又分別與所述波浪能發(fā)電裝置、潮流能發(fā)電裝置連接;另外還 包括具有MCGS觸控屏的上位機;所述波浪能發(fā)電控制器、潮流能發(fā)電控制器中均內(nèi)置有PLC 模塊并均與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MCGS的波浪能與潮流能互補發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于， 還包括有儲能系統(tǒng)和直流母線，所述儲能系統(tǒng)包括超級電容組和蓄電池組，所述超級電容 組連接于超級電容控制器，蓄電池組連接于蓄電池控制器，所述超級電容控制器和蓄電池 控制器則連接于所述直流母線，所述波浪能發(fā)電控制器和潮流能發(fā)電控制器也連接于所述 直流母線；另外，還設(shè)有超級電容信息采集模塊、蓄電池信息采集模塊，所述超級電容信息 采集模塊分別與所述超級電容控制器和超級電容組連接，所述蓄電池信息采集模塊分別與 所述蓄電池控制器和蓄電池組連接;所述超級電容控制器和蓄電池控制器中內(nèi)置有PLC模 塊，并與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MCGS的波浪能與潮流能互補發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于， 還包括負(fù)載、逆變器和直流母線，所述逆變器連接于所述直流母線，并連接于一交流母線， 所述負(fù)載連接于所述交流母線;所述波浪能發(fā)電控制器和潮流能發(fā)電控制器也連接于所述 直流母線;所述負(fù)載的表頭與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于MCGS的波浪能與潮流能互補發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于， 所述逆變器還分別連接有逆變器信息采集模塊和逆變器控制器，所述逆變器信息采集模塊 連接于所述逆變器控制器;所述逆變器控制器中內(nèi)置有PLC模塊并與所述具有MCGS觸控屏 的上位機通訊連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MCGS的波浪能與潮流能互補發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于， 還包括蓄電池巡檢儀，所述蓄電池巡檢儀連接于所述蓄電池組，并與所述具有MCGS觸控屏 的上位機通訊連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MCGS的波浪能與潮流能互補發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于， 所述波浪能發(fā)電控制器和潮流能發(fā)電控制器均為AC/DC控制器。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于MCGS的波浪能與潮流能互補發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于， 所述超級電容控制器和蓄電池控制器均為DC/DC控制器。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MCGS的波浪能與潮流能互補發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于， 所述具有MCGS觸控屏的上位機通過串口與系統(tǒng)中與之通訊連接的設(shè)備進(jìn)行通訊，串口為 RS485，通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)Modbus。
【文檔編號】H02J3/38GK205724933SQ201620565788
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】顧煜炯, 和學(xué)豪, 馬向追, 趙興安, 章忠, 張宇, 熊京, 楊宏宇, 余志文, 張晨
【申請人】華北電力大學(xué), 北京華電伊創(chuàng)科技有限公司