一種用于微網(wǎng)的智能有功功率控制器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于微網(wǎng)的智能有功功率控制器，包括：在線監(jiān)控電路、通信母線、數(shù)據(jù)處理單元、電源電路、人機(jī)交互裝置；所述在線監(jiān)控電路通過(guò)所述通信母線與所述數(shù)據(jù)處理單元相連接，所述人機(jī)交互裝置與所述數(shù)據(jù)處理單元相連接，所述電源電路連接所述數(shù)據(jù)處理單元和所述人機(jī)交互裝置。本實(shí)用新型的用于微網(wǎng)的智能有功功率控制器，對(duì)于一般性的微型電網(wǎng)，在控制系統(tǒng)成本的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中有功功率控制，實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化可靠運(yùn)行，并且控制簡(jiǎn)單可靠、精度高、造價(jià)低、通用性強(qiáng)、易產(chǎn)品化，適用于各種中小型微網(wǎng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種用于微網(wǎng)的智能有功功率控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于微網(wǎng)的智能有功功率控制器。

【背景技術(shù)】
[0002]微型電網(wǎng)是由多種分布式電源、如風(fēng)電系統(tǒng)、光伏系統(tǒng)，儲(chǔ)能裝置、智能并網(wǎng)開(kāi)關(guān)、電能質(zhì)量治理裝置，負(fù)荷等部分組成的電力網(wǎng)絡(luò)，其可以并網(wǎng)運(yùn)行，由電網(wǎng)及分布式能源對(duì)負(fù)荷供電，也可以離網(wǎng)運(yùn)行(孤島運(yùn)行)，由儲(chǔ)能裝置及分布式電源對(duì)系統(tǒng)供電。在微型電網(wǎng)中，分布式電源發(fā)出的電能優(yōu)先被負(fù)荷消納，因此提高了可再生能源的利用率，亦提高了電網(wǎng)接納可再生能源的能力。
[0003]由于微網(wǎng)含有并網(wǎng)與孤島兩種運(yùn)行模式，在不同的模式下，對(duì)負(fù)荷供電的能源會(huì)有所不同，并且由于可再生能源的接入，隨著氣候、節(jié)假日等不同，對(duì)負(fù)荷供電的模式也不同，微網(wǎng)中的有功流動(dòng)比較復(fù)雜多變?？紤]氣候、節(jié)假日、可再生能源特性、儲(chǔ)能系統(tǒng)、電網(wǎng)、負(fù)荷特性等眾多影響因素，如何既提高供電的可靠性，又提高可再生能源的利用率，使微網(wǎng)能夠綜合經(jīng)濟(jì)優(yōu)化可靠運(yùn)行，提高用戶(hù)的效益，是現(xiàn)代研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。
[0004]目前，大型微網(wǎng)或者部分智能微網(wǎng)中，均創(chuàng)建微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，即通過(guò)對(duì)微網(wǎng)的能量進(jìn)行綜合優(yōu)化管理，使微網(wǎng)能夠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。但創(chuàng)建能量管理系統(tǒng)的成本較高，且不具備通用性，不容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化。因此一般應(yīng)用于對(duì)微網(wǎng)要求較高的場(chǎng)合。而小型的微網(wǎng)中，考慮到成本問(wèn)題，很少創(chuàng)建能量管理系統(tǒng)，大多都是風(fēng)電、光伏直接并網(wǎng)。儲(chǔ)能系統(tǒng)只是在局部與光伏系統(tǒng)等進(jìn)行配合，用來(lái)平抑光伏功率的波動(dòng)?；蛘邇?chǔ)能系統(tǒng)系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行支撐孤島微網(wǎng)的母線電壓。這種微網(wǎng)中的有功不能進(jìn)行有效的控制。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型提供一種用于微網(wǎng)的智能有功功率控制器，用于解決對(duì)于一般性的微型電網(wǎng)，在不明顯提高系統(tǒng)成本的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中有功功率控制，實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化可靠運(yùn)行的問(wèn)題。
[0006]本實(shí)用新型提供的用于微網(wǎng)的智能有功功率控制器，包括:在線監(jiān)控電路、通信母線、數(shù)據(jù)處理單元、電源電路、人機(jī)交互裝置；
[0007]所述在線監(jiān)控電路通過(guò)所述通信母線與所述數(shù)據(jù)處理單元相連接，所述人機(jī)交互裝置與所述數(shù)據(jù)處理單元相連接，所述電源電路連接所述數(shù)據(jù)處理單元和所述人機(jī)交互裝置。
[0008]進(jìn)一步，所述在線監(jiān)控電路包括:傳感器和數(shù)據(jù)采集電路；
[0009]所述傳感器設(shè)于微網(wǎng)中的可再生能源系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、負(fù)荷和/或公共耦合點(diǎn)并發(fā)送監(jiān)控信號(hào)至所述數(shù)據(jù)采集電路，所述數(shù)據(jù)采集電路對(duì)監(jiān)控信號(hào)進(jìn)行處理后發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理單元。
[0010]進(jìn)一步，所述傳感器采用霍爾傳感器。
[0011]進(jìn)一步，所述通信母線采用RS485總線或者以太網(wǎng)并且用于雙向傳輸數(shù)據(jù)及控制信號(hào)。
[0012]進(jìn)一步,所述數(shù)據(jù)處理單元包括:相互連接的DSP單元和ARM單元；
[0013]所述DSP單元連接所述數(shù)據(jù)采集電路并且用于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的處理運(yùn)算，所述ARM單元連接所述人機(jī)交互裝置并且用于人機(jī)交互控制。
[0014]進(jìn)一步，所述電源電路采用電源適配器或者鋰電池。
[0015]進(jìn)一步，所述人機(jī)交互裝置包括觸摸屏和/或鍵盤(pán)。
[0016]進(jìn)一步，本實(shí)用新型的用于微網(wǎng)的智能有功功率控制器還包括:GPS單元；
[0017]所述GPS單元連接所述數(shù)據(jù)處理單元并且用于校對(duì)時(shí)間。
[0018]進(jìn)一步,所述GPS單元連接所述ARM單元。
[0019]本實(shí)用新型提供的用于微網(wǎng)的智能有功功率控制器，對(duì)于一般性的微型電網(wǎng)，在控制系統(tǒng)成本的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中有功功率控制，實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化可靠運(yùn)行，并且控制簡(jiǎn)單可靠、精度高、造價(jià)低、通用性強(qiáng)、易產(chǎn)品化，適用于各種中小型微網(wǎng)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖；
[0021]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的用于微網(wǎng)的智能有功功率控制器的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】:
[0022]為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0023]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的用于微網(wǎng)的智能有功功率控制器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本實(shí)用新型提供的用于微網(wǎng)的智能有功功率控制器包括:在線監(jiān)控電路1、通信母線2、數(shù)據(jù)處理單元3、電源電路4、人機(jī)交互裝置5和GPS單元6。所述在線監(jiān)控電路I通過(guò)所述通信母線2與所述數(shù)據(jù)處理單元3相連接，所述人機(jī)交互裝置5與所述數(shù)據(jù)處理單元3相連接，所述電源電路4連接所述數(shù)據(jù)處理單元3、所述人機(jī)交互裝置5和GPS單元6。
[0024]所述在線監(jiān)控電路I包括:傳感器11和數(shù)據(jù)采集電路12。所述傳感器11設(shè)于微網(wǎng)中的可再生能源系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、負(fù)荷和/或公共耦合點(diǎn)(PCC)并發(fā)送監(jiān)控信號(hào)至所述數(shù)據(jù)采集電路12，所述數(shù)據(jù)采集電路12對(duì)監(jiān)控信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、調(diào)理濾波等處理后發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理單元3。其中，可再生能源系統(tǒng)包括:風(fēng)電系統(tǒng)、光伏系統(tǒng)等。在線監(jiān)控電路I在功能上主要分為功率監(jiān)測(cè)模塊及電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊。傳感器11對(duì)微網(wǎng)中可再生能源系、儲(chǔ)能系統(tǒng)、負(fù)荷、公共耦合點(diǎn)的功率、電能質(zhì)量等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，獲得實(shí)時(shí)的功率及電能質(zhì)量數(shù)據(jù)。其中，所述傳感器11采用霍爾傳感器，霍爾傳感器檢測(cè)電路中的電壓與電流信號(hào)。所述通信母線2采用RS485總線或者以太網(wǎng)并且用于雙向傳輸數(shù)據(jù)及控制信號(hào)，通信母線2需具備雙向通信的能力。
[0025]所述數(shù)據(jù)處理單元3包括:相互連接的DSP單元31和ARM單元32。所述DSP單元31連接所述數(shù)據(jù)采集電路12并且用于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的處理運(yùn)算，具體是指用于對(duì)功率的計(jì)算處理，并通過(guò)智能有功控制算法，計(jì)算并產(chǎn)生微網(wǎng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電參考信號(hào)、可再生能源系統(tǒng)的投切控制信號(hào)，以及公共耦合點(diǎn)(PCC)開(kāi)關(guān)的動(dòng)作信號(hào)，并將有功功率的參考信號(hào)、控制信號(hào)、系統(tǒng)投切信號(hào)等通過(guò)通信母線2傳送給微網(wǎng)的相應(yīng)部分對(duì)微網(wǎng)中的儲(chǔ)能系統(tǒng)、可再生能源系統(tǒng)進(jìn)行控制。為了確保微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，智能有功控制器與微網(wǎng)的之間的通信采用低頻的通信模式，通信時(shí)間可以人為設(shè)定。所述ARM單元32連接所述人機(jī)交互裝置5并且用于人機(jī)交互控制中的計(jì)算和通信，例如通過(guò)交互通信，將電能質(zhì)量數(shù)據(jù)、功率數(shù)據(jù)、控制信號(hào)狀態(tài)等在觸摸屏上顯示、導(dǎo)出，亦可以在觸摸屏中對(duì)控制的參數(shù)進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。
[0026]所述電源電路4采用電源適配器或者鋰電池，也可以配置為電源適配器及鋰電池雙電源模式。
[0027]所述人機(jī)交互裝置5包括觸摸屏和/或鍵盤(pán)，用于系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與控制信號(hào)的顯示、數(shù)據(jù)的導(dǎo)出。
[0028]所述GPS單元6連接所述數(shù)據(jù)處理單元3并且用于校對(duì)時(shí)間。具體地，所述GPS單元6連接所述ARM單元32。
[0029]本實(shí)用新型的智能有功功率控制器的工作原理為:
[0030]首先通過(guò)GPS單元6對(duì)時(shí)間進(jìn)行對(duì)時(shí)，確定所處時(shí)節(jié)，不同的時(shí)節(jié)，智能有功控制器輸出對(duì)應(yīng)的控制策略。
[0031]例如，控制策略可以包括:
[0032](I)春秋季控制策略
[0033]例如，在整個(gè)4月份，新能源的發(fā)電量是大于負(fù)荷的用電量的。在大多情況下，每個(gè)工作日的白天負(fù)荷維持在10kW-15kW，新能源的發(fā)電量在40kW-80kW。而在晚上負(fù)荷維持在2kW左右，新能源的發(fā)電量在10kW-20kW。同樣的統(tǒng)計(jì)特性也適用于5月份上旬，10月份，及11月份的上旬。
[0034]因此，考慮將儲(chǔ)能系統(tǒng)及智能有功控制器加入系統(tǒng)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制策略可以設(shè)定為:白天放電時(shí)間為8?15點(diǎn)，合計(jì)7小時(shí)，放電功率為10kW，共放電70kWh。放電深度為14%，在這種情況，負(fù)荷主要由儲(chǔ)能的放電提供，新能源發(fā)電并網(wǎng)。晚間谷時(shí)段，儲(chǔ)能充電，充電時(shí)段22點(diǎn)?3點(diǎn)，充電功率15kW，充電時(shí)間約5小時(shí)。由于晚間的負(fù)荷在2kW左右，因此，可以在充電時(shí)段，盡量將風(fēng)能消納。
[0035](2)夏冬季控制策略
[0036]例如，進(jìn)入7月份后，隨著氣溫的上升，負(fù)荷在工作日的白天一般出現(xiàn)較大峰值，并且比較規(guī)律，用電峰值為300kW-330kW。而新能源在白天的發(fā)電量大多維持在40kff-100kff,即在大多情況下，新能源的發(fā)電量是遠(yuǎn)小于負(fù)荷的用電需求的。在晚間負(fù)荷維持在5kW左右，而風(fēng)電發(fā)電量大多為0kW-20kW。
[0037]同樣的特性也適用于，8月份，9月上旬，11下旬，12月份。
[0038]因此，根據(jù)以上用電與發(fā)電的統(tǒng)計(jì)特性，可以得到儲(chǔ)能的充放電策略為:
[0039]白天放電時(shí)間為8?15點(diǎn)，合計(jì)7小時(shí)，放電功率為45kW，共放電315kWh。放電深度為63%，在這種情況，負(fù)荷主要由儲(chǔ)能的放電及新能源的發(fā)電提供，多余或者少于的電量由電網(wǎng)平衡，這種情況下，可以起到明顯的削峰作用(用電高峰大致可以降低至200kW以下)，并可以節(jié)省峰時(shí)段的電費(fèi)。晚間谷時(shí)段，儲(chǔ)能充電，充電時(shí)段22點(diǎn)?5點(diǎn)，充電功率45kW，充電時(shí)間約7小時(shí)。由于晚間的負(fù)荷在5kW左右，而風(fēng)電的發(fā)電量在0kW-40kW，因此，可以在充電時(shí)段，盡量將風(fēng)能消納，起到填谷的作用。
[0040](3)節(jié)假日控制策略
[0041]將一年中4月份至12月份所有的節(jié)假日數(shù)據(jù)進(jìn)行分析(81天)。在節(jié)假日，大多情況下，負(fù)荷全天的用電量差別不大，維持在2kW-15kW左右。偶爾會(huì)出現(xiàn)加班的情況，則不同的季節(jié)出現(xiàn)的用電峰值不同。
[0042]因此在節(jié)假日可以選擇的策略為:
[0043]考慮加班的情況，由于儲(chǔ)能的充放電由上層的有功控制器進(jìn)行控制，因此，可以在有功控制器中加入相應(yīng)邏輯控制(優(yōu)先控制)，即在有功控制器的人機(jī)交互界面加入優(yōu)先控制界面，若沒(méi)有加班通知，則按照原來(lái)的設(shè)定進(jìn)行控制，若接到次日的加班通知后，可以根據(jù)不同的季節(jié)，手動(dòng)設(shè)置次日的儲(chǔ)能控制策略，從而對(duì)節(jié)假日出現(xiàn)加班的情況亦進(jìn)行有功的控制。
[0044]采用本實(shí)用新型的智能有功控制器對(duì)微網(wǎng)中有功功率進(jìn)行有效控制后，可以大大的提高可再生能源的利用效率，提高微網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行能力。相對(duì)于現(xiàn)有的能量控制系統(tǒng)，本專(zhuān)利裝置控制簡(jiǎn)單可靠，精度高，造價(jià)低，通用性強(qiáng)，易產(chǎn)品化，適用于各種中小型微網(wǎng)。
[0045]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于微網(wǎng)的智能有功功率控制器，其特征在于，包括:在線監(jiān)控電路、通信母線、數(shù)據(jù)處理單元、電源電路、人機(jī)交互裝置； 所述在線監(jiān)控電路通過(guò)所述通信母線與所述數(shù)據(jù)處理單元相連接，所述人機(jī)交互裝置與所述數(shù)據(jù)處理單元相連接，所述電源電路連接所述數(shù)據(jù)處理單元和所述人機(jī)交互裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于微網(wǎng)的智能有功功率控制器，其特征在于，所述在線監(jiān)控電路包括:傳感器和數(shù)據(jù)采集電路； 所述傳感器設(shè)于微網(wǎng)中的可再生能源系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、負(fù)荷和/或公共耦合點(diǎn)并發(fā)送監(jiān)控信號(hào)至所述數(shù)據(jù)采集電路，所述數(shù)據(jù)采集電路對(duì)監(jiān)控信號(hào)進(jìn)行處理后發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于微網(wǎng)的智能有功功率控制器，其特征在于，所述傳感器采用霍爾傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于微網(wǎng)的智能有功功率控制器，其特征在于，所述通信母線采用RS485總線或者以太網(wǎng)并且用于雙向傳輸數(shù)據(jù)及控制信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于微網(wǎng)的智能有功功率控制器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元包括:相互連接的DSP單元和ARM單元； 所述DSP單元連接所述數(shù)據(jù)采集電路并且用于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的處理運(yùn)算，所述ARM單元連接所述人機(jī)交互裝置并且用于人機(jī)交互控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于微網(wǎng)的智能有功功率控制器，其特征在于，所述電源電路采用電源適配器或者鋰電池。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于微網(wǎng)的智能有功功率控制器，其特征在于，所述人機(jī)交互裝置包括觸摸屏和/或鍵盤(pán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的用于微網(wǎng)的智能有功功率控制器，其特征在于，還包括:GPS單元； 所述GPS單元連接所述數(shù)據(jù)處理單元并且用于校對(duì)時(shí)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于微網(wǎng)的智能有功功率控制器，其特征在于，所述GPS單元連接所述ARM單元。
【文檔編號(hào)】H02J3/48GK204118760SQ201420652647
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】周小波, 徐挺挺, 雷文 申請(qǐng)人:上海電力實(shí)業(yè)有限公司, 國(guó)網(wǎng)上海市電力公司, 領(lǐng)步科技集團(tuán)有限公司