中國儲能網訊：本文介紹了一種兆瓦級微電網并離網切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的研究內容，本暫態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)接收數據，采用高效算法將數據拼接、組合，處理為實際的波形信息，然后將波形繪制到PC機屏幕中。使用者通過PC機接入了互聯網，使暫態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)連接微電網系統(tǒng)，實現波形查看。該發(fā)明內容是由國網河南省電力公司周口工供電公司提出，發(fā)明人：田馮。
本發(fā)明公開了一種兆瓦級微電網并離網切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括依次連接的連接監(jiān)測模塊、數據分析模塊、波形繪制模塊以及UI顯示模塊，數據分析模塊包括依次連接的數據接收校驗模塊、數據轉換模塊與坐標轉換模塊，數據接收校驗模塊與連接監(jiān)測模塊連接，坐標轉換模塊與波形繪制模塊連接。本發(fā)明通過網絡遠距離對微電網的各項數據實時監(jiān)控，繪制重要暫態(tài)過程量的實時波形，實現精準控制。本暫態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)接收數據，采用高效算法將數據拼接、組合，處理為實際的波形信息，然后將波形繪制到PC機屏幕中。使用者通過PC機接入了互聯網，使暫態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)連接微電網系統(tǒng)，實現波形查看。
背景技術
微電網(micro-grid或microgrid)，也稱為微網，是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、相關負荷和監(jiān)控、保護裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統(tǒng)，既可以與外部電網并網運行，也可以孤立運行。
隨著我國電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷增大、全國電網系統(tǒng)互聯性的不斷增加，以及電力消費多元化等因素影響，我國電力系統(tǒng)面臨越來越高的安全和可靠性壓力。而微電網是緩解目前電網壓力的有效措施，主要是由于微電網具有對大電網削峰填谷的作用，能提升大電網的安全穩(wěn)定性。微電網還可以有效識別終端用戶的用電需求和網內電力供應，通過對
電力信息的智能分析，實現電力資源的優(yōu)化配置，減少浪費。同時網內分布式電源離終端用戶非常近，不需要經過長距離高壓輸送線路，線損低，從而達到提高電力利用效率的目的。
在微電網系統(tǒng)中，關鍵技術在于快速實現并離網的無縫切換，而微網暫態(tài)是指由于并離網狀態(tài)發(fā)生變化，經過從離網穩(wěn)定狀態(tài)進入到并網穩(wěn)定狀態(tài)，這個過渡過程稱為"暫態(tài)"。暫態(tài)過程中微電網各個關鍵參數的實時波形是檢驗微電網并離網切換質量的關鍵指標。
發(fā)明簡要介紹
1 .一種兆瓦級微電網并離網切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：包括依次連接的連接監(jiān)測模塊、數據分析模塊、波形繪制模塊以及UI顯示模塊，數據分析模塊包括依次連接的數據接收校驗模塊、數據轉換模塊與坐標轉換模塊，數據接收校驗模塊與連接監(jiān)測模塊連接，坐標轉換模塊與波形繪制模塊連接。
2.根據權利要求1所述的兆瓦級微電網并離網切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述的連接監(jiān)測模塊采用線程方式實現，建立并維持一個TCP連接，通過互聯網接受微電網傳送的實時數據，實時監(jiān)測TCP連接的通信狀態(tài)，連接監(jiān)測模塊將一個周期波形分開傳送至數據接收校驗模塊，每包數據包含半個周期波形的實際波形數據。
3.根據權利要求1所述的兆瓦級微電網并離網切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述的數據接收校驗模塊采用CRC16校驗，對連接監(jiān)測模塊傳送的數據進行校驗，CRC校驗碼設置在每包數據包的最后兩個字節(jié)中，根據波形通道組合算法對除去CRC校驗碼的每包數據包進行校驗，將校驗后的波形通道數據傳送至數據轉換模塊。
4.根據權利要求3所述的兆瓦級微電網并離網切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述的波形通道組合算法是先將收到的數據包前11個字節(jié)去除掉，每個周期波形的實際波形數據分成第一數據包和第二數據包進行傳輸，第一數據包和第二數據包中分別包含4個數據通道，根據繪制數據通道的需求選擇，從第一數據包中取出選定的數據通道上半部分，再從第二數據包中取出選定的數據通道下半部分，再將第一數據包的數據通道上半部分和第二數據包的數據通道下半部分組合成一個周期內的波形通道數據，如此循環(huán)取出波形通道數據。
5.根據權利要求1所述的兆瓦級微電網并離網切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述的數據轉換模塊將波形通道數據內的兩個8位16進制數據轉換為兩個8位數據進行高低位拼接而成的實際值，并將實際值傳送至坐標轉換模塊，然后將實際值轉化為十進制數據，存儲在參數數組中。
6.根據權利要求1所述的兆瓦級微電網并離網切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述的坐標轉換模塊將實際值轉換為屏幕坐標系下的數值，實際值根據屏幕的像素點、坐標系方向、放大倍數轉化為屏幕上的x、y坐標值，轉化公式為(5*x ,(
))，
其中a為實際波形數據，
X為屏幕x坐標值，
Y為屏幕y坐標值，
M為放大倍數，
(x、y)坐標值構成的點為屏幕上繪制的位置，并將其傳送至波形繪制模塊。
7 .根據權利要求1所述的兆瓦級微電網并離網切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述的波形繪制模塊對波形進行繪制，并將波形顯示在屏幕上;本模塊根據獲取到(x、y)坐標值構成的點，按照順序進行描點，用曲線連接所有的像素點，得到波形數據，并顯示波形;再通過線程實現方式，每隔20ms對點陣進行刷新，再次繪制并刷新顯示在屏幕上，繪制實時波形。
8.根據權利要求1所述的兆瓦級微電網并離網切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述的UI顯示模塊對波形顯示區(qū)域以及波形數據的樣式、比例進行控制，UI顯示模塊繪制一個1200*740范圍的矩形空間作為波形顯示區(qū)域，并在波形顯示區(qū)域上繪制橫坐標線、縱坐標線以及坐標值，再將波形數據渲染成A、B、C三相顏色。
發(fā)明內容
本發(fā)明為解決了現有的技術問題，而提供一種兆瓦級微電網并離網切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。
本發(fā)明為解決現有技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：
本發(fā)明的兆瓦級微電網并離網切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括依次連接的連接監(jiān)測模塊、數據分析模塊、波形繪制模塊以及UI顯示模塊，數據分析模塊包括依次連接的數據接收校驗模塊、數據轉換模塊與坐標轉換模塊，數據接收校驗模塊與連接監(jiān)測模塊連接，坐標轉換模塊與波形繪制模塊連接。
所述的連接監(jiān)測模塊采用線程方式實現，建立并維持一個TCP連接，通過互聯網接受微電網傳送的實時數據，實時監(jiān)測TCP連接的通信狀態(tài)，連接監(jiān)測模塊將一個周期波形分開傳送至數據接收校驗模塊，每包數據包含半個周期波形的實際波形數據。
所述的數據接收校驗模塊采用CRC16校驗，對連接監(jiān)測模塊傳送的數據進行校驗，CRC校驗碼設置在每包數據包的最后兩個字節(jié)中，根據波形通道組合算法對除去CRC校驗碼的每包數據包進行校驗，將校驗后的波形通道數據傳送至數據轉換模塊。
所述的波形通道組合算法是先將收到的數據包前11個字節(jié)去除掉，每個周期波形的實際波形數據分成第一數據包和第二數據包進行傳輸，第一數據包和第二數據包中分別包含4個數據通道，根據繪制數據通道的需求選擇，從第一數據包中取出選定的數據通道上半部分，再從第二數據包中取出選定的數據通道下半部分，再將第一數據包的數據通道上半部分和第二數據包的數據通道下半部分組合成一個周期內的波形通道數據，如此循環(huán)取出波形通道數據。
所述的數據轉換模塊將波形通道數據內的兩個8位16進制數據轉換為兩個8位數據進行高低位拼接而成的實際值，并將實際值傳送至坐標轉換模塊，然后將實際值轉化為十進制數據，存儲在參數數組中。
所述的坐標轉換模塊將實際值轉換為屏幕坐標系下的數值，實際值根據屏幕的像素點、坐標系方向、放大倍數轉化為屏幕上的x、y坐標值，轉化公式為(5*x,(
))，
其中a為實際波形數據，
X為屏幕x坐標值，
Y為屏幕y坐標值，
M為放大倍數，
(x、y)坐標值構成的點為屏幕上繪制的位置，并將其傳送至波形繪制模塊。
所述的波形繪制模塊對波形進行繪制，并將波形顯示在屏幕上;本模塊根據獲取到(x、y)坐標值構成的點，按照順序進行描點，用曲線連接所有的像素點，得到波形數據，并顯示波形;再通過線程實現方式，每隔20ms對點陣進行刷新，再次繪制并刷新顯示在屏幕上，繪制實時波形。
所述的UI顯示模塊對波形顯示區(qū)域以及波形數據的樣式、比例進行控制，UI顯示模塊繪制一個1200*740范圍的矩形空間作為波形顯示區(qū)域，并在波形顯示區(qū)域上繪制橫坐標線、縱坐標線以及坐標值，再將波形數據渲染成A、B、C三相顏色。
本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：
本發(fā)明通過網絡遠距離對微電網的各項數據實時監(jiān)控，繪制重要暫態(tài)過程量的實時波形，實現精準控制。本暫態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)接收數據，采用高效算法將數據拼接、組合，處理為實際的波形信息，然后將波形繪制到PC機屏幕中。使用者通過PC機接入了互聯網，使暫態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)連接微電網系統(tǒng)，實現波形查看。并且由于數據為微電網系統(tǒng)各個部分的瞬時值，對于精準控制、無縫切換有重大意義。同時，實時波形也可以作為微電網系統(tǒng)運行狀態(tài)的判斷依據。
具體實施方式
以下參照附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細的說明。
如圖1所示，本發(fā)明的兆瓦級微電網并離網切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括依次連接的連接監(jiān)測模塊、數據分析模塊、波形繪制模塊以及UI顯示模塊，數據分析模塊包括依次連接的數據接收校驗模塊、數據轉換模塊與坐標轉換模塊，數據接收校驗模塊與連接監(jiān)測模塊連接，坐標轉換模塊與波形繪制模塊連接。
所述的連接監(jiān)測模塊采用線程方式實現，建立并維持一個TCP連接，通過互聯網接受微電網傳送的實時數據，實時監(jiān)測TCP連接的通信狀態(tài)，連接監(jiān)測模塊將一個周期波形分開傳送至數據接收校驗模塊，每包數據包含半個周期波形的實際波形數據。
所述的數據接收校驗模塊采用CRC16校驗，對連接監(jiān)測模塊傳送的數據進行校驗，CRC校驗碼設置在每包數據包的最后兩個字節(jié)中，根據波形通道組合算法對除去CRC校驗碼的每包數據包進行校驗，將校驗后的波形通道數據傳送至數據轉換模塊。
所述的波形通道組合算法是先將收到的數據包前11個字節(jié)去除掉，每個周期波形的實際波形數據分成第一數據包和第二數據包進行傳輸，第一數據包和第二數據包中分別包含4個數據通道，根據繪制數據通道的需求選擇，從第一數據包中取出選定的數據通道上半部分，再從第二數據包中取出選定的數據通道下半部分，再將第一數據包的數據通道上半部分和第二數據包的數據通道下半部分組合成一個周期內的波形通道數據，如此循環(huán)取出波形通道數據。
所述的數據轉換模塊將波形通道數據內的兩個8位16進制數據轉換為兩個8位數據進行高低位拼接而成的實際值，并將實際值傳送至坐標轉換模塊，然后將實際值轉化為十進制數據，存儲在參數數組中。
所述的坐標轉換模塊將實際值轉換為屏幕坐標系下的數值，實際值根據屏幕的像素點、坐標系方向、放大倍數轉化為屏幕上的x、y坐標值，轉化公式為(5*x,(
））
其中a為實際波形數據，
X為屏幕x坐標值，
Y為屏幕y坐標值，
M為放大倍數，
(x、y)坐標值構成的點為屏幕上繪制的位置，并將其傳送至波形繪制模塊。
所述的波形繪制模塊對波形進行繪制，并將波形顯示在屏幕上;本模塊根據獲取到(x、y)坐標值構成的點，按照順序進行描點，用曲線連接所有的像素點，得到波形數據，并顯示波形;再通過線程實現方式，每隔20ms對點陣進行刷新，再次繪制并刷新顯示在屏幕上，繪制實時波形。
所述的UI顯示模塊對波形顯示區(qū)域以及波形數據的樣式、比例進行控制，UI顯示模塊繪制一個1200*740范圍的矩形空間作為波形顯示區(qū)域，并在波形顯示區(qū)域上繪制橫坐標線、縱坐標線以及坐標值，再將波形數據渲染成A、B、C三相顏色。
如圖2所示，用戶根據微電網并離網切換時暫態(tài)監(jiān)控的需求，選擇查看某個性能波形，如微網三相電壓的性能波形，暫態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)根據選擇，組織出詢問報文，該報文包括：詢問序號、波形通道數、波形通道列表，CRC數據校驗等信息。將詢問信息發(fā)送至微電網系統(tǒng)，微電網系統(tǒng)返回包含波形信息的報文數據，暫態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)再根據上述模塊的各個過程完成波形繪制顯示功能，對微電網并離網切換的暫態(tài)過程完成直觀監(jiān)控。暫態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)支持電網三相電壓、電流實時波形，微電網三相電壓、電流實時波形，負載三相電壓電流實時波形，負載功率實時波形等過程量的查看，支持實時數據刷新功能。同時，使用暫態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)可以免去到現場，使用示波器測量波形等繁瑣而危險的工作。
本發(fā)明通過網絡遠距離對微電網的各項數據實時監(jiān)控，繪制重要暫態(tài)過程量的實時波形，實現精準控制，實時監(jiān)測微電網并離網切換的暫態(tài)過程中波形的畸變等現象。本暫態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)接收數據，采用高效算法將數據拼接、組合，處理為實際的波形信息，然后將波形繪制到PC機屏幕中。使用者通過PC機接入了互聯網，使暫態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)連接微電網系統(tǒng)，實現波形查看。并且由于數據為微電網系統(tǒng)各個部分的瞬時值，對于精準控制、無縫切換有重大意義。同時，實時波形也可以作為微電網系統(tǒng)運行狀態(tài)的判斷依據。
以上對本發(fā)明的實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內。
