微電網多功能測控裝置的設計與實現.pdf

1、近年來，由于能源危機和環(huán)境問題愈來愈受重視，基于清潔可再生能源的分布式發(fā)電技術發(fā)展迅速。微電網是分布式電源接入配電網的一種新型技術手段，有效減小了分布式電源分散接入對電網的不利影響，同時滿足了用戶供電可靠性和多樣性需求。微電網能量管理策略的制定、微電網的安全穩(wěn)定運行都需要實時監(jiān)控數據作支撐。微電網的主要設備在并網點處需要安裝測控裝置，完成測量、控制、建模、通信的功能。
　　本文研究了一種微電網多功能測控裝置的設計與實現。首先，提出

2、了一種分層式的微電網綜合監(jiān)控系統(tǒng)，分析了微電網多功能測控裝置在監(jiān)控系統(tǒng)中的作用。然后，進行了微電網多功能測控裝置的功能分析和軟硬件架構設計，其次，介紹了微電網多功能測控裝置的硬件電路設計和軟件實現原理。最后，搭建了微電網實驗平臺，對測控裝置的功能進行了驗證。全文主要包括以下幾方面的研究內容:
　　(1)基于微電網技術產業(yè)應用背景的研究，分析了微電網多功能測控裝置的研究應用價值，對微電網多功能測控裝置的發(fā)展現狀進行了綜述。
　

3、　(2)提出一種微電網綜合監(jiān)控系統(tǒng)，包括微電網多功能測控裝置、微電網中央控制器MGCC、能量管理系統(tǒng)EMS。分析了測控裝置的功能，包括數據采集與電能質量分析功能、保護控制功能、網絡通信功能和人機交互功能，從軟硬件架構兩個層面分析了微電網多功能測控裝置的框架組成。
　　(3)提出微電網多功能測控裝置的硬件系統(tǒng)架構，硬件系統(tǒng)主要包括數據分析處理系統(tǒng)、測量控制系統(tǒng)、網絡通信系統(tǒng)和人機交互系統(tǒng)四個部分。分析了各硬件模塊的電路實現。中央處理

4、器模塊采用TI的雙核處理器F28M35H52C，還包括電源模塊、復位電路、JTAG接口;存儲器模塊包括處理器內部存儲器和外部擴展存儲器SDRAM;通信模塊包括以太網接口和串行通信接口;模擬信號采集模塊包括信號轉換模塊和模數轉換器，采用電能計量芯片ADE7878;人機接口模塊采用觸摸屏實現人機交互;開入開出模塊采用光耦隔離。
　　(4)提出微電網多功能測控裝置的軟件架構，包括嵌入式實時操作系統(tǒng)RTOS和應用軟件，分析了雙系統(tǒng)的調試流

5、程。分析了各軟件功能的實現原理。數據采集與電能質量分析功能方面，分析了微電網電能質量的特殊性，介紹了電能質量的檢測方法，采用ADE7878芯片實現電能數據采集。保護控制功能方面，通過分析如何選取微電網保護故障量，提出網絡化微電網保護原理和方案。網絡通信功能方面，闡述了以太網通信原理和中央處理器內核通信IPC原理。人機交互功能方面介紹了觸摸屏軟件開發(fā)流程及人機界面。
　　(5)基于微電網實驗平臺對微電網多功能測控裝置進行功能測試。構

6、建了微電網實驗平臺，介紹了主要的實驗設備和實驗平臺的拓撲結構，進行針對各項功能的實驗測試。電能質量分析功能測試，進行了頻率測量、電壓測量、電流測量、諧波測量、三相不平衡度測量、閃變測量。保護控制功能測試，通過模擬發(fā)生線路短路，驗證了基于通信的網絡化微電網保護方案的可行性。網絡通信功能測試進行了以太網收發(fā)數據報文的實驗。人機交互功能測試，通過測量額定母線電壓和電流驗證了觸摸屏正常工作。一系列功能測試說明，測控裝置滿足微電網工程應用的實際要