CN103560583A - 一种基于dsp的微元监控器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基于DSP的微元监控器，包括DSP处理器，其信号输入端与用于对微电网运行参数进行采集并处理的采样及信号处理模块相连，其信号输出端通过继电器分别与负荷控制器、微电源控制器、储能控制器相连，其输入输出端通过GPRS模块与微网中央控制器无线通信、通过以太网通讯模块与微网中央控制器以太网通信，其输入输出端接人机交互装置。本发明可对微电网中微电源、负荷、储能等关键节点的运行状态进行实时监测，将各节点的运行信息上报到微网中央控制器，微网中央控制器根据各节点的信息，按照预置控制策略下发控制状态，本发明将控制状态反馈给各关键节点，实现微电网内的可靠经济运行。

Description

一种基于DSP的微元监控器
技术领域
本发明涉及微电网技术领域，尤其是一种基于DSP的微元监控器。
 
背景技术
微电网是一种由负荷、微电源、储能***等共同组成的电网***，通过整合分布式发电单元与配电网之间的关系，在一个局部区域内直接将分布式电源、电力网络和终端用户联系在一起，可以方便地实现热电联供方案，优化和提高能源的利用效率，减轻能源动力***对环境的影响，推动分布式电源并网，降低大电网的负担，改善电网的安全可靠性。微电网***里的一些关键节点，比如分布式电源、负载、储能设备，这些节点通常称为微元。
现阶段的微元控制器主要功能为，当微电网转入孤岛运行时，使负载可以无中断的自动转到分布式电源供电；当微电网转入并网运行时，自动调节微电网公共连接点处的电压幅值和频率以实现无冲击同步并网，然而对微电网中的关键节点，即微元，无法进行对其运行状态的采集、测量、监控，且缺乏与微网中央控制器进行通信的功能。此外，随着对微电网内部电能质量要求的越来越高，还需要微网中央控制器具有保护测控功能，因此需要一种对微元运行状态进行监测和控制，并与微网中央控制器进行通信的装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够实现对微元运行状态的实时监测、与微网中央控制器实时通信、实现微电网可靠经济运行的基于DSP的微元监控器。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于DSP的微元监控器，包括DSP处理器，其信号输入端与用于对微电网运行参数进行采集并处理的采样及信号处理模块相连，其信号输出端通过继电器分别与负荷控制器、微电源控制器、储能控制器相连，其输入输出端通过GPRS模块与微网中央控制器无线通信、通过以太网通讯模块与微网中央控制器以太网通信，其输入输出端接人机交互装置。
所述DSP处理器的输入输出端接存储器，DSP处理器的输入输出端通过电平转换芯片扩展为RS485串口，DSP处理器通过RS485串口与并网/储能逆变器串口通信，DSP处理器的信号输出端与光电隔离电路的输入端相连，光电隔离电路的输出端通过继电器分别与负荷控制器、微电源控制器、储能控制器相连，所述存储器包括SD卡和EEPROM存储器。
所述采样及信号处理模块包括用于采集微电网中电流信号的电流互感器CT、用于采集微电网中电压信号的电压互感器PT，电流互感器CT、电压互感器PT的输出端均与A/D转换器的输入端相连，A/D转换器的输出端与光耦的输入端相连，光耦的输出端与运放的输入端相连，运放的输出端与DSP处理器的A/D口相连。
所述人机交互装置采用触摸屏。
所述以太网通讯模块采用W5100芯片。
所述DSP处理器采用TMS320F28335芯片，其GPIO口与光电隔离电路的输入端相连，其UART0接口与GPRS模块相连，其UART1接口与电平转换芯片相连，其ETH口与以太网通讯模块相连，其SPI口分别与人机交互装置、SD卡相连，其I2C口与EEPROM存储器相连。
所述A/D转换器采用MAX11046芯片。
由上述技术方案可知，本发明可对微电网中微电源、负荷、储能等关键节点的运行状态进行实时监测，将各节点的运行信息上报到微网中央控制器，微网中央控制器根据各节点的信息，按照预置控制策略下发控制状态，本发明将控制状态反馈给各关键节点，实现微电网内的可靠经济运行。当微电网内发生故障时，本发明将获得的故障信息上报给微网中央控制器，微网中央控制器按照预置的故障处理模式，下发安全控制策略，由本发明执行控制，切除故障可能影响的微元节点，保证整个微电网的安全运行。
 
附图说明
图1为本发明的电路结构框图；
图2为图1中采样及信号处理模块的电路框图；
图3为微电网***管理示意图。
具体实施方式
一种基于DSP的微元监控器，包括DSP处理器1，其信号输入端与用于对微电网运行参数进行采集并处理的采样及信号处理模块2相连，其信号输出端通过继电器分别与负荷控制器、微电源控制器、储能控制器相连，其输入输出端通过GPRS模块与微网中央控制器3无线通信、通过以太网通讯模块与微网中央控制器3以太网通信，其输入输出端接人机交互装置，所述人机交互装置采用触摸屏。所述的采样及信号处理模块2对微电网中的电压、电流、频率、谐波等参数进行实时测量，并对信号进行隔离、放大、滤波处理；所述GPRS模块用于实现与外部的微网中央控制器3进行无线通信；所述以太网通讯模块用于实现与外部的微网中央控制器3进行以太网通信；所述继电器用于响应DSP处理器1的遥控输出信号；所述人机交互装置用于显示实时数据以及运算结果。如图1所示。
如图1所示，所述DSP处理器1的输入输出端接存储器，DSP处理器1的输入输出端通过电平转换芯片扩展为RS485串口，DSP处理器1通过RS485串口与并网/储能逆变器串口通信，DSP处理器1的信号输出端与光电隔离电路的输入端相连，光电隔离电路的输出端通过继电器分别与负荷控制器、微电源控制器、储能控制器相连，所述存储器包括SD卡和EEPROM存储器。如图1所示。所述以太网通讯模块采用W5100芯片。所述RS485串口用于实现与外部的并网/储能逆变器进行串口通信；所述存储器用于存储程序代码以及数据信息。
如图2所示，所述采样及信号处理模块2包括用于采集微电网中电流信号的电流互感器CT、用于采集微电网中电压信号的电压互感器PT，电流互感器CT、电压互感器PT的输出端均与A/D转换器的输入端相连，A/D转换器的输出端与光耦的输入端相连，光耦的输出端与运放的输入端相连，运放的输出端与DSP处理器1的A/D口相连。所述A/D转换器采用MAX11046芯片，所述光耦可对采集的信号进行隔离，运放对信号进行放大。
如图1所示，所述DSP处理器1采用TMS320F28335芯片，具有32位的数据总线，最高时钟可达到150MHz，其GPIO口与光电隔离电路的输入端相连，其UART0接口与GPRS模块相连，其UART1接口与电平转换芯片相连，其ETH口与以太网通讯模块相连，其SPI口分别与人机交互装置、SD卡相连，其I2C口与EEPROM存储器相连。本发明在工作时，微电网中关键节点的运行状态信号经过PT、CT的采集后，首先进入MAX11046芯片，然后将A/D转换后的结果送给TMS320F28335芯片，TMS320F28335芯片的GPIO经过光电隔离电路控制继电器的断开或者吸合；TMS320F28335芯片经过W5100芯片来完成以太网通讯；TMS320F28335芯片的URAT1经过电平转换芯片来实现RS485通讯。
如图3所示，在现场实际运行时，DSP处理器1负责获取现场暂态运行数据，将所获取的数据进行处理，通过GPRS模块或以太网通信模块传输给微网中央控制器3，并接受微网中央控制器3的控制指令，或将控制指令翻译转发给相应的控制器，同时人机交互装置具有本地的人机界面，可以实现本地数据的浏览和控制。微网中央控制器3统一协调管理整个微电网的安全可靠运行，微网中央控制器3接收本发明以及PCC控制器上传的状态信息，本发明下的控制器主要有微电源控制器、储能控制器、负荷控制器，其中，微电源控制器控制每个DG发出的有功和无功功率，储能控制器监控储能装置的出力情况，负荷控制器可以当作可控负载的接口，紧急情况下可以切除本地负荷。微网中央控制器3与位于本地的微元监控器交换信息，设定微电源、储能、负荷的运行点，对以上关键节点的运行状况进行监控，并且可以在微电网结构出现动态变化时，微网中央控制器3能够按照预先的设定维持微电网的安全运行。 
综上所述，本发明可对微电网中微电源、负荷、储能等关键节点的运行状态进行实时监测，将各节点的运行信息上报到微网中央控制器3，微网中央控制器3根据各节点的信息，按照预置控制策略下发控制状态，本发明将控制状态反馈给各关键节点，实现微电网内的可靠经济运行。当微电网内发生故障时，本发明将获得的故障信息上报给微网中央控制器3，微网中央控制器3按照预置的故障处理模式，下发安全控制策略，由本发明执行控制，切除故障可能影响的微元节点，保证整个微电网的安全运行。

Claims (7)

1.一种基于DSP的微元监控器，其特征在于：包括DSP处理器（1），其信号输入端与用于对微电网运行参数进行采集并处理的采样及信号处理模块（2）相连，其信号输出端通过继电器分别与负荷控制器、微电源控制器、储能控制器相连，其输入输出端通过GPRS模块与微网中央控制器（3）无线通信、通过以太网通讯模块与微网中央控制器（3）以太网通信，其输入输出端接人机交互装置。
2.根据权利要求1所述的基于DSP的微元监控器，其特征在于：所述DSP处理器（1）的输入输出端接存储器，DSP处理器（1）的输入输出端通过电平转换芯片扩展为RS485串口，DSP处理器（1）通过RS485串口与并网/储能逆变器串口通信，DSP处理器（1）的信号输出端与光电隔离电路的输入端相连，光电隔离电路的输出端通过继电器分别与负荷控制器、微电源控制器、储能控制器相连，所述存储器包括SD卡和EEPROM存储器。
3.根据权利要求1所述的基于DSP的微元监控器，其特征在于：所述采样及信号处理模块（2）包括用于采集微电网中电流信号的电流互感器CT、用于采集微电网中电压信号的电压互感器PT，电流互感器CT、电压互感器PT的输出端均与A/D转换器的输入端相连，A/D转换器的输出端与光耦的输入端相连，光耦的输出端与运放的输入端相连，运放的输出端与DSP处理器（1）的A/D口相连。
4.根据权利要求1所述的基于DSP的微元监控器，其特征在于：所述人机交互装置采用触摸屏。
5.根据权利要求1所述的基于DSP的微元监控器，其特征在于：所述以太网通讯模块采用W5100芯片。
6.根据权利要求2所述的基于DSP的微元监控器，其特征在于：所述DSP处理器（1）采用TMS320F28335芯片，其GPIO口与光电隔离电路的输入端相连，其UART0接口与GPRS模块相连，其UART1接口与电平转换芯片相连，其ETH口与以太网通讯模块相连，其SPI口分别与人机交互装置、SD卡相连，其I2C口与EEPROM存储器相连。
7.根据权利要求3所述的基于DSP的微元监控器，其特征在于：所述A/D转换器采用MAX11046芯片。
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