微电网多功能测控装置的设计与实现

发布时间：2017-12-05 13:05

  本文关键词：微电网多功能测控装置的设计与实现

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【摘要】：近年来,由于能源危机和环境问题愈来愈受重视,基于清洁可再生能源的分布式发电技术发展迅速。微电网是分布式电源接入配电网的一种新型技术手段,有效减小了分布式电源分散接入对电网的不利影响,同时满足了用户供电可靠性和多样性需求。微电网能量管理策略的制定、微电网的安全稳定运行都需要实时监控数据作支撑。微电网的主要设备在并网点处需要安装测控装置,完成测量、控制、建模、通信的功能。本文研究了一种微电网多功能测控装置的设计与实现。首先,提出了一种分层式的微电网综合监控系统,分析了微电网多功能测控装置在监控系统中的作用。然后,进行了微电网多功能测控装置的功能分析和软硬件架构设计,其次,介绍了微电网多功能测控装置的硬件电路设计和软件实现原理。最后,搭建了微电网实验平台,对测控装置的功能进行了验证。全文主要包括以下几方面的研究内容：(1)基于微电网技术产业应用背景的研究,分析了微电网多功能测控装置的研究应用价值,对微电网多功能测控装置的发展现状进行了综述。(2)提出一种微电网综合监控系统,包括微电网多功能测控装置、微电网中央控制器MGCC.能量管理系统EMS。分析了测控装置的功能,包括数据采集与电能质量分析功能、保护控制功能、网络通信功能和人机交互功能,从软硬件架构两个层面分析了微电网多功能测控装置的框架组成。(3)提出微电网多功能测控装置的硬件系统架构,硬件系统主要包括数据分析处理系统、测量控制系统、网络通信系统和人机交互系统四个部分。分析了各硬件模块的电路实现。中央处理器模块采用TI的双核处理器F28M35H52C,还包括电源模块、复位电路、JTAG接口：存储器模块包括处理器内部存储器和外部扩展存储器SDRAM;通信模块包括以太网接口和串行通信接口；模拟信号采集模块包括信号转换模块和模数转换器,采用电能计量芯片ADE7878：人机接口模块采用触摸屏实现人机交互；开入开出模块采用光耦隔离。(4)提出微电网多功能测控装置的软件架构,包括嵌入式实时操作系统RTOS和应用软件,分析了双系统的调试流程。分析了各软件功能的实现原理。数据采集与电能质量分析功能方面,分析了微电网电能质量的特殊性,介绍了电能质量的检测方法,采用ADE7878芯片实现电能数据采集。保护控制功能方面,通过分析如何选取微电网保护故障量,提出网络化微电网保护原理和方案。网络通信功能方面,阐述了以太网通信原理和中央处理器内核通信IPC原理。人机交互功能方面介绍了触摸屏软件开发流程及人机界面。(5)基于微电网实验平台对微电网多功能测控装置进行功能测试。构建了微电网实验平台,介绍了主要的实验设备和实验平台的拓扑结构,进行针对各项功能的实验测试。电能质量分析功能测试,进行了频率测量、电压测量、电流测量、谐波测量、三相不平衡度测量、闪变测量。保护控制功能测试,通过模拟发生线路短路,验证了基于通信的网络化微电网保护方案的可行性。网络通信功能测试进行了以太网收发数据报文的实验。人机交互功能测试,通过测量额定母线电压和电流验证了触摸屏正常工作。一系列功能测试说明,测控装置满足微电网工程应用的实际要求。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM76

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本文编号：1254898