本發(fā)明涉及微電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種微電網(wǎng)在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護系統(tǒng)、機組勵磁系統(tǒng)、電壓模塊等直流系統(tǒng)主要由電網(wǎng)或電站本身發(fā)出的交流電通過整流變?yōu)橹绷麟娫偌右岳?，在此過程中存在損耗和穩(wěn)定性差的問題，此外傳統(tǒng)的微電網(wǎng)檢測系統(tǒng)大多使用GPRS技進行數(shù)據(jù)傳輸，GPRS技術(shù)成本較高，且在偏遠的地區(qū)信號不穩(wěn)定。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種微電網(wǎng)在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)，解決現(xiàn)有的微電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)穩(wěn)定性差的問題。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明的微電網(wǎng)在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)包括：

數(shù)據(jù)采集單元，包括ZigBee終端和傳感器節(jié)點，所述傳感器節(jié)點將監(jiān)測到的微電網(wǎng)環(huán)境參量處理后發(fā)送給所述ZigBee終端，所述ZigBee終端將所述微電網(wǎng)環(huán)境參量通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器發(fā)送給網(wǎng)關(guān)服務(wù)器；

網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器連接有多個數(shù)據(jù)采集單元，所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器對其覆蓋范圍內(nèi)的多個數(shù)據(jù)采集單元進行路由管理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；

網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，所述網(wǎng)關(guān)服務(wù)器連接有多個網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，所述網(wǎng)關(guān)服務(wù)器用于匯集所有傳感器節(jié)點的微電網(wǎng)環(huán)境參量并進行ZigBee協(xié)議轉(zhuǎn)換，所述網(wǎng)關(guān)服務(wù)器通過CDMA網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心建立通訊；

監(jiān)控中心，所述監(jiān)控中心對微電網(wǎng)環(huán)境參量進行分析處理并與故障診斷模板進行對比，如果有故障信息則實時處理并給出故障診斷結(jié)果；

光伏發(fā)電系統(tǒng)，所述光伏發(fā)電系統(tǒng)包括光伏組件、太陽能控制器、蓄電池和DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述光伏組件與所述太陽能控制器電連接，所述太陽能控制器分別與所述蓄電池、DC-DC轉(zhuǎn)換器電連接，所述蓄電池同時與所述DC-DC轉(zhuǎn)換器電連接，所述DC-DC轉(zhuǎn)換器用于給所述數(shù)據(jù)采集單元、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、網(wǎng)關(guān)服務(wù)器和監(jiān)控中心供電。

本發(fā)明所述微電網(wǎng)環(huán)境參量包括微電網(wǎng)運行的電壓、電流、功率和溫度，所述傳感器節(jié)點至少包括電壓傳感器、電流傳感器、功率傳感器和溫度傳感器。

本發(fā)明所述ZigBee終端包括存儲器、控制器和ZigBee收發(fā)器，所述控制器通過串行總線與所述傳感器節(jié)點相連，所述控制器通過所述ZigBee收發(fā)器接收或發(fā)送信息。

本發(fā)明所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器對其覆蓋范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)采集單元與其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器覆蓋范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)采集單元進行路由管理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

本發(fā)明所述太陽能控制器的型號為JW-MPPT。

本發(fā)明的微電網(wǎng)在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)的有益效果是：

1.本發(fā)明微電網(wǎng)在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)采用光伏發(fā)電系統(tǒng)進行供電，光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電本身就是直流電，可以直接為直流系統(tǒng)供電。但光伏受天氣影響較大，因此直流系統(tǒng)可以采用蓄電池和光伏組件供電結(jié)合的模塊設(shè)計，既降低了系統(tǒng)運維成本，也實現(xiàn)了節(jié)能降耗；

2.本發(fā)明采用CDMA技術(shù)代替了GPRS技術(shù)，降低了設(shè)計成本，而且傳輸速率是GPRS的3-4倍，可以把數(shù)據(jù)采集單元采集的數(shù)據(jù)信息實時準確的發(fā)送到數(shù)據(jù)中心；

3.微電網(wǎng)是拓撲靈活多變，動態(tài)節(jié)點具有多模態(tài)特性，其拓撲結(jié)構(gòu)和節(jié)點間的連接特性可隨工況發(fā)生不確定性變化，故障可同時影響節(jié)點動態(tài)行為和網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，因此設(shè)計基于拓撲結(jié)構(gòu)變化的故障診斷模板，可大大提高微電網(wǎng)故障診斷技術(shù)水平。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

圖1是本實施例的微電網(wǎng)在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)的原理框圖；

圖2是本實施例的數(shù)據(jù)采集單元的原理框圖。

其中：數(shù)據(jù)采集單元1，傳感器節(jié)點11，存儲器12，控制器13，ZigBee收發(fā)器14；網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器2；網(wǎng)關(guān)服務(wù)器3；監(jiān)控中心4。

具體實施方式

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“徑向”、“軸向”、“上”、“下”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“設(shè)置”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

如圖1-2所示，本實施例的微電網(wǎng)在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集單元1、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器2、網(wǎng)關(guān)服務(wù)器3、監(jiān)控中心4、光伏發(fā)電系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)采集單元1作為系統(tǒng)的感知層，監(jiān)控中心4作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析處理中心，監(jiān)控中心4利用應(yīng)用層的數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序?qū)ξ㈦娋W(wǎng)進行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，并能夠根據(jù)診斷結(jié)果發(fā)布監(jiān)測命令給出診斷結(jié)果。

本實施例的數(shù)據(jù)采集單元1包括ZigBee終端和傳感器節(jié)點11，傳感器節(jié)點11將監(jiān)測到的微電網(wǎng)環(huán)境參量處理后發(fā)送給ZigBee終端，ZigBee終端將微電網(wǎng)環(huán)境參量通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器2發(fā)送給網(wǎng)關(guān)服務(wù)器3，在本實施例中微電網(wǎng)環(huán)境參量包括微電網(wǎng)運行的電壓、電流、功率和溫度，傳感器節(jié)點11至少包括電壓傳感器、電流傳感器、功率傳感器和溫度傳感器，ZigBee終端包括存儲器12、控制器13和ZigBee收發(fā)器14，控制器13通過串行總線與傳感器節(jié)點11相連，控制器13通過ZigBee收發(fā)器14接收或發(fā)送信息。大量傳感器節(jié)點11安裝在微電網(wǎng)的各個組件中，感知層利用ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，由傳感器節(jié)點11采集微電網(wǎng)運行中電壓、電流、功率及溫度等環(huán)境參量并通過ZigBee終端發(fā)送數(shù)據(jù)至匯聚節(jié)點，匯聚節(jié)點利用CDMA技術(shù)將數(shù)據(jù)傳送到應(yīng)用層，其中，匯聚節(jié)點由網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器2和網(wǎng)關(guān)服務(wù)器3構(gòu)成，負責(zé)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，該種傳輸系統(tǒng)制造成本低，而傳輸速率是GPRS的3-4倍。

在本實施例中網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器2連接有多個數(shù)據(jù)采集單元1，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器2對其覆蓋范圍內(nèi)的多個數(shù)據(jù)采集單元1進行路由管理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，同時，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器2對其覆蓋范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)采集單元1與其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器2覆蓋范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)采集單元1進行路由管理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

在本實施例中網(wǎng)關(guān)服務(wù)器3連接有多個網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器2，網(wǎng)關(guān)服務(wù)器3用于匯集所有傳感器節(jié)點11的微電網(wǎng)環(huán)境參量并進行ZigBee協(xié)議轉(zhuǎn)換，網(wǎng)關(guān)服務(wù)器3通過CDMA網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心4建立通訊。

本實施例中的監(jiān)控中心4對微電網(wǎng)環(huán)境參量進行分析處理并與故障診斷模板進行對比，如果有故障信息則實時處理并給出故障診斷結(jié)果，現(xiàn)有技術(shù)中小水電、光伏等微電源的運行特性隨氣候環(huán)境等條件變化，環(huán)境因素和故障因素均可導(dǎo)致微電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，儲能裝置節(jié)點兼有儲能和供電功能，導(dǎo)致節(jié)點之間連接特性可變，由于環(huán)境及工況條件變化，部分微電源可以多模態(tài)方式運行。因此本實施例的故障診斷系統(tǒng)是基于微電網(wǎng)復(fù)雜變拓撲特性，建立包含微網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)故障因素的拓撲參考模型，作為故障診斷模板，設(shè)計合理的故障診斷匹配算法，實現(xiàn)對微電網(wǎng)的拓撲識別和故障診斷。

本實施例采用光伏發(fā)電系統(tǒng)供電，因為光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的是直流電，故系統(tǒng)中電源模塊、計算機監(jiān)控系統(tǒng)、機組勵磁等直流系統(tǒng)可以采用充電電池配合太陽能電池板的自動充電方式，避免了交流變直流過程中的損耗，使供電成本降低，增長人工維護的周期。

本實施例的光伏發(fā)電系統(tǒng)包括光伏組件、太陽能控制器、蓄電池和DC-DC轉(zhuǎn)換器，光伏組件與太陽能控制器電連接，太陽能控制器的型號為JW-MPPT，太陽能控制器分別與蓄電池、DC-DC轉(zhuǎn)換器電連接，蓄電池同時與DC-DC轉(zhuǎn)換器電連接，DC-DC轉(zhuǎn)換器用于給數(shù)據(jù)采集單元1、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器2、網(wǎng)關(guān)服務(wù)器3和監(jiān)控中心4供電，DC-DC轉(zhuǎn)換器將光伏組件或蓄電池的直流電壓轉(zhuǎn)換成其他直流電壓以提供給數(shù)據(jù)采集單元1、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器2、網(wǎng)關(guān)服務(wù)器3和監(jiān)控中心4等相關(guān)設(shè)備使用。

本實施例的網(wǎng)絡(luò)通信使用方便，工作可靠，價格低，每個ZigBee“基站”不到1000元人民幣，每個ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點不僅本身可以作為監(jiān)控對象，還可以自動中轉(zhuǎn)別的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點傳過來的數(shù)據(jù)資料。除此之外，每一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點還可在自己信號覆蓋的范圍內(nèi)和多個不承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)信息中轉(zhuǎn)任務(wù)的孤立的子節(jié)點無線連接。

應(yīng)當(dāng)理解，以上所描述的具體實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。由本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。