用戶側微電網的戶用雙向計量、監控和能效管理終端的製作方法
2023-09-19 19:34:05
本實用新型涉及微電網領域，特別涉及用戶側微電網的戶用雙向計量、監控和能效管理終端。
背景技術：
21世紀初期，在世界範圍內接連發生幾次大面積停電事故，大規模電力系統集中式發電運行難度大、電能質量難以滿足用戶較高要求等弊端日益凸顯。同時，能源危機、環境汙染也受到全球關注，僅僅依靠擴大電網規模顯然不能解決這些問題。分布式發電作為集中式發電的有效補充應運而生，它具有汙染少、能源利用效率高、安裝地點靈活等諸多優點。通過微電網的方式，按照自用為主、富餘上網、因地制宜、有序推進的原則，在用戶側積極發展和規模化接入分布式電源，有效解決了大型集中電網的許多潛在問題。
戶用雙向計量、監控和能效管理終端，作為用戶側微電網的重要控制裝置，可用於單層結構的家庭/樓宇級用戶微電網的一體化監控和管理，能夠實現雙向高精度計量、電能計量計費、電能質量監測和家庭用電優化調度等功能，可滿足與微電網中央控制器、能量管理系統的接口要求，提高用戶側微電網的運行效率、可靠性及安全性。然而，目前戶用雙向計量、監控和能效管理終端仍存在諸多缺陷：通信接口種類繁多，沒有提出提高通信可靠性的有效方法；沒有統一的技術規範，單規格產品產量小、成本高，不利於大規模推廣利用。
技術實現要素：
本實用新型的主要目的在於，針對上述現有技術中的不足，提供用戶側微電網的戶用雙向計量、監控和能效管理終端，單層結構的家庭/樓宇級用戶微電網的一體化監控和管理，能夠實現雙向高精度計量、電能計量計費、電能質量監測和家庭用電優化調度等功能，可滿足與微電網中央控制器、能量管理系統的接口要求，非常適於廣泛推廣與使用。
為實現上述發明目的，本實用新型採用的技術方案如下。
用戶側微電網的戶用雙向計量、監控和能效管理終端，包括主控制晶片、顯示模塊、終端通信模塊、日誌存儲模塊、底層設備通信模塊和雙向計量模塊，主控制晶片與顯示模塊之間通過高速輸入輸出接口連接，主控制晶片與終端通信模塊之間通過乙太網通信接口、Wi-Fi(Wireless-Fidelity，無線網絡)通信接口連接，主控制晶片與日誌存儲模塊之間通過SPI（串行外設接口，Serial Peripheral Interface）連接，主控制晶片與底層設備通信塊之間通過乙太網通信接口、RS485通信接口、CAN(控制器區域網，Controller Area Network)通信接口連接，主控晶片與雙向計量模塊之間通過RS485通信接口連接。
進一步的，所述的適用於用戶側微電網的戶用雙向計量、監控和能效管理終端，其特徵在於：終端通信模塊負責一體化終端與戶用微電網中央控制器、手持終端等設備之間的相互通信，包括乙太網通信和無線通信；顯示模塊以LCD（液晶顯示器，Liquid Crystal Display）的方式顯示設備的運行狀態，自定義運行參數以及查看日誌；底層設備通信模塊提供底層接口，與不具備乙太網功能的設備（分布式電源、負荷和其它輔助設備）進行互聯；日誌存儲模塊對運行日誌進行存儲，以便對系統進行診斷和分析；雙向計量模塊採集用戶出口的電能數據，並實現計量上傳等功能。
進一步的，所述的適用於用戶側微電網的戶用雙向計量、監控和能效管理終端，其特徵在於：所述的主控制晶片為晶片stm32F407，基於高性能的ARM®Cortex-M4F內核，工作頻率高達168MHz，並帶有1M的高速Flash和196K的SRAM。
進一步的，所述的適用於用戶側微電網的戶用雙向計量、監控和能效管理終端，其特徵在於：所述的終端通信模塊包括乙太網通信模塊、Wi-Fi通信模塊，其中乙太網通信模塊採用晶片DP83848C，Wi-Fi通信模塊採用USR-WIFI232-G模塊。
進一步的，所述的適用於用戶側微電網的戶用雙向計量、監控和能效管理終端，其特徵在於：所述的底層設備通信模塊包括乙太網通信模塊、Wi-Fi通信模塊、RS485通信模塊和CAN通信模塊，其中乙太網通信模塊採用晶片DP83848C， RS485電平轉換模塊採用晶片ADM2483，CAN差分電平轉換模塊採用晶片PCA82C503。
進一步的，所述的適用於用戶側微電網的戶用雙向計量、監控和能效管理終端，其特徵在於：所述的日誌儲存模塊包括大容量SD卡（安全數碼卡，Secure Digital Memory Card）和串行Flash，SD卡兼容金士頓、三星等市場化品牌，串行Flash採用Winbond公司的W25Q16BV。
進一步的，所述的適用於用戶側微電網的戶用雙向計量、監控和能效管理終端，其特徵在於：所述的顯示模塊採用廣州大彩電子有限公司開發的LCD模塊，通過高速輸入輸出接口與主控晶片進行數據交換。
進一步的，所述的適用於用戶側微電網的戶用雙向計量、監控和能效管理終端，其特徵在於：所述的雙向計量模塊由MCU（微控制單元，Microcontroller Unit）、RS485通信模塊、計量單元和存儲模塊構成，MCU採用stm32F205晶片，保證與主控制晶片正常通信的同時與計量單元進行大量交互，RS485通信模塊用於與主控晶片通信，計量單元同時兼容三相計量和單相計量，存儲模塊用於存儲寄存器配置信息以及出廠信息。
相比於現有技術，本實用新型適用於用戶側微電網的戶用雙向計量、監控和能效管理終端具有多種通信方式，包括高速輸入輸出接口通信、乙太網通信、Wi-Fi通信、SPI通信、RS485通信和CAN通信。當本實用新型適用於用戶側微電網的戶用雙向計量、監控和能效管理終端任何一種通信方式發生故障時，其他通信方式仍能正常工作，提高了通信可靠性。本實用新型採用統一的技術規範，滿足與微電網中央控制器、能量管理系統的接口要求，非常適合大規模推廣利用。
附圖說明
圖1是本實用新型一種適用於用戶側微電網的戶用雙向計量、監控和能效管理終端總體結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式，對本實用新型進行進一步詳細說明。需指出的是，本實用新型的如下實例若涉及軟體程序部分，均是本領域技術人員可以參照現有技術編程實現的。
請參閱圖1，本實用新型適用於用戶側微電網的戶用雙向計量、監控和能效管理終端，包括主控制晶片、顯示模塊、終端通信模塊、日誌存儲模塊、底層設備通信模塊和雙向計量模塊，主控制晶片與顯示模塊之間通過高速輸入輸出接口連接，主控制晶片與終端通信模塊之間通過乙太網通信接口、Wi-F通信接口連接，主控制晶片與日誌存儲模塊之間通過SPI連接，主控制晶片與底層設備通信塊之間通過乙太網通信接口、RS485通信接口、CAN通信接口連接，主控晶片與雙向計量模塊之間通過RS485通信接口連接。
主控制晶片為晶片stm32F407，基於高性能的ARM®Cortex-M4F內核，工作頻率高達168MHz，並帶有1M的高速Flash和196K的SRAM；通信模塊包括SPI模塊、乙太網通信模塊、Wi-Fi通信模塊、RS485通信模塊和CAN通信模塊，其中乙太網通信模塊採用晶片DP83848C，Wi-Fi通信模塊採用USR-WIFI232-G模塊，RS485電平轉換模塊採用晶片ADM2483，CAN差分電平轉換模塊採用晶片PCA82C503；日誌儲存模塊包括大容量SD卡和串行Flash，SD卡兼容金士頓、三星等市場化品牌，串行Flash採用Winbond公司的W25Q16BV；顯示模塊採用廣州大彩電子有限公司開發的LCD模塊；雙向計量模塊由MCU、RS485通信模塊、計量單元和存儲模塊構成，MCU採用stm32F205晶片，RS485通信模塊用於與主控晶片通信，計量單元同時兼容三相計量和單相計量，存儲模塊用於存儲寄存器配置信息以及出廠信息。
本實用新型適用於用戶側微電網的戶用雙向計量、監控和能效管理終端可以通過終端通信模塊實現一體化終端與戶用微電網中央控制器、手持終端等設備之間的相互通信；可以通過顯示模塊以LCD的方式顯示設備的運行狀態，自定義運行參數以及查看日誌；可以通過底層設備通信模塊與不具備乙太網功能的設備（分布式電源、負荷和其它輔助設備）進行互聯；可以通過日誌存儲模塊對運行日誌和關鍵數據進行存儲，以便對系統進行診斷和分析；可以通過雙向計量模塊採集用戶出口的電能數據，實現計量上傳等功能。
根據上述說明書的揭示和教導，本實用新型所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行適當的變更和修改。因此，本實用新型並不局限於上面揭示和描述的具體實施方式，對本實用新型的一些修改和變更也應當落入本實用新型的權利要求的保護範圍內。此外，儘管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，並不對本實用新型構成任何限制。