一種基於無線傳感器網絡的小型風光蓄互補發電群的自主控制系統的製作方法
2023-10-23 23:19:22
一種基於無線傳感器網絡的小型風光蓄互補發電群的自主控制系統的製作方法
【專利摘要】一種基於無線傳感器網絡的小型風光蓄互補發電群的自主控制系統；包括：利用ZigBee無線傳感網絡技術實時監控風光蓄互補發電群的運行狀況，利用ZigBee技術實現無線組網，將各個風光蓄子系統監測點構成網絡，通過ZigBee網絡中心節點以GPRS方式與監控中心通信，從而構建一個基於ZigBee和GPRS的遠程傳輸通信的分布式監控系統。主要組成為發電群的多個分布測控RTU智能單元的集成。其中分布測控RTU智能控制單元由分布智能控制單元、數據採集器模塊、中繼器路由模塊、集中器模塊、Zigbee無線通信模塊、Zigbee中繼器路由模塊、GPRS通信模塊組成。本發明利用光/風/蓄多能互補微網系統的潛在優勢，也是未來分布式新電源運行的主要模式之一。研究系統實現具有實踐價值。風光蓄互補發電群的自主控制系統應用前景廣泛，應用數量巨大。
【專利說明】—種基於無線傳感器網絡的小型風光蓄互補發電群的自主控制系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及本發明涉及電氣、物聯網的【技術領域】，尤其是涉及一種基於無線傳感器網絡的小型風光蓄互補發電群的自主控制系統。
【背景技術】
[0002]國家中長期科學和技術發展規劃綱要中明確提出要大力開展「可再生能源低成本規模化開發利用」。為了解決電力系統與分布式電源間的矛盾，整合分布式發電的優勢，充分發揮分布式電源為電力系統和用戶所帶來的經濟效益，微電網技術得到廣泛重視。微網系統是一種由負荷和微型電源共同組成.系統，它可同時提供電能和熱量；微網系統內部的電源主要由電力電子器件負責能量的轉換，並提供必需的控制；微網系統相對於外部大電網表現為單一的受控單元，並可同時滿足用戶對電能質量和供電安全等要求。通過風/光/儲能互補微網方案可望提高供電可靠性和經濟效益。
[0003]一般風力發電機組輸出功率隨著風速變化而波動，因此人們不能夠準確預測風力發電系統的輸出功率。一般缺少互補微網系統合理設計和匹配，米用風光互補系統供電多，較少採用備用電源等，適應性不好。
[0004]同時互補發電群微網系統一般作為獨立電源系統，應用在大電網覆蓋不到的偏遠地區，且運行時間較長，需要傳統的監控技術不能適用。應該採用無人值守遠程監控技術，對站內設備及微機保護進行統一的監測、管理和控制，所以無線傳感器網絡監控可以實時、有效的信息交換、信息共享，優化操作，使得系統安全穩定持續可靠的運行。
[0005]典型的中央控制系統不能解決風光蓄互補發電群的控制問題，特別是當電網或是分布式電源發生故障等情況下導致微網電壓、頻率等出現較大波動超過允許範圍時，全局實時信息能量流最優化計算較慢，而且會面臨通信控制網絡的中斷等故障，因此採用ZigBee無線傳感網絡技術實時的自主分布式電源控制，可以根據全局靜態信息和本地信息，對電壓、頻率等超過允許波動範圍情況進行即時的調節，形成可靠的分布式監控系統。
【發明內容】
[0006]本發明所解決的技術問題是提供一種基於無線傳感器網絡的小型風光蓄互補發電群的自主控制系統。利用光/風/蓄多能互補微網系統的潛在優勢，也是未來分布式新電源運行的主要模式之一。研究系統實現具有實踐價值。
[0007]為實現上述目的，本發明提供一種基於無線傳感器網絡的小型風光蓄互補發電群的自主控制系統，其特徵在於:利用ZigBee無線傳感網絡技術實時監控風光蓄互補發電群的運行狀況，利用ZigBee技術實現無線組網，將各個風光蓄子系統監測點構成網絡，通過ZigBee網絡中心節點以GPRS方式與監控中心通信，從而構建一個基於ZigBee和GPRS的遠程傳輸通信的分布式監控系統，系統由發電群的多個分布測控RTU智能單元的集成，所述的分布測控RTU，具體為: (1)數據採集器模塊:採集風光蓄互補發電群中的各發電單元的數據，根據不同的信號要求，前置響應的傳感器部件，獲取發電單元傳感器的電氣信號。
[0008](2)Zigbee無線通信模塊:將數據採集器模塊的電氣信號轉化為Zigbee無線信號。
[0009](3)Zigbee中繼器路由模塊:對無線通信模塊數據進行處理，解決信號衰減的問題，送入數據數據集中器模塊
(4)數據集中器模塊:對風光蓄互補發電群的多路傳送的Zigbee無線通信數據進行集中處理，按照數據通道編號進行
(5)GPRS通信模塊:接收數據集中器模塊的數據，進行GPRS通信信號調製，發送給其他分布測控RTU單元，同時接收其他單元的數據。
[0010](6)分布智能控制單元:根據傳送的本地信息和傳送的電壓、頻率等信號，按照設定的規則，進行即時的調節。
[0011]所述的分布智能控制單元具體為:
風電系統和光伏電池組件將共同發出的電能存儲到蓄電池組中，控制器根據光照的強弱、風力的大小及負荷的變化對風力發電機、光伏電池組件、蓄電池組的工作狀態進行實時監測控制，保證系統安全而可靠的工作；基於無線傳感器網絡的風光蓄互補發電群的自主控制系統採集各發電單元的數據送入數據採集器模塊中，將數據採集器模塊的電氣信號轉化為Zigbee無線信號，送入Zigbee無線通信模塊中，對無線通信模塊數據進行處理，解決信號衰減的問題，送入數據數據集中器Zigbee中繼器路由模塊中，進行Zigbee無線通信數據進行集中處理，按照數據通道編號進行，送入數據集中器模塊中，接收數據集中器模塊的數據，進行GPRS通信信號調製，發送給其他分布測控RTU單元，同時接收其他單元的數據，送入GPRS通信模塊中，分布智能控制單元:根據傳送的本地信息和傳送的電壓、頻率等信號，按照設定的規則，進行即時的調節；分布智能控制單元根據光照的強弱、風力的大小及負荷的變化，由分布智能控制單元不斷對蓄電池的工作狀態進行切換和調節，使其在充電、放電或浮充電等多種工況下交替運行，實現自動均衡充電，從而保證風力、光伏互補發電系統工作的連續性和穩定性；防止蓄電池過充電和過放電。通過加載逆變器，將直流電變換為交流電供給交流負載使用；或者當負載電壓和蓄電池電壓一致時，直接從控制器輸出端引出供直流負載使用。
[0012]本發明提出的一種基於無線傳感器網絡的小型風光蓄互補發電群的自主控制系統，利用光/風/蓄多能互補微網系統的潛在優勢，也是未來分布式新電源運行的主要模式之一。研究系統實現具有實踐價值。風光蓄互補發電群的自主控制系統應用前景廣泛，應用數量巨大。其經濟效益是不可估量的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明的自主控制系統的結構圖；
圖2是本發明中分布測控RTU結構圖；
圖3是本發明中分布智能控制單元結構圖。
【具體實施方式】
[0014]為了更好的理解本發明所解決的技術問題、所提供的技術方案，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明的實施，但並不用於限定本發明。
[0015]在實施例中，圖1示例性的給出了本發明提出的一種基於無線傳感器網絡的小型風光蓄互補發電群的自主控制系統的結構圖，包括:
具體實施例:利用ZigBee無線傳感網絡技術實時監控風光蓄互補發電群的運行狀況，利用ZigBee技術實現無線組網，將各個風光蓄子系統監測點構成網絡，通過ZigBee網絡中心節點以GPRS方式與監控中心通信，從而構建一個基於ZigBee和GPRS的遠程傳輸通信的分布式監控系統，其中分布智能控制單元、數據採集器模塊、中繼器路由模塊及集中器模塊構成了分布測控RTU單元。虛線為各分布測控RTU單元的GPRS通信連接。
[0016]在實施例中，圖2示例性的給出了本發明提出的本發明提出的分布測控RTU結構圖，包括:
具體實施例:
(1)數據採集器模塊:採集風光蓄互補發電群中的各發電單元的數據，根據不同的信號要求，前置響應的傳感器部件，獲取發電單元傳感器的電氣信號。
[0017](2) Zigbee無線通信模塊:將數據採集器模塊的電氣信號轉化為Zigbee無線信號。
[0018](3)Zigbee中繼器路由模塊:對無線通信模塊數據進行處理，解決信號衰減的問題，送入數據數據集中器模塊
(4)數據集中器模塊:對風光蓄互補發電群的多路傳送的Zigbee無線通信數據進行集中處理，按照數據通道編號進行
(5)GPRS通信模塊:接收數據集中器模塊的數據，進行GPRS通信信號調製，發送給其他分布測控RTU單元，同時接收其他單元的數據。
[0019](6)分布智能控制單元:根據傳送的本地信息和傳送的電壓、頻率等信號，按照設定的規則，進行即時的調節。
[0020]在實施例中，圖3示例性的給出了本發明提出的分布智能控制單元結構圖，包括: 具體實施例:風電系統和光伏電池組件將共同發出的電能存儲到蓄電池組中，控制器根據光照的強弱、風力的大小及負荷的變化對風力發電機、光伏電池組件、蓄電池組的工作狀態進行實時監測控制，保證系統安全而可靠的工作。基於無線傳感器網絡的風光蓄互補發電群的自主控制系統採集各發電單元的數據送入數據採集器模塊中，將數據採集器模塊的電氣信號轉化為Zigbee無線信號，送入Zigbee無線通信模塊中，對無線通信模塊數據進行處理，解決信號衰減的問題，送入數據數據集中器Zigbee中繼器路由模塊中，進行Zigbee無線通信數據進行集中處理，按照數據通道編號進行，送入數據集中器模塊中，接收數據集中器模塊的數據，進行GPRS通信信號調製，發送給其他分布測控RTU單元，同時接收其他單元的數據。送入GPRS通信模塊中，分布智能控制單元:根據傳送的本地信息和傳送的電壓、頻率等信號，按照設定的規則，進行即時的調節。分布智能控制單元根據光照的強弱、風力的大小及負荷的變化，由分布智能控制單元不斷對蓄電池的工作狀態進行切換和調節，使其在充電、放電或浮充電等多種工況下交替運行，實現自動均衡充電，從而保證風力、光伏互補發電系統工作的連續性和穩定性；防止蓄電池過充電和過放電。通過加載逆變器，將直流電變換為交流電供給交流負載使用；或者當負載電壓和蓄電池電壓一致時，直接從控制器輸出端引出供直流負載使用。
【權利要求】
1.一種基於無線傳感器網絡的小型風光蓄互補發電群的自主控制系統，其特徵在於:包括一種基於無線傳感器網絡的小型風光蓄互補發電群的自主控制系統、分布測控RTU、分布智能控制單元，通過ZigBee網絡中心節點以GPRS方式與監控中心通信，從而構建一個基於ZigBee和GPRS的遠程傳輸通信的分布式監控系統,主要組成為發電群的多個分布測控RTU智能單元的集成，其中分布測控RTU智能控制單元由分布智能控制單元、數據採集器模塊、中繼器路由模塊、集中器模塊、Zigbee無線通信模塊、Zigbee中繼器路由模塊、GPRS通信模塊組成，所述的分布測控RTU，具體為: (1)數據採集器模塊:採集風光蓄互補發電群中的各發電單元的數據，根據不同的信號要求，前置響應的傳感器部件，獲取發電單元傳感器的電氣信號； (2)Zigbee無線通信模塊:將數據採集器模塊的電氣信號轉化為Zigbee無線信號； (3)Zigbee中繼器路由模塊:對無線通信模塊數據進行處理，解決信號衰減的問題，送入數據數據集中器模塊； (4)數據集中器模塊:對風光蓄互補發電群的多路傳送的Zigbee無線通信數據進行集中處理，按照數據通道編號進行； (5)GPRS通信模塊:接收數據集中器模塊的數據，進行GPRS通信信號調製，發送給其他分布測控RTU單元，同時接收其他單元的數據； (6)分布智能控制單元:根據傳送的本地信息和傳送的電壓、頻率等信號，按照設定的規則，進行即時的調節。
2.根據權利要求1所述的一種基於無線傳感器網絡的小型風光蓄互補發電群的自主控制系統，其特徵在於，所述的分布智能控制單元具體為: 風電系統和光伏電池組件將共同發出的電能存儲到蓄電池組中，控制器根據光照的強弱、風力的大小及負荷的變化對風力發電機、光伏電池組件、蓄電池組的工作狀態進行實時監測控制，保證系統安全而可靠的工作；基於無線傳感器網絡的風光蓄互補發電群的自主控制系統採集各發電單元的數據送入數據採集器模塊中，將數據採集器模塊的電氣信號轉化為Zigbee無線信號，送入Zigbee無線通信模塊中，對無線通信模塊數據進行處理，解決信號衰減的問題，送入數據數據集中器Zigbee中繼器路由模塊中，進行Zigbee無線通信數據進行集中處理，按照數據通道編號進行，送入數據集中器模塊中，接收數據集中器模塊的數據，進行GPRS通信信號調製，發送給其他分布測控RTU單元，同時接收其他單元的數據，送入GPRS通信模塊中，分布智能控制單元:根據傳送的本地信息和傳送的電壓、頻率等信號，按照設定的規則，進行即時的調節；分布智能控制單元根據光照的強弱、風力的大小及負荷的變化，由分布智能控制單元不斷對蓄電池的工作狀態進行切換和調節，使其在充電、放電或浮充電等多種工況下交替運行，實現自動均衡充電，從而保證風力、光伏互補發電系統工作的連續性和穩定性；防止蓄電池過充電和過放電，通過加載逆變器，將直流電變換為交流電供給交流負載使用；或者當負載電壓和蓄電池電壓一致時，直接從控制器輸出端引出供直流負載使用。
【文檔編號】H02S10/12GK104283494SQ201410485018
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月22日 優先權日:2014年9月22日
【發明者】陳洪濤, 任洪民, 趙建明, 項福軍, 佟輝 申請人:國家電網公司, 國網吉林省電力有限公司松原供電公司