編者按：本文介紹了一種兆瓦級微電網(wǎng)并離網(wǎng)切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的研究內(nèi)容，本暫態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)，采用高效算法將數(shù)據(jù)拼接、組合，處理為實際的波形信息，然后將波形繪制到PC機屏幕中。使用者通過PC機接入了互聯(lián)網(wǎng)，使暫態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)連接微電網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)波形查看。該發(fā)明內(nèi)容是由國網(wǎng)河南省電力公司周口工供電公司提出，發(fā)明人：田馮。

本發(fā)明公開了一種兆瓦級微電網(wǎng)并離網(wǎng)切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括依次連接的連接監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、波形繪制模塊以及UI顯示模塊，數(shù)據(jù)分析模塊包括依次連接的數(shù)據(jù)接收校驗?zāi)K、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)接收校驗?zāi)K與連接監(jiān)測模塊連接，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊與波形繪制模塊連接。本發(fā)明通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離對微電網(wǎng)的各項數(shù)據(jù)實時監(jiān)控，繪制重要暫態(tài)過程量的實時波形，實現(xiàn)精準(zhǔn)控制。本暫態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)，采用高效算法將數(shù)據(jù)拼接、組合，處理為實際的波形信息，然后將波形繪制到PC機屏幕中。使用者通過PC機接入了互聯(lián)網(wǎng)，使暫態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)連接微電網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)波形查看。


背景技術(shù)

微電網(wǎng)(micro-grid或microgrid)，也稱為微網(wǎng)，是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護和管理的自治系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以孤立運行。

隨著我國電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷增大、全國電網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)性的不斷增加，以及電力消費多元化等因素影響，我國電力系統(tǒng)面臨越來越高的安全和可靠性壓力。而微電網(wǎng)是緩解目前電網(wǎng)壓力的有效措施，主要是由于微電網(wǎng)具有對大電網(wǎng)削峰填谷的作用，能提升大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性。微電網(wǎng)還可以有效識別終端用戶的用電需求和網(wǎng)內(nèi)電力供應(yīng)，通過對

電力信息的智能分析，實現(xiàn)電力資源的優(yōu)化配置，減少浪費。同時網(wǎng)內(nèi)分布式電源離終端用戶非常近，不需要經(jīng)過長距離高壓輸送線路，線損低，從而達(dá)到提高電力利用效率的目的。

在微電網(wǎng)系統(tǒng)中，關(guān)鍵技術(shù)在于快速實現(xiàn)并離網(wǎng)的無縫切換，而微網(wǎng)暫態(tài)是指由于并離網(wǎng)狀態(tài)發(fā)生變化，經(jīng)過從離網(wǎng)穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)入到并網(wǎng)穩(wěn)定狀態(tài)，這個過渡過程稱為"暫態(tài)"。暫態(tài)過程中微電網(wǎng)各個關(guān)鍵參數(shù)的實時波形是檢驗微電網(wǎng)并離網(wǎng)切換質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。

發(fā)明簡要介紹

1 .一種兆瓦級微電網(wǎng)并離網(wǎng)切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：包括依次連接的連接監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、波形繪制模塊以及UI顯示模塊，數(shù)據(jù)分析模塊包括依次連接的數(shù)據(jù)接收校驗?zāi)K、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)接收校驗?zāi)K與連接監(jiān)測模塊連接，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊與波形繪制模塊連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級微電網(wǎng)并離網(wǎng)切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述的連接監(jiān)測模塊采用線程方式實現(xiàn)，建立并維持一個TCP連接，通過互聯(lián)網(wǎng)接受微電網(wǎng)傳送的實時數(shù)據(jù)，實時監(jiān)測TCP連接的通信狀態(tài)，連接監(jiān)測模塊將一個周期波形分開傳送至數(shù)據(jù)接收校驗?zāi)K，每包數(shù)據(jù)包含半個周期波形的實際波形數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級微電網(wǎng)并離網(wǎng)切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述的數(shù)據(jù)接收校驗?zāi)K采用CRC16校驗，對連接監(jiān)測模塊傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗，CRC校驗碼設(shè)置在每包數(shù)據(jù)包的最后兩個字節(jié)中，根據(jù)波形通道組合算法對除去CRC校驗碼的每包數(shù)據(jù)包進(jìn)行校驗，將校驗后的波形通道數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的兆瓦級微電網(wǎng)并離網(wǎng)切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述的波形通道組合算法是先將收到的數(shù)據(jù)包前11個字節(jié)去除掉，每個周期波形的實際波形數(shù)據(jù)分成第一數(shù)據(jù)包和第二數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸，第一數(shù)據(jù)包和第二數(shù)據(jù)包中分別包含4個數(shù)據(jù)通道，根據(jù)繪制數(shù)據(jù)通道的需求選擇，從第一數(shù)據(jù)包中取出選定的數(shù)據(jù)通道上半部分，再從第二數(shù)據(jù)包中取出選定的數(shù)據(jù)通道下半部分，再將第一數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)通道上半部分和第二數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)通道下半部分組合成一個周期內(nèi)的波形通道數(shù)據(jù)，如此循環(huán)取出波形通道數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級微電網(wǎng)并離網(wǎng)切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊將波形通道數(shù)據(jù)內(nèi)的兩個8位16進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為兩個8位數(shù)據(jù)進(jìn)行高低位拼接而成的實際值，并將實際值傳送至坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊，然后將實際值轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)據(jù)，存儲在參數(shù)數(shù)組中。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級微電網(wǎng)并離網(wǎng)切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊將實際值轉(zhuǎn)換為屏幕坐標(biāo)系下的數(shù)值，實際值根據(jù)屏幕的像素點、坐標(biāo)系方向、放大倍數(shù)轉(zhuǎn)化為屏幕上的x、y坐標(biāo)值，轉(zhuǎn)化公式為(5*x ,(

))，

其中a為實際波形數(shù)據(jù)，

X為屏幕x坐標(biāo)值，

Y為屏幕y坐標(biāo)值，

M為放大倍數(shù)，

(x、y)坐標(biāo)值構(gòu)成的點為屏幕上繪制的位置，并將其傳送至波形繪制模塊。

7 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級微電網(wǎng)并離網(wǎng)切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述的波形繪制模塊對波形進(jìn)行繪制，并將波形顯示在屏幕上;本模塊根據(jù)獲取到(x、y)坐標(biāo)值構(gòu)成的點，按照順序進(jìn)行描點，用曲線連接所有的像素點，得到波形數(shù)據(jù)，并顯示波形;再通過線程實現(xiàn)方式，每隔20ms對點陣進(jìn)行刷新，再次繪制并刷新顯示在屏幕上，繪制實時波形。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級微電網(wǎng)并離網(wǎng)切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述的UI顯示模塊對波形顯示區(qū)域以及波形數(shù)據(jù)的樣式、比例進(jìn)行控制，UI顯示模塊繪制一個1200*740范圍的矩形空間作為波形顯示區(qū)域，并在波形顯示區(qū)域上繪制橫坐標(biāo)線、縱坐標(biāo)線以及坐標(biāo)值，再將波形數(shù)據(jù)渲染成A、B、C三相顏色。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決了現(xiàn)有的技術(shù)問題，而提供一種兆瓦級微電網(wǎng)并離網(wǎng)切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

本發(fā)明的兆瓦級微電網(wǎng)并離網(wǎng)切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括依次連接的連接監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、波形繪制模塊以及UI顯示模塊，數(shù)據(jù)分析模塊包括依次連接的數(shù)據(jù)接收校驗?zāi)K、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)接收校驗?zāi)K與連接監(jiān)測模塊連接，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊與波形繪制模塊連接。

所述的連接監(jiān)測模塊采用線程方式實現(xiàn)，建立并維持一個TCP連接，通過互聯(lián)網(wǎng)接受微電網(wǎng)傳送的實時數(shù)據(jù)，實時監(jiān)測TCP連接的通信狀態(tài)，連接監(jiān)測模塊將一個周期波形分開傳送至數(shù)據(jù)接收校驗?zāi)K，每包數(shù)據(jù)包含半個周期波形的實際波形數(shù)據(jù)。

所述的數(shù)據(jù)接收校驗?zāi)K采用CRC16校驗，對連接監(jiān)測模塊傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗，CRC校驗碼設(shè)置在每包數(shù)據(jù)包的最后兩個字節(jié)中，根據(jù)波形通道組合算法對除去CRC校驗碼的每包數(shù)據(jù)包進(jìn)行校驗，將校驗后的波形通道數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊。

所述的波形通道組合算法是先將收到的數(shù)據(jù)包前11個字節(jié)去除掉，每個周期波形的實際波形數(shù)據(jù)分成第一數(shù)據(jù)包和第二數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸，第一數(shù)據(jù)包和第二數(shù)據(jù)包中分別包含4個數(shù)據(jù)通道，根據(jù)繪制數(shù)據(jù)通道的需求選擇，從第一數(shù)據(jù)包中取出選定的數(shù)據(jù)通道上半部分，再從第二數(shù)據(jù)包中取出選定的數(shù)據(jù)通道下半部分，再將第一數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)通道上半部分和第二數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)通道下半部分組合成一個周期內(nèi)的波形通道數(shù)據(jù)，如此循環(huán)取出波形通道數(shù)據(jù)。 

所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊將波形通道數(shù)據(jù)內(nèi)的兩個8位16進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為兩個8位數(shù)據(jù)進(jìn)行高低位拼接而成的實際值，并將實際值傳送至坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊，然后將實際值轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)據(jù)，存儲在參數(shù)數(shù)組中。

所述的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊將實際值轉(zhuǎn)換為屏幕坐標(biāo)系下的數(shù)值，實際值根據(jù)屏幕的像素點、坐標(biāo)系方向、放大倍數(shù)轉(zhuǎn)化為屏幕上的x、y坐標(biāo)值，轉(zhuǎn)化公式為(5*x,(

))，

其中a為實際波形數(shù)據(jù)，

X為屏幕x坐標(biāo)值，

Y為屏幕y坐標(biāo)值，

M為放大倍數(shù)，

(x、y)坐標(biāo)值構(gòu)成的點為屏幕上繪制的位置，并將其傳送至波形繪制模塊。

所述的波形繪制模塊對波形進(jìn)行繪制，并將波形顯示在屏幕上;本模塊根據(jù)獲取到(x、y)坐標(biāo)值構(gòu)成的點，按照順序進(jìn)行描點，用曲線連接所有的像素點，得到波形數(shù)據(jù)，并顯示波形;再通過線程實現(xiàn)方式，每隔20ms對點陣進(jìn)行刷新，再次繪制并刷新顯示在屏幕上，繪制實時波形。

所述的UI顯示模塊對波形顯示區(qū)域以及波形數(shù)據(jù)的樣式、比例進(jìn)行控制，UI顯示模塊繪制一個1200*740范圍的矩形空間作為波形顯示區(qū)域，并在波形顯示區(qū)域上繪制橫坐標(biāo)線、縱坐標(biāo)線以及坐標(biāo)值，再將波形數(shù)據(jù)渲染成A、B、C三相顏色。

本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：

本發(fā)明通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離對微電網(wǎng)的各項數(shù)據(jù)實時監(jiān)控，繪制重要暫態(tài)過程量的實時波形，實現(xiàn)精準(zhǔn)控制。本暫態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)，采用高效算法將數(shù)據(jù)拼接、組合，處理為實際的波形信息，然后將波形繪制到PC機屏幕中。使用者通過PC機接入了互聯(lián)網(wǎng)，使暫態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)連接微電網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)波形查看。并且由于數(shù)據(jù)為微電網(wǎng)系統(tǒng)各個部分的瞬時值，對于精準(zhǔn)控制、無縫切換有重大意義。同時，實時波形也可以作為微電網(wǎng)系統(tǒng)運行狀態(tài)的判斷依據(jù)。

具體實施方式

以下參照附圖及實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。

如圖1所示，本發(fā)明的兆瓦級微電網(wǎng)并離網(wǎng)切換暫態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括依次連接的連接監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、波形繪制模塊以及UI顯示模塊，數(shù)據(jù)分析模塊包括依次連接的數(shù)據(jù)接收校驗?zāi)K、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)接收校驗?zāi)K與連接監(jiān)測模塊連接，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊與波形繪制模塊連接。

所述的連接監(jiān)測模塊采用線程方式實現(xiàn)，建立并維持一個TCP連接，通過互聯(lián)網(wǎng)接受微電網(wǎng)傳送的實時數(shù)據(jù)，實時監(jiān)測TCP連接的通信狀態(tài)，連接監(jiān)測模塊將一個周期波形分開傳送至數(shù)據(jù)接收校驗?zāi)K，每包數(shù)據(jù)包含半個周期波形的實際波形數(shù)據(jù)。

所述的數(shù)據(jù)接收校驗?zāi)K采用CRC16校驗，對連接監(jiān)測模塊傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗，CRC校驗碼設(shè)置在每包數(shù)據(jù)包的最后兩個字節(jié)中，根據(jù)波形通道組合算法對除去CRC校驗碼的每包數(shù)據(jù)包進(jìn)行校驗，將校驗后的波形通道數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊。

所述的波形通道組合算法是先將收到的數(shù)據(jù)包前11個字節(jié)去除掉，每個周期波形的實際波形數(shù)據(jù)分成第一數(shù)據(jù)包和第二數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸，第一數(shù)據(jù)包和第二數(shù)據(jù)包中分別包含4個數(shù)據(jù)通道，根據(jù)繪制數(shù)據(jù)通道的需求選擇，從第一數(shù)據(jù)包中取出選定的數(shù)據(jù)通道上半部分，再從第二數(shù)據(jù)包中取出選定的數(shù)據(jù)通道下半部分，再將第一數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)通道上半部分和第二數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)通道下半部分組合成一個周期內(nèi)的波形通道數(shù)據(jù)，如此循環(huán)取出波形通道數(shù)據(jù)。

所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊將波形通道數(shù)據(jù)內(nèi)的兩個8位16進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為兩個8位數(shù)據(jù)進(jìn)行高低位拼接而成的實際值，并將實際值傳送至坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊，然后將實際值轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)據(jù)，存儲在參數(shù)數(shù)組中。

所述的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊將實際值轉(zhuǎn)換為屏幕坐標(biāo)系下的數(shù)值，實際值根據(jù)屏幕的像素點、坐標(biāo)系方向、放大倍數(shù)轉(zhuǎn)化為屏幕上的x、y坐標(biāo)值，轉(zhuǎn)化公式為(5*x,())，

其中a為實際波形數(shù)據(jù)，

X為屏幕x坐標(biāo)值，

Y為屏幕y坐標(biāo)值，

M為放大倍數(shù)，

(x、y)坐標(biāo)值構(gòu)成的點為屏幕上繪制的位置，并將其傳送至波形繪制模塊。

所述的波形繪制模塊對波形進(jìn)行繪制，并將波形顯示在屏幕上;本模塊根據(jù)獲取到(x、y)坐標(biāo)值構(gòu)成的點，按照順序進(jìn)行描點，用曲線連接所有的像素點，得到波形數(shù)據(jù)，并顯示波形;再通過線程實現(xiàn)方式，每隔20ms對點陣進(jìn)行刷新，再次繪制并刷新顯示在屏幕上，繪制實時波形。

所述的UI顯示模塊對波形顯示區(qū)域以及波形數(shù)據(jù)的樣式、比例進(jìn)行控制，UI顯示模塊繪制一個1200*740范圍的矩形空間作為波形顯示區(qū)域，并在波形顯示區(qū)域上繪制橫坐標(biāo)線、縱坐標(biāo)線以及坐標(biāo)值，再將波形數(shù)據(jù)渲染成A、B、C三相顏色。

如圖2所示，用戶根據(jù)微電網(wǎng)并離網(wǎng)切換時暫態(tài)監(jiān)控的需求，選擇查看某個性能波形，如微網(wǎng)三相電壓的性能波形，暫態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)選擇，組織出詢問報文，該報文包括：詢問序號、波形通道數(shù)、波形通道列表，CRC數(shù)據(jù)校驗等信息。將詢問信息發(fā)送至微電網(wǎng)系統(tǒng)，微電網(wǎng)系統(tǒng)返回包含波形信息的報文數(shù)據(jù)，暫態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)再根據(jù)上述模塊的各個過程完成波形繪制顯示功能，對微電網(wǎng)并離網(wǎng)切換的暫態(tài)過程完成直觀監(jiān)控。暫態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)支持電網(wǎng)三相電壓、電流實時波形，微電網(wǎng)三相電壓、電流實時波形，負(fù)載三相電壓電流實時波形，負(fù)載功率實時波形等過程量的查看，支持實時數(shù)據(jù)刷新功能。同時，使用暫態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)可以免去到現(xiàn)場，使用示波器測量波形等繁瑣而危險的工作。

本發(fā)明通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離對微電網(wǎng)的各項數(shù)據(jù)實時監(jiān)控，繪制重要暫態(tài)過程量的實時波形，實現(xiàn)精準(zhǔn)控制，實時監(jiān)測微電網(wǎng)并離網(wǎng)切換的暫態(tài)過程中波形的畸變等現(xiàn)象。本暫態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)，采用高效算法將數(shù)據(jù)拼接、組合，處理為實際的波形信息，然后將波形繪制到PC機屏幕中。使用者通過PC機接入了互聯(lián)網(wǎng)，使暫態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)連接微電網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)波形查看。并且由于數(shù)據(jù)為微電網(wǎng)系統(tǒng)各個部分的瞬時值，對于精準(zhǔn)控制、無縫切換有重大意義。同時，實時波形也可以作為微電網(wǎng)系統(tǒng)運行狀態(tài)的判斷依據(jù)。

以上對本發(fā)明的實施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。