基于mcgs的波浪能與潮流能互補發電監控系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了基于MCGS的波浪能與潮流能互補發電監控系統，包括發電系統相應的信息采集模塊、具有PLC模塊的控制器以及具有MCGS觸控屏的上位機。各信息采集模塊數據經過PLC模塊處理上傳到上位中顯示儲存，同時PLC模塊能根據上位機下發的控制指令對各控制器進行控制。本實用新型實現了對波浪能與潮流能互補發電系統的遠程監控，對參數、報警信息、操作記錄等數據實現了實時顯示、數據庫儲存和提取功能。系統操作簡單，功能完整，可拓展性強。為可再生能源互補發電系統的監控和能量管理提供了重要技術支持。
【專利說明】
基于MCGS的波浪能與潮流能互補發電監控系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及微電網監控系統領域，具體涉及一種基于MCGS的波浪能與潮流能互補發電監控系統。【背景技術】
[0002]—次能源(如煤炭、石油等)的不斷減少使能源危機變得日益嚴峻，同時燃用一次能源所帶來的環境污染也成為了世界的焦點。為了滿足能源和環境的需求，風能、太陽能、 海洋能等清潔的可在生能源在電力行業中所占的成分不斷加大。相比難以控制且對大電網有沖擊的分布式電源，微電網技術以能源利用率高、污染小、可以優化能源結構等優點廣受青睞。微電網結合分布式能源發電、儲能系統、負載以及控制裝置能夠向用戶提供穩定的電能，實現偏遠島嶼、船舶、少批量用戶的供電，或者通過并網實現與大電網的聯合供電。
[0003]微電網監控系統在微型電網中處于核心地位，在實現微電網的實時能量調度與管理、跟蹤、監測等方面發揮著重要的作用。一套完善的監控系統將有助于微網的有序穩定運行、提高電能質量，并通過數據儲存為微網技術的后續研究工作提供大量的數據支持。所以監控系統在微電網系統中極具重要性。【實用新型內容】
[0004]本實用新型旨在提供一種基于MCGS的波浪能與潮流能互補發電監控系統，提供一套完善的基于MCGS的監控系統，實現各參數的采集、顯示、處理及儲存，以及對各控制器的遠程控制，從而使微網系統能夠有序穩定地運行。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0006]基于MCGS的波浪能與潮流能互補發電監控系統，包括發電系統，其特征在于，所述發電系統包括波浪能發電裝置和潮流能發電裝置;另外還包括波浪能發電裝置信息采集模塊、潮流能發電裝置信息采集模塊、波浪能發電控制器和潮流能發電控制器;所述波浪能發電裝置信息采集模塊分別連接于所述波浪能發電裝置和波浪能發電控制器，所述潮流能發電裝置信息采集模塊分別連接于所述潮流能發電裝置和潮流能發電控制器;所述波浪能發電控制器、潮流能發電控制器又分別與所述波浪能發電裝置、潮流能發電裝置連接;另外還包括具有MCGS觸控屏的上位機;所述波浪能發電控制器、潮流能發電控制器中均內置有PLC 模塊并均與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。
[0007]需要說明的是，通過在各控制器中內置PLC模塊，并使各控制器通訊連接上位機， 能實現對各裝置設備進行分散控制，并由上位集中管理的模式。有利于減輕上位機的負擔， 并加快對各裝置設備的控制效率。
[0008]作為一種優選方案，還包括有儲能系統和直流母線，所述儲能系統包括超級電容組和蓄電池組，所述超級電容組連接于超級電容控制器，蓄電池組連接于蓄電池控制器，所述超級電容控制器和蓄電池控制器則連接于所述直流母線，所述波浪能發電控制器和潮流能發電控制器也連接于所述直流母線;另外，還設有超級電容信息采集模塊、蓄電池信息采集模塊，所述超級電容信息采集模塊分別與所述超級電容控制器和超級電容組連接，所述蓄電池信息采集模塊分別與所述蓄電池控制器和蓄電池組連接;所述超級電容控制器和蓄電池控制器中內置有PLC模塊，并與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。
[0009]作為一種優選方案，還包括負載和逆變器，所述逆變器連接于所述直流母線，并連接于一交流母線，所述負載連接于所述交流母線;所述負載的表頭與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。
[0010]作為進一步的優選方案，所述逆變器還分別連接有逆變器信息采集模塊和逆變器控制器，所述逆變器信息采集模塊連接于所述逆變器控制器;所述逆變器控制器中內置有 PLC模塊并與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。
[0011]作為一種優選方案，還包括蓄電池巡檢儀，所述蓄電池巡檢儀連接于所述蓄電池組，并與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。
[0012]作為一種優選方案，所述波浪能發電控制器和潮流能發電控制器均為AC/DC控制器。
[0013]作為進一步的優選方案，所述超級電容控制器和蓄電池控制器均為DC/DC控制器。
[0014]作為一種優選方案，所述具有MCGS觸控屏的上位機通過串口與系統中與之通訊連接的設備進行通訊，串口為RS485，通訊協議為標準Modbus。[〇〇15]本實用新型的有益效果在于:
[0016]1、通過采用具有MCGS觸摸屏的上位機，使得監控系統操作簡單，并具有良好的人機交互界面，可以實現系統各部分功能參數進行分類，采用分界面顯示，條理性強。
[0017]2、穩定性高，通過現場測試，數據通信十分穩定，抗干擾能力強顯示誤差極低。[〇〇18]3、可拓展性強，可根據監測管理的需求，通過改變串口和設備地址，增減輸入，從而滿足不同用戶監控需求。[〇〇19]4、通過具有MCGS觸摸屏的上位機，可以實現數據的顯示和儲存。對運行數據進行了數據庫分表儲存，可通過報表和歷史曲線等形式隨時查看所需時間段的數據。同時對系統狀態量也進行了合理儲存，有助于現場試驗、統計分析和推廣應用。【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型的原理不意圖。【具體實施方式】
[0021]以下將結合附圖對本實用新型作進一步的描述，需要說明的是，本實施例以本技術方案為前提，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍并不限于本實施例。
[0022]如圖1所示，基于MCGS的波浪能與潮流能互補發電監控系統，包括發電系統;所述發電系統包括波浪能發電裝置和潮流能發電裝置;另外還包括波浪能發電裝置信息采集模塊、潮流能發電裝置信息采集模塊、波浪能發電控制器和潮流能發電控制器;所述波浪能發電裝置信息采集模塊分別連接于所述波浪能發電裝置和波浪能發電控制器，所述潮流能發電裝置信息采集模塊分別連接于所述潮流能發電裝置和潮流能發電控制器;所述波浪能發電控制器、潮流能發電控制器又分別與所述波浪能發電裝置、潮流能發電裝置連接;另外還包括具有MCGS觸控屏的上位機;所述波浪能發電控制器、潮流能發電控制器中均內置有PLC 模塊并均與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。[〇〇23]需要說明的是，通過在各控制器中內置PLC模塊，并使各控制器通訊連接上位機， 能實現對各裝置設備進行分散控制，并由上位集中管理的模式。有利于減輕上位機的負擔， 并加快對各裝置設備的控制效率。
[0024]作為一種優選方案，還包括有儲能系統和直流母線，所述儲能系統包括超級電容組和蓄電池組，所述超級電容組連接于超級電容控制器，蓄電池組連接于蓄電池控制器，所述超級電容控制器和蓄電池控制器則連接于所述直流母線，所述波浪能發電控制器和潮流能發電控制器也連接于所述直流母線;另外，還設有超級電容信息采集模塊、蓄電池信息采集模塊，所述超級電容信息采集模塊分別與所述超級電容控制器和超級電容組連接，所述蓄電池信息采集模塊分別與所述蓄電池控制器和蓄電池組連接;所述超級電容控制器和蓄電池控制器中內置有PLC模塊，并與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。
[0025]作為一種優選方案，還包括負載和逆變器，所述逆變器連接于所述直流母線，并連接于一交流母線，所述負載連接于所述交流母線;所述負載的表頭與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。
[0026]作為進一步的優選方案，所述逆變器還分別連接有逆變器信息采集模塊和逆變器控制器，所述逆變器信息采集模塊連接于所述逆變器控制器;所述逆變器控制器中內置有 PLC模塊并與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。
[0027]作為一種優選方案，還包括蓄電池巡檢儀，所述蓄電池巡檢儀連接于所述蓄電池組，并與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。
[0028]作為一種優選方案，所述波浪能發電控制器和潮流能發電控制器均為AC/DC控制器。[〇〇29] 作為進一步的優選方案，所述超級電容控制器和蓄電池控制器均為DC/DC控制器。
[0030]作為一種優選方案，所述具有MCGS觸控屏的上位機通過串口與系統中與之通訊連接的設備進行通訊，串口為RS485，通訊協議為標準Modbus。
[0031]所述MCGS的波浪能與潮流能互補發電監控系統的工作原理在于:
[0032]所述波浪能發電裝置和潮流能發電裝置所產生的電能在各自的控制器的控制下通過直流母線傳輸到儲能系統的超級電容組和蓄電池組中，所述超級電容組和蓄電池組在各自控制器的控制下進行儲能。所述逆變器將從直流母線獲取的電流轉換為交流電并通過交流母線傳輸到負載，為負載提供交流電。
[0033]所述波浪能發電裝置信息采集模塊、潮流能發電裝置信息采集模塊、超級電容信息采集模塊、蓄電池信息采集模塊和逆變器信息采集模塊將采集得到的信息分別傳輸到波浪能發電控制器、潮流能發電控制器、超級電容控制器、蓄電池控制器和逆變器控制器的 PLC模塊中，并通過各控制器中的PLC模塊傳輸到所述具有MCGS觸摸屏的上位機。上位機基于MCGS對接收的信息進行存儲、管理、顯示和控制，并向相應的控制器發送控制指令，各控制器的PLC模塊接收到指令后對所控制的裝置實施控制。另外，所述蓄電池巡檢儀和負載表頭分別采集處理蓄電池和負載的數據并將其上傳至上位機中，上位機基于MCGS對接收的數據進行存儲、管理、顯示和控制。所述PLC模塊具體通過RS485與所述上位機通訊。
[0034]各信息采集模塊可根據需要采集的信息進行選擇和設置相應的傳感器，如電壓、電流、溫度等。
[0035]使用時，將各控制器、蓄電池巡檢儀和負載表頭引出的通訊線經過RS485轉USB接頭連接到上位機上，然后檢查通訊情況。在上位機的MCGS設備窗口下添加串口父設備，根據設備分類，添加了三個父串口，并在其下添加事先根據通訊協議編輯好的腳本驅動，同時根據通訊協議進行相關設備地址和參數的匹配。如:對應超級電容的通用串口父設備，其串口端口號為COM4，通訊波特率位9600，數據位位數為7，停止位位數為1，數據校驗方式為偶校驗，數據采集方式為同步采集。再根據顯示需要，將腳本驅動內每個寄存器進行命名，把相應寄存器的值賦給對應的顯示串口。當串口和設備地址都匹配時，通訊狀態值將顯示為〇， 此時下位機與上位機開始正常的數據傳輸。傳輸上來的數據要根據通訊協議進行相應的小數位數調整。[〇〇36]根據預先設計的顯示界面，對每個顯示構件進行數據鏈接，相應數據就開始在監控系統顯示。監控系統分為:監控主界面、波浪能發電參數、潮流能發電參數、儲能系統參數、電量統計、負載、控制與通訊、數據查詢等幾個界面，各界面下有對應的實時曲線、故障報警、參數報表等子界面。
[0037]對于數據儲存，MCGS在運行時會自動生成數據庫，根據報表生成需要，利用組對象對數據進行分表儲存，并設置相應的儲存周期。本系統把數據分為:電源側參數日報表、電源側參數月報表、儲能側參數日報表、儲能側參數月報表、逆變器參數日報表、逆變器參數月報表、控制模式報表、故障診斷報，同時通過編寫腳本，以一定周期采取輸出功率從而計算出發電量，并制作相應的日月報表。把報表與各組對象數據進行鏈接，再將各報表時間條件設置為開始時間:InputSTime，結束時間:InputETime，這樣用戶就能根據自己的需求調取相應時間段的數據。
[0038]對于歷史曲線，利用MCGS中的歷史曲線構件，把構件和事先分好的數據庫中對應的數據建立鏈接，這樣用戶在查看歷史數據時就能方便的看出其變化情況。在本實施例中， 設計了波浪能發電端歷史曲線、潮流能發電端歷史曲線、超級電容數據歷史曲線、蓄電池數據歷史曲線、逆變器數據歷史曲線五個界面。運行時只需輸入查詢時間段就可查看對應時間段參數的曲線。
[0039]下位機上傳的報警信息和控制模式信息都是以數字的形式，為了把這些狀態信息也儲存到數據庫中，還要利用腳本把數值型數據轉換為對應的字符型數據，每個狀態量在不發生改變時只儲存一次，直到此狀態量發生變化。用戶查看歷史狀態的方法與上述查看數據報表的方法一致。通過此設計有利于用戶查看歷史操作記錄，同時對故障報警進行統計分析。
[0040]通過顯示界面的分類，對各主界面進行相應子界面鏈接，系統最終形成共32個界面，包括了實時顯示數據、實時顯示曲線、實時報警、數據報表、歷史報警查詢、歷史曲線查詢等主要內容。配置好參數后，用戶只需點擊運行，此監控系統就能對波浪能與潮流能互補發電系統進行全方位監控，形成良好的交互界面，供用戶監視、控制、查詢等使用。
[0041]對于本領域的技術人員來說，可以根據以上的技術方案和構思，作出各種相應的改變和變形，而所有的這些改變和變形都應該包括在本實用新型權利要求的保護范圍之內。
【主權項】
1.基于MCGS的波浪能與潮流能互補發電監控系統，包括發電系統;其特征在于，所述發 電系統包括波浪能發電裝置和潮流能發電裝置；另外還包括波浪能發電裝置信息采集模 塊、潮流能發電裝置信息采集模塊、波浪能發電控制器和潮流能發電控制器;所述波浪能發 電裝置信息采集模塊分別連接于所述波浪能發電裝置和波浪能發電控制器，所述潮流能發 電裝置信息采集模塊分別連接于所述潮流能發電裝置和潮流能發電控制器;所述波浪能發 電控制器、潮流能發電控制器又分別與所述波浪能發電裝置、潮流能發電裝置連接;另外還 包括具有MCGS觸控屏的上位機;所述波浪能發電控制器、潮流能發電控制器中均內置有PLC 模塊并均與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。2.根據權利要求1所述的基于MCGS的波浪能與潮流能互補發電監控系統，其特征在于， 還包括有儲能系統和直流母線，所述儲能系統包括超級電容組和蓄電池組，所述超級電容 組連接于超級電容控制器，蓄電池組連接于蓄電池控制器，所述超級電容控制器和蓄電池 控制器則連接于所述直流母線，所述波浪能發電控制器和潮流能發電控制器也連接于所述 直流母線；另外，還設有超級電容信息采集模塊、蓄電池信息采集模塊，所述超級電容信息 采集模塊分別與所述超級電容控制器和超級電容組連接，所述蓄電池信息采集模塊分別與 所述蓄電池控制器和蓄電池組連接;所述超級電容控制器和蓄電池控制器中內置有PLC模 塊，并與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。3.根據權利要求1所述的基于MCGS的波浪能與潮流能互補發電監控系統，其特征在于， 還包括負載、逆變器和直流母線，所述逆變器連接于所述直流母線，并連接于一交流母線， 所述負載連接于所述交流母線;所述波浪能發電控制器和潮流能發電控制器也連接于所述 直流母線;所述負載的表頭與所述具有MCGS觸控屏的上位機通訊連接。4.根據權利要求3所述的基于MCGS的波浪能與潮流能互補發電監控系統，其特征在于， 所述逆變器還分別連接有逆變器信息采集模塊和逆變器控制器，所述逆變器信息采集模塊 連接于所述逆變器控制器;所述逆變器控制器中內置有PLC模塊并與所述具有MCGS觸控屏 的上位機通訊連接。5.根據權利要求1所述的基于MCGS的波浪能與潮流能互補發電監控系統，其特征在于， 還包括蓄電池巡檢儀，所述蓄電池巡檢儀連接于所述蓄電池組，并與所述具有MCGS觸控屏 的上位機通訊連接。6.根據權利要求1所述的基于MCGS的波浪能與潮流能互補發電監控系統，其特征在于， 所述波浪能發電控制器和潮流能發電控制器均為AC/DC控制器。7.根據權利要求2所述的基于MCGS的波浪能與潮流能互補發電監控系統，其特征在于， 所述超級電容控制器和蓄電池控制器均為DC/DC控制器。8.根據權利要求1所述的基于MCGS的波浪能與潮流能互補發電監控系統，其特征在于， 所述具有MCGS觸控屏的上位機通過串口與系統中與之通訊連接的設備進行通訊，串口為 RS485，通訊協議為標準Modbus。
【文檔編號】H02J3/38GK205724933SQ201620565788
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月12日
【發明人】顧煜炯, 和學豪, 馬向追, 趙興安, 章忠, 張宇, 熊京, 楊宏宇, 余志文, 張晨
【申請人】華北電力大學, 北京華電伊創科技有限公司