專利名稱：基于gps數(shù)據(jù)的分布式發(fā)電裝置運行感知系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及分布式發(fā)電系統(tǒng)，特別是涉及一種基于GPS數(shù)據(jù)的分布式發(fā)電裝置運行感知系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
分布式發(fā)電裝置主要由光伏、小型風力發(fā)電系統(tǒng)以及生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)組成，由于其能夠提供清潔的綠色能源，并且可以帶來提高電網(wǎng)的運行可靠性以及實現(xiàn)負荷的就地平衡、提高電網(wǎng)運行的安全性以及經(jīng)濟性等的有益效果，因此在近年來得到了飛速的發(fā)展。但是，分布式發(fā)電系統(tǒng)在不斷的發(fā)展中出現(xiàn)了許多問題。例如，由于單個系統(tǒng)的容量較低，數(shù)量眾多，地理分布廣泛，因此電網(wǎng)調(diào)度控制人員難以對數(shù)量龐大的分布式發(fā)電系統(tǒng)的運行信息進行分析。

實用新型內(nèi)容基于此，有必要針對上述難以對數(shù)量龐大的分布式發(fā)電系統(tǒng)的運行信息進行分析的問題，提供一種基于GPS數(shù)據(jù)的分布式發(fā)電裝置運行感知系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下的技術(shù)方案一種基于GPS數(shù)據(jù)的分布式發(fā)電裝置運行感知系統(tǒng)，包括分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)、與所述分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)分別相連接的若干個分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)；所述分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)包括第一數(shù)字信號處理器、傳感器、第一通訊器、GPS單元；所述傳感器、第一通訊器以及GPS單元分別與所述第一數(shù)字信號處理器相連接;所述分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)包括第二數(shù)字信號處理器、第二通訊器、存儲器；所述第二通訊器、存儲器分別與所述第二數(shù)字信號處理器相連接。由以上方案可以看出，本實用新型的基于GPS數(shù)據(jù)的分布式發(fā)電裝置運行感知系統(tǒng)，通過分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)中的GPS單元來添加時空以及地理空間信息，然后將獲取到的GPS數(shù)據(jù)連同采集到的電壓、電流、輸出有功功率、功率因數(shù)一起通過通訊器發(fā)送給分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)。由于本實用新型中在針對分布式發(fā)電系統(tǒng)進行運行狀態(tài)感知時可以通過GPS數(shù)據(jù)對所采集的電氣運行信息添加時間刻度以及地理坐標，因此電網(wǎng)調(diào)度控制人員能夠在同一時間尺度上對數(shù)量龐大的分布式發(fā)電系統(tǒng)的運行信息進行分析，有助于提高電網(wǎng)調(diào)度控制人員對區(qū)域內(nèi)快速波動的分布式發(fā)電系統(tǒng)運行狀態(tài)的感知速度以及感知精度。

圖1為本實用新型分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)與分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)之間的關(guān)系圖；[0011]圖2為本實用新型分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
一種基于GPS數(shù)據(jù)的分布式發(fā)電裝置運行感知系統(tǒng)，包括分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)、與所述分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)分別相連接的若干個分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)，分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)與分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)之間的關(guān)系可以參見圖1。本實用新型中分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)采用一對多的通訊方式與多個分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)進行通訊，完成區(qū)域內(nèi)部數(shù)目眾多的分布式發(fā)電裝置運行信息采集任務。參見圖2所示，所述分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)包括GPS單元11、第一數(shù)字信號處理器12、第一通訊器13、傳感器14 ;所述GPS單元11、第一通訊器13以及傳感器14分別與所述第一數(shù)字信號處理器12相連接；參見圖3所示，所述分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)包括存儲器21、第二數(shù)字信號處理器22、第二通訊器23 ;所述存儲器21、第二通訊器23分別與所述第二數(shù)字信號處理器22相連接。分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)完成對單個分布式發(fā)電系統(tǒng)的電氣運行參數(shù)采集工作；分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)完成對多個分布式發(fā)電單元的運行參數(shù)接收工作以及它們之間信息通訊的數(shù)據(jù)校驗機制。本實用新型可以通過分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)中的GPS單元來添加時空以及地理空間信息，然后將獲取到的GPS數(shù)據(jù)連同采集到的電壓、電流、輸出有功功率、功率因數(shù)一起通過通訊器發(fā)送給分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)。由于本實用新型中在針對分布式發(fā)電系統(tǒng)進行運行狀態(tài)感知時可以通過GPS數(shù)據(jù)對所采集的電氣運行信息添加時間刻度以及地理坐標，因此電網(wǎng)調(diào)度控制人員能夠在同一時間尺度上對數(shù)量龐大的分布式發(fā)電系統(tǒng)的運行信息進行分析，有助于提高電網(wǎng)調(diào)度控制人員對區(qū)域內(nèi)快速波動的分布式發(fā)電系統(tǒng)運行狀態(tài)的感知速度以及感知精度。作為一個較好的實施例，所述分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)還可以包括第一電源單元，所述第一電源單元分別與所述GPS單元11、第一數(shù)字信號處理器12、第一通訊器13相連接。進一步的，在其中一個實施例中，所述第一電源單元可以包括第一 220V/3.3V電源單元、并聯(lián)在所述第一 220V/3. 3V電源單元總線上提供后備電源供應的第一 3. 7V鋰離子電池。第一 220V/3. 3V電源單元的總線由第一 220V/3. 3V電源單元從相應分布式發(fā)電系統(tǒng)輸出的單相220V線路處獲取。同時，一塊3. 7V鋰離子電池并聯(lián)在該220V/3. 3V電源單元總線上為此信息采集系統(tǒng)的控制系統(tǒng)提供后備電源供應。當分布式發(fā)電系統(tǒng)處于停機狀態(tài)時，信息采集系統(tǒng)仍然可以通過后備電池保證信息采集系統(tǒng)的正常工作。當分布式發(fā)電系統(tǒng)再次工作時可以通過第一 220V/3. 3V電源單元為后備電池充電，確保系統(tǒng)電源的可靠供應。同理，作為一個較好的實施例，所述分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)還可以包括第二電源單元，所述第二電源單元分別與所述第二數(shù)字信號處理器22、第二通訊器23相連接。并且在其中一個實施例中，所述第二電源單元可以包括第二 220V/3. 3V電源單元、并聯(lián)在所述第二 220V/3. 3V電源單元總線上提供后備電源供應的第二 3. 7V鋰離子電池。第二 220V/3. 3V電源單元的總線由第二 220V/3. 3V電源單元從裝置附近的單相220V電源處獲取。同時，一塊3. 7V鋰離子電池并聯(lián)在所述第二 220V/3. 3V電源總線上為此信息收集系統(tǒng)的控制系統(tǒng)提供后備電源供應。通常情況下單相220V電源會通過第二 220V/3. 3V電源單元確保后備電池保持一定的能量存儲水平，確保系統(tǒng)電源的可靠供應。由于光伏系統(tǒng)、小型風力發(fā)電系統(tǒng)以及生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)均為單相220V/50HZ系統(tǒng)，因此本實用新型可以通過控制電壓、電流傳感器按照3kHz的固定頻率對分布式發(fā)電系統(tǒng)的輸出電壓、電流進行采樣。進而根據(jù)得到的電壓、電流時間序列計算得到系統(tǒng)的輸出有功功率以及功率因數(shù)。作為一個較好的實施例，所述第一通訊器可以為Zigbee通訊單元。近年來，通訊技術(shù)迅猛發(fā)展，無線系統(tǒng)在硬件及軟件系統(tǒng)上均取得了長足的進步。出現(xiàn)了以Zigbee無線通訊單元為代表的下一代廉價無線通訊技術(shù)解決方案。由于Zigbee無線通訊單元具備自組網(wǎng)以及自動實現(xiàn)中繼通訊的能力，將其應用于監(jiān)控電力系統(tǒng)中的分布式發(fā)電系統(tǒng)成為了可能。通過Zigbee無線通訊單元實現(xiàn)分布式發(fā)電系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的交互可以有效解決分布式發(fā)電系統(tǒng)空間分布廣、數(shù)量龐大的問題。數(shù)量龐大的Zigbee通訊節(jié)點可以為整個Zigbee通訊網(wǎng)絡提供穩(wěn)定可靠的中繼路由節(jié)點，從而可以有效解決建立分布式通訊系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡的難題。另一方面，通過無線網(wǎng)絡實現(xiàn)對分布式發(fā)電系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)采集可以避免分布式發(fā)電系統(tǒng)數(shù)量眾多帶來的布置通訊線纜的難題。在其中一個實施例中，GPS單元和Zigbee通訊單元可以通過2個獨立的SCI(Serial Communication Interface,串行通信接口)與第一數(shù)字信號處理器12相連接。處理器通過SCI接口按照10秒的固定周期發(fā)送控制指令到GPS單元，獲取當前時刻的GPS時間和地理位置信息。在得到GPS單元傳送回的信息后，連同當時系統(tǒng)計算得到的系統(tǒng)電壓、電流、有功功率和功率因數(shù)信息通過SCI接口通過Zigbee通訊單元發(fā)送給分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)。如果在O.1秒之內(nèi)未接收到分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)發(fā)回的確認信息，則分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)將會再次重發(fā)上次的信息，直至收到確認應答信息或開始下一個10秒發(fā)送周期。作為一個較好的實施例，所述第二通訊器同樣可以采用Zigbee通訊單元來進行通訊。分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)在每次通過Zigbee通訊單元接收到分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)發(fā)送的運行數(shù)據(jù)時，第二數(shù)字信號處理器都會通過SCI串行通訊接口生成一次中斷請求，存儲Zigbee通訊單元接收到的運行數(shù)據(jù)。在對所接收到的數(shù)據(jù)進行校驗后，確認數(shù)據(jù)已被正確接收，第二數(shù)字信號處理器將會通過SCI串行通訊接口向Zigbee通訊單元發(fā)送發(fā)出確認應答信息的指令，向相應的采集系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)已被正確接收的應答信號，否則將不發(fā)出確認信號，等待再次接收重新發(fā)送的運行數(shù)據(jù)。由于分布式發(fā)電系統(tǒng)單元數(shù)目眾多，因此本實用新型還設(shè)計了相應的通訊數(shù)據(jù)校驗機制。對于每一次由分布式發(fā)電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)出的數(shù)據(jù)包，分布式發(fā)電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的處理器會在數(shù)據(jù)包末尾增加一個字節(jié)用于校驗數(shù)據(jù)包是否被正確接收。校驗字節(jié)的數(shù)值由數(shù)據(jù)包中除校驗字節(jié)外的所有數(shù)據(jù)字節(jié)的求和結(jié)果對256取余數(shù)生成。當分布式發(fā)電數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)接收到各個節(jié)點的數(shù)據(jù)包后，通過檢驗校驗字節(jié)與數(shù)據(jù)包中所有數(shù)據(jù)的關(guān)系就能夠確保相應分布式發(fā)電系統(tǒng)的運行信息已經(jīng)被正確接收。作為一個較好的實施例，所述第一數(shù)字信號處理器可以采用美國德州儀器公司的TMS320F28335型號的數(shù)字信號處理器。作為一個較好的實施例，所述第二數(shù)字信號處理器可以采用美國德州儀器公司的TMS320F28335型號的數(shù)字信號處理器。另外，作為一個較好的實施例，所述傳感器可以包括電壓傳感器、電流傳感器等。另外，作為一個較好的實施例，所述存儲器可以采用當前較常用的SD卡(SecureDigital Memory Card,安全數(shù)碼卡)。下面通過幾個具體的實施例對本實用新型的技術(shù)方案作進一步的描述實施例一本實施例主要說明本實用新型中分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)與分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)間的通訊規(guī)約。分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)針對信息采集過程中可能出現(xiàn)的不同分布式發(fā)電裝置信息采集時間不同步的問題，通過獨立的SCI串行接口將處理器與GPS單元相連接并每隔10秒鐘由處理器向GPS單元發(fā)送獲取信息指令。GPS單元在接收到獲取信息指令后，將當前時刻時間信息(精確到秒)、地理位置信息(精度、維度)發(fā)送回第一數(shù)字信號處理器。第一數(shù)字信號處理器將獲取的GPS信息連同系統(tǒng)計算得到的電壓、電流、有功功率、功率因數(shù)以及該分布式發(fā)電裝置標識信息組成數(shù)據(jù)包，通過Zigbee通訊單元發(fā)送給分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)。實施例二本實施例主要說明分布式發(fā)電信息采集系統(tǒng)與分布式發(fā)電信息收集系統(tǒng)間的信息應答以及重發(fā)機制。分布式發(fā)電信息采集系統(tǒng)以10秒為信息采集及發(fā)送周期，第一數(shù)字信號處理器每10秒鐘在接收并處理完必要信息后，將信息通過SCI串行接口通過Zigbee通訊單元發(fā)送給分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)，等待分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)校驗并發(fā)送確認應答信息。若分布式發(fā)電信息采集系統(tǒng)在O.1秒內(nèi)通過Zigbee通訊單元收到應答信息則停止本次通信，等待10秒鐘后下一發(fā)送周期繼續(xù)發(fā)送。若分布式發(fā)電信息采集系統(tǒng)未收到分布式發(fā)電信息收集系統(tǒng)傳回的應答信息則分布式發(fā)電信息采集系統(tǒng)以O(shè).1秒為發(fā)送周期，不斷向分布式發(fā)電信息收集系統(tǒng)重新發(fā)送信息，直至收到應答信息為止或直到10秒鐘后下一個發(fā)送周期停止并發(fā)送新信息。實施例三本實施例主要說明分布式發(fā)電信息采集系統(tǒng)所發(fā)送的數(shù)據(jù)包中的信息校驗機制。為保證分布式發(fā)電裝置運行狀態(tài)信息被正確接收，分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)及分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)Zigbee通訊單元通訊協(xié)議包含信息校驗機制。在每一次分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)采集并計算完成需要上傳數(shù)據(jù)后，分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)的處理器會將待發(fā)送數(shù)據(jù)包的最后一個字節(jié)作為校驗字節(jié)用于校驗數(shù)據(jù)包是否被正確接收。其校驗方式為對數(shù)據(jù)包中除校驗字節(jié)以外的所有字節(jié)求和并對256取余數(shù)，將該余數(shù)作為校驗字節(jié)添加到數(shù)據(jù)包的末尾。分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)在接收到各個節(jié)點的數(shù)據(jù)包后對數(shù)據(jù)包進行校驗，若校驗通過則向相應的分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)發(fā)送確認應答信息；若校驗不通過則不發(fā)送確認應答信息，等待相應的分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)重新發(fā)送數(shù)據(jù)，直至校驗通過為止。[0037]以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求1.一種基于GPS數(shù)據(jù)的分布式發(fā)電裝置運行感知系統(tǒng)，其特征在于，包括分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)、與所述分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)分別相連接的若干個分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)；所述分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)包括=GPS單元、第一數(shù)字信號處理器、第一通訊器、傳感器；所述GPS單元、第一通訊器以及傳感器分別與所述第一數(shù)字信號處理器相連接;所述分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)包括存儲器、第二數(shù)字信號處理器、第二通訊器； 所述存儲器、第二通訊器分別與所述第二數(shù)字信號處理器相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPS數(shù)據(jù)的分布式發(fā)電裝置運行感知系統(tǒng)，其特征在于， 所述分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)還包括第一電源單元，所述第一電源單元分別與所述第一數(shù)字信號處理器、GPS單元、第一通訊器相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于GPS數(shù)據(jù)的分布式發(fā)電裝置運行感知系統(tǒng)，其特征在于， 所述第一電源單元包括第一 220V/3. 3V電源單元、并聯(lián)在所述第一 220V/3. 3V電源單元總線上提供后備電源供應的第一 3. 7V鋰離子電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPS數(shù)據(jù)的分布式發(fā)電裝置運行感知系統(tǒng)，其特征在于， 所述分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)還包括第二電源單元，所述第二電源單元分別與所述第二數(shù)字信號處理器、第二通訊器相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于GPS數(shù)據(jù)的分布式發(fā)電裝置運行感知系統(tǒng)，其特征在于， 所述第二電源單元包括第二 220V/3. 3V電源單元、并聯(lián)在所述第二 220V/3. 3V電源單元總線上提供后備電源供應的第二 3. 7V鋰離子電池。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPS數(shù)據(jù)的分布式發(fā)電裝置運行感知系統(tǒng)，其特征在于， 所述第一通訊器為Zigbee通訊單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于GPS數(shù)據(jù)的分布式發(fā)電裝置運行感知系統(tǒng)，其特征在于， 所述第二通訊器為Zigbee通訊單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任意一項所述的基于GPS數(shù)據(jù)的分布式發(fā)電裝置運行感知系統(tǒng)， 其特征在于，所述第一數(shù)字信號處理器為TMS320F28335數(shù)字信號處理器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7任意一項所述的基于GPS數(shù)據(jù)的分布式發(fā)電裝置運行感知系統(tǒng)， 其特征在于，所述第二數(shù)字信號處理器為TMS320F28335數(shù)字信號處理器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-7任意一項所述的基于GPS數(shù)據(jù)的分布式發(fā)電裝置運行感知系統(tǒng)， 其特征在于，所述傳感器包括電壓傳感器、電流傳感器；和/或所述存儲器為SD卡。
專利摘要本實用新型公開一種基于GPS數(shù)據(jù)的分布式發(fā)電裝置運行感知系統(tǒng)，包括分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)、分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)；分布式發(fā)電裝置信息采集系統(tǒng)包括GPS單元、第一數(shù)字信號處理器、第一通訊器、傳感器；所述GPS單元、第一通訊器以及傳感器分別與所述第一數(shù)字信號處理器相連接；分布式發(fā)電裝置信息收集系統(tǒng)包括存儲器、第二數(shù)字信號處理器、第二通訊器；所述存儲器、第二通訊器分別與所述第二數(shù)字信號處理器相連接。通過本實用新型的方案，電網(wǎng)調(diào)度控制人員能夠在同一時間尺度上對數(shù)量龐大的分布式發(fā)電系統(tǒng)的運行信息進行分析，提高了電網(wǎng)調(diào)度控制人員對區(qū)域內(nèi)快速波動的分布式發(fā)電系統(tǒng)運行狀態(tài)的感知速度以及感知精度。
文檔編號H04L1/16GK202886513SQ201220597439
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者林少華, 張維奇, 李普明, 周睿, 何祥針, 鐘金, 梁亮 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心