基于多代理和異構(gòu)通信技術(shù)的微電網(wǎng)智能測控終端及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的是一種基于多代理和異構(gòu)通信技術(shù)的微電網(wǎng)智能測控終端、多代理系統(tǒng)及其測控方法，作為元件Agent與微電網(wǎng)Agent、上級電網(wǎng)Agent一起組成微電網(wǎng)多代理系統(tǒng)，智能測控終端包括主控模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、保護(hù)控制輸出模塊和異構(gòu)通信模塊，數(shù)據(jù)采集模塊采集微電網(wǎng)內(nèi)各底層元件的實(shí)時數(shù)據(jù)信息，主控模塊存放、處理實(shí)時數(shù)據(jù)信息，并將實(shí)時數(shù)據(jù)信息通過異構(gòu)通信模塊發(fā)送到上位微電網(wǎng)Agent；同時，主控模塊通過異構(gòu)通信模塊接收微電網(wǎng)Agent的控制命令，并將控制命令通過保護(hù)控制輸出模塊傳遞到微電網(wǎng)內(nèi)的各底層元件，控制其工作狀態(tài)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)復(fù)雜異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的互通、互連，具有無線化、體積小、功耗低、成本低等優(yōu)點(diǎn)，大大提高微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行及發(fā)電效率。
【專利說明】基于多代理和異構(gòu)通信技術(shù)的微電網(wǎng)智能測控終端及方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種智能測控終端，特別是一種基于多代理技術(shù)和異構(gòu)通信技術(shù)的微電網(wǎng)智能測控終端及其多代理系統(tǒng)和微電網(wǎng)智能測控方法。
【背景技術(shù)】
[0003]微電網(wǎng)是一種由負(fù)荷和微型電源共同組成的系統(tǒng)，它可同時提供電能和熱能；其內(nèi)部的電源主要由電力電子器件負(fù)責(zé)能量的轉(zhuǎn)換，并提供必需的控制；其相對于外部大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的受控單元，并可同時滿足用戶對電能質(zhì)量和供電安全等的要求。它包含了以下主要特征:1)包含光伏、風(fēng)力發(fā)電等分布式電源。2)配備了能量管理系統(tǒng)，通過對大量電力電子器件的控制，解決潮流、保護(hù)等問題。3)要求既可與大電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，又可在電網(wǎng)故障或需要時與主網(wǎng)斷開單獨(dú)運(yùn)行，同時要對各種分布式電源進(jìn)行有效控制。微電網(wǎng)系統(tǒng)中接入的設(shè)備非常復(fù)雜，種類特別多，接口形式與控制方法也不盡相同，這對如何安全高效地接入并整合這些設(shè)備、使得微電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)揮最大作用提出了新的挑戰(zhàn)，如何解決此類問題將成為未來微電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的一個關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0004]由于微電網(wǎng)分布式特性、海量的控制數(shù)據(jù)以及靈活多變的控制方式，讓以往由調(diào)度中心統(tǒng)一判斷、調(diào)度的集中式控制方式難以實(shí)現(xiàn)靈活、有效的調(diào)度。因此，通過將控制權(quán)分散到各微電網(wǎng)元件，由各元件根據(jù)微電網(wǎng)的調(diào)度自行改變運(yùn)行狀態(tài)的分布式協(xié)調(diào)控制方式將有效地解決這些問題。在此趨勢下，以分布式控制為基礎(chǔ)的系統(tǒng)-多代理系統(tǒng)被提出來。多代理系統(tǒng)具有很好的自主性和啟發(fā)性，其目的是將大的復(fù)雜系統(tǒng)劃分成小的、彼此相互通信及協(xié)調(diào)的、易于管理的系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)為:1)能在不受干擾的情況下自行控制元件運(yùn)行并可通過知識系統(tǒng)和外界環(huán)境的情況，進(jìn)行推理和規(guī)劃，解決自身領(lǐng)域內(nèi)的各類問題；2)可與其他實(shí)體通信并協(xié)調(diào)合作解決復(fù)雜問題；3)具有分布、快速處理復(fù)雜問題的能力。
[0005]微電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備非常復(fù)雜，種類特別多，不同制造商提供的設(shè)備在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)等方面自成體系，互不兼容，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)互不公開，這些異構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境由于訪問方法和機(jī)制各不相同，即通信協(xié)議各不相同，使得各設(shè)備之間的通信連接不易實(shí)現(xiàn)。為了便捷地在不同的通信接口之間通信，更好地開發(fā)和運(yùn)行異構(gòu)平臺上的應(yīng)用軟件，解決微電網(wǎng)內(nèi)各設(shè)備之間的互通、互連和互操作問題，本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)通信功能模塊采用異構(gòu)通信中間件HCM的設(shè)計(jì)思想實(shí)施，并設(shè)計(jì)了解決方案。該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了微電網(wǎng)異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的互通、互連，方便了應(yīng)用層用戶開發(fā)應(yīng)用程序，提高了開發(fā)效率。
[0006]目前，國內(nèi)風(fēng)電場的測風(fēng)主要通過測風(fēng)塔來完成，數(shù)據(jù)的采集和傳輸大多采用人工和有線的方式進(jìn)行，極不方便。在風(fēng)電場中，采用ZigBee無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可使傳統(tǒng)的風(fēng)電場測風(fēng)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐孕畔⒕W(wǎng)絡(luò)為中心的測風(fēng)模式，讓風(fēng)電場測風(fēng)具備無線化、小體積、低能耗和低成本等優(yōu)勢。光伏發(fā)電等其他分布式電源也需要進(jìn)行微氣象監(jiān)測。基于ZigBee的無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在微電網(wǎng)分布式電源微氣象監(jiān)測領(lǐng)域具有十分可觀的應(yīng)用前景。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對微電網(wǎng)技術(shù)中存在的分布式供電技術(shù)的難題以及目前現(xiàn)有技術(shù)對分布式電源控制的不足，提供一種基于多代理和異構(gòu)通信技術(shù)的微電網(wǎng)智能測控終端及其多代理系統(tǒng)和微電網(wǎng)智能測控方法。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種基于多代理技術(shù)和異構(gòu)通信技術(shù)的微電網(wǎng)智能測控終端，微電網(wǎng)分成智能測控終端、用于監(jiān)控智能測控終端的微電網(wǎng)Agent (代理)、用于監(jiān)控微電網(wǎng)Agent的上級電網(wǎng)Agent的三層進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，其特征在于，所述微電網(wǎng)智能測控終端包括:保護(hù)控制輸出模塊，與微電網(wǎng)內(nèi)的各底層元件相通信；異構(gòu)通信模塊，用于接收或傳送微電網(wǎng)Agent的控制命令；數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集微電網(wǎng)內(nèi)各底層元件的實(shí)時數(shù)據(jù)信息并將實(shí)時數(shù)據(jù)信息傳遞給主控模塊；主控模塊，用于存放、處理數(shù)據(jù)采集模塊采集到的實(shí)時數(shù)據(jù)信息，并將實(shí)時數(shù)據(jù)信息通過異構(gòu)通信模塊發(fā)送到微電網(wǎng)Agent ;同時，通過異構(gòu)通信模塊接收微電網(wǎng)Agent的控制命令，并將控制命令通過保護(hù)控制輸出模塊傳遞到微電網(wǎng)內(nèi)的各底層元件，控制微電網(wǎng)內(nèi)各底層元件的工作狀態(tài)；所述數(shù)據(jù)采集模塊、異構(gòu)通信模塊和保護(hù)控制輸出模塊均與主控模塊相連接。
[0009]一種基于多代理和異構(gòu)通信技術(shù)的微電網(wǎng)智能測控終端，利用多代理技術(shù)，作為元件Agent(代理)與微電網(wǎng)Agent、上級電網(wǎng)Agent —起組成微電網(wǎng)多代理系統(tǒng)。智能測控終端(元件Agent)、微電網(wǎng)Agent、上級電網(wǎng)Agent分成三層進(jìn)行協(xié)調(diào)控制,其中:智能測控終端獨(dú)立控制微電網(wǎng)中各底層元件運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)直接的分布式能源的控制、儲能元件控制和負(fù)荷控制；微電網(wǎng)Agent針對微電網(wǎng)內(nèi)部的調(diào)度運(yùn)行，對代理進(jìn)行管理，包括接受智能測控終端信息、根據(jù)微電網(wǎng)運(yùn)行狀況及調(diào)整策略為其提供相應(yīng)的控制策略；上級電網(wǎng)Agent負(fù)責(zé)電力市場以及各代理間的協(xié)調(diào)調(diào)度，并綜合微電網(wǎng)代理信息做出重大決策，微電網(wǎng)Agent與上級電網(wǎng)Agent之間通過通訊協(xié)調(diào)解決各代理之間的任務(wù)劃分和共享資源的分配；各Agent之間還保持?jǐn)?shù)據(jù)通訊以保證各自決策的合理性。此種結(jié)構(gòu)與通信方式適應(yīng)了微電網(wǎng)分布、復(fù)雜、靈活的特性。通過3層代理系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制，基于多代理技術(shù)的微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)將會使微電網(wǎng)在滿足對上級電網(wǎng)提供適當(dāng)電能的同時，保證自身電網(wǎng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
[0010]而且所述智能測控終端，包括主控模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、保護(hù)控制輸出模塊和異構(gòu)通信模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊采集微電網(wǎng)內(nèi)各底層元件的實(shí)時數(shù)據(jù)信息，并將實(shí)時數(shù)據(jù)信息傳遞給所述主控模塊，主控模塊存放、處理數(shù)據(jù)采集模塊采集到的實(shí)時數(shù)據(jù)信息，并將實(shí)時數(shù)據(jù)信息通過異構(gòu)通信模塊發(fā)送到微電網(wǎng)Agent ;同時，主控模塊通過異構(gòu)通信模塊接收微電網(wǎng)Agent的控制命令，并將控制命令通過保護(hù)控制輸出模塊傳遞到微電網(wǎng)內(nèi)的各底層元件，控制其工作狀態(tài)。
[0011]所述各底層元件包括光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、蓄電池、燃料電池、負(fù)荷等。
[0012]而且、所述智能測控終端的主控模塊采用DSP+ARM的雙CPU架構(gòu)，DSP作為控制機(jī)，主要負(fù)責(zé)高速數(shù)據(jù)采集處理和控制保護(hù)輸出，ARM作為管理機(jī)，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)顯示存儲、網(wǎng)絡(luò)通信和人機(jī)交互。兩者通過FIFO存儲器和SPI串行總線進(jìn)行通信，實(shí)時共享信息，分工協(xié)作。[0013]而且、所述智能測控終端的異構(gòu)通信模塊采用異構(gòu)通信中間件HCM的設(shè)計(jì)思想實(shí)施，異構(gòu)通信模塊能為用戶提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問接口 ；完成主控模塊應(yīng)用層和底層以及底層和異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)的傳輸和處理；提供適合各種編程模式的開放接口，并提供應(yīng)用執(zhí)行時的各種運(yùn)行機(jī)制。異構(gòu)通信模塊作為中間層構(gòu)建在主控模塊和通信網(wǎng)絡(luò)之間，具有兩個接口，分別為與主控模塊的接口及與異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的接口。異構(gòu)通信模塊的功能集包含以下主要功能模塊:協(xié)議調(diào)度模塊、通信模塊、數(shù)據(jù)處理模塊。協(xié)議調(diào)度模塊負(fù)責(zé)在構(gòu)建好的通信協(xié)議庫中調(diào)度適合當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)所需的通信協(xié)議。通信模塊包括組幀模塊(組裝讀/寫數(shù)據(jù)幀)和通信口操作模塊(讀/寫通信口)。其中組幀模塊是面向主控模塊的接口模塊，用來獲取主控模塊數(shù)據(jù)信息；通信口操作模塊是面向通信網(wǎng)絡(luò)的接口模塊，用來根據(jù)組幀模塊的數(shù)據(jù)幀通過通信接口與通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。數(shù)據(jù)處理模塊包括數(shù)據(jù)類型處理模塊、規(guī)則轉(zhuǎn)換模塊和有效驗(yàn)證模塊。
[0014]而且、風(fēng)電場Agent、光伏電池Agent等智能測控終端的微氣象監(jiān)測基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network, WSN)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，即所述數(shù)據(jù)采集模塊通過ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時采集氣象數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)采集模塊包括氣象監(jiān)測傳感器和ZigBee微氣象監(jiān)測模塊，所述氣象監(jiān)測傳感器通過ZigBee微氣象監(jiān)測模塊與主控模塊的數(shù)據(jù)采集處理器DSP相通信，能夠?qū)崟r監(jiān)測風(fēng)速、風(fēng)向、大氣壓力、溫濕度等氣象數(shù)據(jù)，具有無線化、體積小、功耗低、成本低和安裝靈活方便等優(yōu)點(diǎn)。
[0015]而且、所述主控模塊還包括顯示設(shè)備和數(shù)據(jù)儲存模塊，顯示設(shè)備和數(shù)據(jù)儲存模塊均與數(shù)據(jù)存儲通信控制器相連接。數(shù)據(jù)儲存模塊包括同步動態(tài)隨機(jī)存儲器、N0RFLASH存儲器和NANDFLASH存儲器。
[0016]一種利用上述的微電網(wǎng)智能測控終端的微電網(wǎng)多代理系統(tǒng)，其特征在于:其包括多個微電網(wǎng)智能測控終端，作為元件Agent，控制微電網(wǎng)中各底層元件運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)直接的分布式能源的控制、發(fā)電控制、儲能元件的控制和一些負(fù)荷的控制；
多個微電網(wǎng)Agent，針對微電網(wǎng)內(nèi)部的調(diào)度運(yùn)行，對微電網(wǎng)智能測控終端需求或相應(yīng)進(jìn)行管理，包括接受智能測控終端信息、根據(jù)微電網(wǎng)運(yùn)行狀況及調(diào)整策略為其提供相應(yīng)的控制策略；
一上級電網(wǎng)Agent，負(fù)責(zé)電力市場以及各代理間的協(xié)調(diào)調(diào)度，并綜合微電網(wǎng)Agent (微電網(wǎng)代理)信息做出最終決策，所述智能測控終端之間以及與微電網(wǎng)Agent之間采用基于以太網(wǎng)的通信協(xié)議方式進(jìn)行信息的傳遞。
[0017]一種利用上述的微電網(wǎng)智能測控終端的微電網(wǎng)多代理系統(tǒng)，其特征在于:其包括多個微電網(wǎng)智能測控終端，作為元件Agent，控制微電網(wǎng)中各底層元件運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)直接的分布式能源的控制、發(fā)電控制、儲能元件的控制和重要負(fù)荷的控制；
多個微電網(wǎng)Agent，針對微電網(wǎng)內(nèi)部的調(diào)度運(yùn)行，對微電網(wǎng)智能測控終端需求或相應(yīng)進(jìn)行管理，包括接受智能測控終端信息、根據(jù)微電網(wǎng)運(yùn)行狀況及調(diào)整策略為其提供相應(yīng)的控制策略；
一上級電網(wǎng)Agent，負(fù)責(zé)電力市場以及各代理間的協(xié)調(diào)調(diào)度，并綜合微電網(wǎng)Agent (微電網(wǎng)代理)信息做出最終決策，所述智能測控終端之間以及與微電網(wǎng)Agent之間采用基于以太網(wǎng)的通信協(xié)議方式進(jìn)行信息的傳遞。
[0018]一種利用微電網(wǎng)多代理系統(tǒng)的微電網(wǎng)智能測控方法，其特征在于，其方法步驟如下:
(1)微電網(wǎng)分為三層進(jìn)行協(xié)調(diào)控制；將微電網(wǎng)分為上級電網(wǎng)代理模塊層、微電網(wǎng)代理模塊層以及元件代理模塊層，微電網(wǎng)中各底層元件都由獨(dú)立的智能測控終端控制運(yùn)行，同時設(shè)定微電網(wǎng)Agent對智能測控終端進(jìn)行管理,微電網(wǎng)Agent與上級電網(wǎng)Agent之間通過通訊協(xié)調(diào)解決各代理之間的任務(wù)劃分和共享資源的分配；
(2)數(shù)據(jù)信息采集；數(shù)據(jù)采集模塊采集微電網(wǎng)內(nèi)各底層元件的實(shí)時數(shù)據(jù)信息，并將實(shí)時數(shù)據(jù)信息傳遞給所述主控模塊，
(3)數(shù)據(jù)信息儲存和上傳微電網(wǎng)Agent;主控模塊存放、處理數(shù)據(jù)采集模塊采集到的實(shí)時數(shù)據(jù)信息，并將實(shí)時數(shù)據(jù)信息通過異構(gòu)通信模塊發(fā)送到微電網(wǎng)Agent ；
(4)微電網(wǎng)Agent發(fā)送控制命令，控制微電網(wǎng)內(nèi)的各底層元件；主控模塊通過異構(gòu)通信模塊接收微電網(wǎng)Agent的控制命令，并將控制命令通過保護(hù)控制輸出模塊傳遞到微電網(wǎng)內(nèi)的各底層元件。
[0019]上述所述異構(gòu)通信模塊接收或發(fā)送微電網(wǎng)Agent的信息數(shù)據(jù)的具體步驟如下:
(A)協(xié)議調(diào)度步驟，在構(gòu)建好的通信協(xié)議庫中調(diào)度適合當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)所需通信協(xié)議；
(B)通信步驟，然后根據(jù)步驟(A)獲取的適合當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)所需通信協(xié)議，通過通信接口獲取微電網(wǎng)Agent發(fā)來的或主控模塊發(fā)出的數(shù)據(jù)；
(C)數(shù)據(jù)處理步驟，負(fù)責(zé)對步驟(B)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。
[0020]所述數(shù)據(jù)處理步驟如下:
(I )有效性驗(yàn)證步驟，獲得通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行通信站號、數(shù)據(jù)字節(jié)個數(shù)和數(shù)據(jù)校驗(yàn)的有效性驗(yàn)證，如果其中一項(xiàng)驗(yàn)證失敗，則整幀數(shù)據(jù)均丟棄；如果驗(yàn)證通過，則進(jìn)行數(shù)據(jù)類型處理步驟；
(II)數(shù)據(jù)類型處理步驟，用于對有效性驗(yàn)證通過的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)類型的處理，數(shù)據(jù)的基本類型包括:位類型、字節(jié)類型、字類型、雙字類型、浮點(diǎn)數(shù)類型；
(III)規(guī)則轉(zhuǎn)換步驟，用于對步驟(I)和步驟(II)的數(shù)據(jù)信息按照不同的規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，若不需要轉(zhuǎn)換則將數(shù)據(jù)信息直接傳遞給應(yīng)用層的主控模塊；數(shù)據(jù)處理時對接收數(shù)據(jù)按照不同協(xié)議語法格式進(jìn)行檢查和提取；數(shù)據(jù)處理結(jié)束后，動態(tài)刷新接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，該緩沖區(qū)與主控模塊實(shí)現(xiàn)內(nèi)存共享。
[0021 ] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
1、本發(fā)明采用多代理技術(shù)，通過提出了微電網(wǎng)內(nèi)部，以及和上級電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制策略，從而更加優(yōu)化了微電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制。總體上來說實(shí)現(xiàn)了含微電網(wǎng)的電力網(wǎng)絡(luò)的分層化控制，從而降低了單個分布式電源運(yùn)行的危險性，提高了整個電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。
[0022]2、本發(fā)明采用了 DSP+ARM雙核的CPU架構(gòu)，軟件實(shí)現(xiàn)分工協(xié)作，充分發(fā)揮DSP和ARM處理器的處理和控制優(yōu)勢，構(gòu)成控制、管理一體機(jī)完成微電網(wǎng)智能測控的設(shè)計(jì)功能，適應(yīng)了微電網(wǎng)監(jiān)控的實(shí)時性需求。
[0023]3、本發(fā)明的異構(gòu)通信模塊采用異構(gòu)通信中間件HCM (HeterogeneousCommunication Middleware,異構(gòu)通信中間件)的設(shè)計(jì)思想實(shí)施,并設(shè)計(jì)了解決方案，實(shí)現(xiàn)了微電網(wǎng)異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的互通、互連，方便了應(yīng)用層用戶開發(fā)應(yīng)用程序，提高了開發(fā)效率。
[0024]3、本發(fā)明的微氣象監(jiān)測基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，具有無線化、體積小、功耗低、成本低等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明與現(xiàn)有能量管理裝置相比，充分考慮了能量管理和微氣象信息采集的便捷性和實(shí)時性，基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計(jì)了一套帶有微氣象信息采集功能的微電網(wǎng)監(jiān)測與能量管理裝置。現(xiàn)場監(jiān)測主機(jī)與連接在主控制器模塊上的節(jié)點(diǎn)組成微無線網(wǎng)，檢測微氣象環(huán)境特征量與線路的電氣特征量，實(shí)現(xiàn)了各種特征量的實(shí)時監(jiān)測。成本低、便捷性高、實(shí)時性強(qiáng)、具有很強(qiáng)的靈活性。
[0025]4、本發(fā)明采用高度統(tǒng)一的硬件平臺、標(biāo)準(zhǔn)化的信息模型、抽象的通信服務(wù)接口和規(guī)范的特殊通信服務(wù)映射，解決了微電網(wǎng)內(nèi)的互操作性問題，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無縫集成，降低安裝、調(diào)試和運(yùn)行成本，最大程度地發(fā)揮微電網(wǎng)帶來的效益。
[0026]5、本發(fā)明設(shè)計(jì)了多種通信接口，能夠適應(yīng)微電網(wǎng)內(nèi)現(xiàn)存的各種通信介質(zhì)(包括同步/異步的RS232/RS485串口、無線網(wǎng)絡(luò)、控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線以及網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議TCP/IP等)，內(nèi)建多種協(xié)議庫，能高效地進(jìn)行各個層面的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換，適用于不同廠家設(shè)備的監(jiān)控需求。智能測控終端之間以及與微電網(wǎng)Agent之間采用基于以太網(wǎng)的通信協(xié)議方式進(jìn)行信息的傳遞，滿足了微電網(wǎng)系統(tǒng)快速響應(yīng)的要求。
[0027]6、本發(fā)明由于使用了模塊化柔性設(shè)計(jì)技術(shù)，裝置體積大大減小，接線簡單。硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用了基于擴(kuò)展槽的標(biāo)準(zhǔn)卡件，可以根據(jù)用戶需求靈活配置硬件資源。安裝調(diào)試方便，結(jié)構(gòu)靈活，可擴(kuò)展性強(qiáng)，為進(jìn)一步開發(fā)升級產(chǎn)品提供了方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明的微電網(wǎng)多代理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0029]圖2是本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)框圖。
[0030]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的DSP和ARM數(shù)據(jù)傳輸電路圖。
[0031]圖4是本發(fā)明實(shí)施例的DSP數(shù)據(jù)采集電路圖。
[0032]圖5是本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)電場Agent中ZigBee微氣象監(jiān)測模塊原理圖。
[0033]圖6是本發(fā)明實(shí)施例的異構(gòu)通信模塊功能框圖。
[0034]圖7是本發(fā)明實(shí)施例中異構(gòu)通信模塊的通信協(xié)議調(diào)度模塊結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0036]如圖1所示，將智能測控終端、微電網(wǎng)Agent、上級電網(wǎng)Agent分成三層進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。微電網(wǎng)中各底層元件(包括發(fā)電機(jī)、負(fù)荷等)都由獨(dú)立的智能測控終端控制運(yùn)行。同時設(shè)定微電網(wǎng)Agent對這些代理進(jìn)行管理，如:接受智能測控終端信息、根據(jù)微電網(wǎng)運(yùn)行狀況及調(diào)整策略為其提供相應(yīng)的控制策略。微電網(wǎng)Agent與上級電網(wǎng)Agent之間通過通訊協(xié)調(diào)解決各代理之間的任務(wù)劃分和共享資源的分配。上級電網(wǎng)Agent負(fù)責(zé)電力市場以及各代理間的協(xié)調(diào)調(diào)度，并綜合微電網(wǎng)代理信息做出重大決策。不同的Agent之間還保持一定量的數(shù)據(jù)通訊以更好的保證各自決策的合理性。此種結(jié)構(gòu)與通信方式適應(yīng)了微電網(wǎng)分布、復(fù)雜、靈活的特性。
[0037]如圖2所示，微電網(wǎng)智能測控終端，包括主控模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、保護(hù)控制輸出模塊和異構(gòu)通信模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊采集微電網(wǎng)內(nèi)各底層元件的實(shí)時數(shù)據(jù)信息，并將實(shí)時數(shù)據(jù)信息傳遞給所述主控模塊，主控模塊存放、處理數(shù)據(jù)采集模塊采集到的實(shí)時數(shù)據(jù)信息，并將實(shí)時數(shù)據(jù)信息通過異構(gòu)通信模塊發(fā)送到上位微電網(wǎng)Agent ;同時，主控模塊通過異構(gòu)通信模塊接收微電網(wǎng)Agent的控制命令，并將控制命令通過保護(hù)控制輸出模塊傳遞到微電網(wǎng)內(nèi)的各底層元件，控制其工作狀態(tài)。
[0038]具體應(yīng)用實(shí)例:
本實(shí)施例智能測控終端應(yīng)用在微電網(wǎng)多代理系統(tǒng)中，另外還包括微電網(wǎng)Agent、上級電網(wǎng)Agent。本實(shí)施例智能測控終端為光伏電池Agent、蓄電池Agent、燃料電池Agent、風(fēng)電場Agent、負(fù)荷Agent等元件代理。它們通過元件模塊中的數(shù)據(jù)傳輸功能以請求/響應(yīng)的方式與微電網(wǎng)代理保持通訊。微電網(wǎng)Agent包含了所有的微電網(wǎng)代理，各微電網(wǎng)代理之間通過通訊方式進(jìn)行少量的數(shù)據(jù)交換，微電網(wǎng)Agent與上級電網(wǎng)Agent通過通訊以策略協(xié)商的方式進(jìn)行控制策略的協(xié)商，并通過響應(yīng)方式將控制策略傳輸給智能測控終端，并由智能測控終端自行控制相應(yīng)的代理。
[0039]
每個Agent都有數(shù)據(jù)處理和通信功能，同時，各Agent還具有各自不同的功能:微電網(wǎng)Agent具有數(shù)據(jù)綜合處理、方案制定、命令發(fā)布及與主網(wǎng)并網(wǎng)功能；光伏電池Agent擁有最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)功能、電池板監(jiān)測和保護(hù)功能、逆變并網(wǎng)功能；燃料電池Agent具有水處理、燃料處理及空氣供給、氫氧含量監(jiān)控及燃料注入控制、熱量處理、功率調(diào)節(jié)及并網(wǎng)等功能；蓄電池Agent具有對蓄電池電壓、電流、儲能的監(jiān)控功能，還有充放電功能和啟停限定功能等。
[0040]智能測控終端的硬件實(shí)施方案如下所示:
1、主控模塊
主控模塊采用DSP+ARM雙核的CPU架構(gòu)設(shè)計(jì)，包括DSP芯片和ARM芯片，另外還包括顯示設(shè)備和數(shù)據(jù)儲存模塊。
[0041]DSP主要作為計(jì)算各項(xiàng)電信號參數(shù)的平臺，采用TMS320F2812芯片，它是美國TI公司推出的C2000平臺上的定點(diǎn)32位DSP芯片，主頻最高可達(dá)150 MHz，處理性能可達(dá)150MIPS，每條指令周期6.67 ns，能很好地滿足實(shí)時性需求。在DSP中主要完成電信號的采集、各個監(jiān)測量的計(jì)算，同時完成與ARM之間計(jì)算結(jié)果和實(shí)時數(shù)據(jù)的同步傳輸。
[0042]ARM相關(guān)電路主要實(shí)現(xiàn)對分布式電源電量參數(shù)結(jié)果進(jìn)行存儲和管理。主芯片采用AM3359，它是TI公司推出的集成了 ARM Cortex_A8內(nèi)核的32位多功能、低功耗的ARM芯片，最高頻率可達(dá)720 MHz0硬件電路包括電源模塊，存儲模塊，SD卡模塊，USB模塊，觸摸屏模±夾，網(wǎng)絡(luò)通信模塊等，采用Linux內(nèi)核，性能穩(wěn)定可靠，多任務(wù)的機(jī)制可對各項(xiàng)功能進(jìn)行有效管理。
[0043]DSP和ARM的數(shù)據(jù)傳輸采用兩種方式，一是串口 SPI傳輸，二是FIFO存儲器緩沖方式。經(jīng)DSP運(yùn)算后得出的參數(shù)結(jié)果由于數(shù)據(jù)量不多(只有3通道電壓和電流的各項(xiàng)參數(shù)等)，傳輸不頻繁(若干s傳輸I次)，主要通過SPI串口方式傳輸給ARM。在AD采樣率為12.8 k/s情況下(信號基頻50 Hz下每周期采樣點(diǎn)256個)，3通道電壓數(shù)據(jù)加3通道電流數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量為76.8 k/s，數(shù)據(jù)量較大，所以在DSP和ARM之間采用FIFO作為緩存。
[0044]DSP和ARM數(shù)據(jù)傳輸電路如圖3所示。FIFO型號為SN74V235，2048X 18-Bit容量，3.3V供電，可同步讀寫，讀寫周期為7.5 ns。FIFO的左側(cè)是AD和DSP設(shè)備，由DSP控制對AD操作的同時也對FIFO進(jìn)行操作，DSP的片選信號XZCSOl連接WEN寫時鐘使能信號，由DSP的讀操作信號XRD給FIFO的WCLK寫時鐘信號，這樣完成對讀取AD采集數(shù)據(jù)的同時也完成了 FIFO對數(shù)據(jù)的存儲。由ARM的RESET給出FIFO的RS復(fù)位信號，數(shù)據(jù)輸出引腳DO^D15接ARM數(shù)據(jù)線D0~D15 ；ARM片選信號nGCS4接FIFO的REN讀使能信號；CLK0UT接讀時鐘RCLK信號；由ARM的nOE給出FIFO的OE輸出總線使能信號；FIF0的HF接ARM的EINT2外部中斷引腳，用于申請中斷。當(dāng)存儲數(shù)據(jù)達(dá)到Ik時，F(xiàn)IFO將發(fā)出半滿信號，ARM將把這個信號作為中斷信號，讀取這Ik數(shù)據(jù)，在發(fā)生越限判斷后再決定是否對這些原始數(shù)據(jù)進(jìn)行非易失性存儲。
[0045]主控模塊另外還包括數(shù)據(jù)儲存模塊。數(shù)據(jù)儲存模塊主要包括同步動態(tài)隨機(jī)存儲器(SDRAM)、N0RFLASH存儲器和NANDFLASH存儲器，三者根據(jù)各自的特點(diǎn)完成不同的功能。
[0046]同步動態(tài)隨機(jī)存儲器器件種類繁多，本系統(tǒng)根據(jù)需要選擇了 IS42S16400芯片。該芯片是美國ISSI公司的高速SDRAM器件，存儲容量為8M字節(jié)，16位數(shù)據(jù)寬度。它具有讀寫速度快，性能穩(wěn)定，但易丟失，可以用來存儲運(yùn)行中的程序和數(shù)據(jù)，提升系統(tǒng)的運(yùn)行速度。本系統(tǒng)中將兩塊IS42S16400并聯(lián)組成32位寬的存儲系統(tǒng)。
[0047]N0RFLASH存儲器采用的是芯片SST39VF160，存儲容量為2M，位寬為16bit，工作電壓為3.3V，掉電不丟失，用于固化裝置的程序和一些定值數(shù)據(jù)。本發(fā)明對N0RFLASH存儲器進(jìn)行了擴(kuò)展，其存儲空間增大了一倍。
[0048]NANDFLASH存儲器采用的是三星公司的K9K2G08U0M，它具有容量大，非易失等特點(diǎn)，在本裝置可用來存儲部分用于微電網(wǎng)信息建模的微氣象數(shù)據(jù)。
[0049]2、數(shù)據(jù)采集模塊 智能測控終端要對微電網(wǎng)各單元運(yùn)行狀況實(shí)時監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)采集模塊采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到微電網(wǎng)Agent。監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)主要包括系統(tǒng)電網(wǎng)的電壓、電流、功率和頻率；逆變器的輸出電壓、電流和功率，并記錄每日電網(wǎng)交流輸入電量、直流側(cè)逆變電量、客戶每日耗電量、每日電池放電量，以及逆變器輔助觸點(diǎn)狀態(tài)；光伏板輸出的電壓、電流、功率以及記錄每日的總發(fā)電量；風(fēng)機(jī)輸出的電壓、電流、功率以及記錄每日的總發(fā)電量；蓄電池的電壓、電流、功率、溫度以及記錄其運(yùn)行時間、每日的充放電量和總的充放電安時數(shù)。另外，采集的數(shù)據(jù)還包括重要負(fù)荷的電壓、電流、功率以及每日消耗的電量。
[0050]工頻交流數(shù)據(jù)采集通過電壓、電流互感器將一次側(cè)的電壓、電流信號變換成芯片可接受的二次信號，經(jīng)過信號調(diào)整電路輸入采樣芯片ADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后給DSP處理判斷。對于風(fēng)機(jī)和光伏板輸出的電壓、電流數(shù)據(jù)的采集，使用霍爾電流、電壓傳感器實(shí)現(xiàn)。
[0051]本發(fā)明采用的ADC芯片AD7656是美國ADI公司研制的6通道16位高精度、快速、低功耗、逐次逼近型ADC，具有6通道同步采樣功能。圖4所示為DSP數(shù)據(jù)采集電路。AD的控制信號由DSP芯片的一個1/0 口(定時器)產(chǎn)生，在CONVST信號的上升沿觸發(fā)AD的采樣信號，在AD轉(zhuǎn)換完成后BUSY信號產(chǎn)生F2812的外部中斷信號，引起INT I中斷，在中斷程序中連續(xù)讀取6次AD的地址，就可以將6通道的數(shù)據(jù)讀取出來。同時，DSP將數(shù)據(jù)保存到FIFO中。
[0052]智能測控終端通過開入量電路可以監(jiān)測多路外部開關(guān)的狀態(tài)，包括開關(guān)位置信息、故障告警等。本發(fā)明采用IC-TLP181高速光耦芯片，用以對DSP芯片進(jìn)行隔離，防比外部沖擊電流對芯片造成損害。當(dāng)開關(guān)位置信息發(fā)生變化或出現(xiàn)故障時，觸點(diǎn)的電位變化會導(dǎo)致開入電路向控制器發(fā)送變位脈沖，即開入量“輸入”電平狀態(tài)從高變到低，使光耦中的發(fā)光二極管導(dǎo)通，產(chǎn)生的光信號會導(dǎo)通光電三極管，“三極管”輸出電平由高變低，產(chǎn)生一次遙信變位，通過DSP控制芯片外部捕獲中斷，判斷是哪個管腳對應(yīng)的信息量發(fā)生了變化。
[0053]風(fēng)電場Agent、光伏電池Agent等智能測控終端的微氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)采集基于ZigBee的WSN技術(shù)實(shí)現(xiàn),下面以風(fēng)電場Agent的ZigBee微氣象監(jiān)測模塊為例進(jìn)行具體說明。ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖5所示。傳感器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)將風(fēng)速、風(fēng)向、溫濕度和大氣壓力傳感器節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)上傳至路由節(jié)點(diǎn)。路由節(jié)點(diǎn)再將數(shù)據(jù)送至協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，即ZigBee微氣象監(jiān)測模塊匯總。ZigBee微氣象監(jiān)測模塊通過串口與風(fēng)電場Agent的主控模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使風(fēng)電場Agent能夠?qū)崟r獲取氣象數(shù)據(jù)。
[0054]傳感器(采集)節(jié)點(diǎn)由CC2530無線模塊、傳感器模塊和電源模塊組成。CC2530是TI公司的無線傳輸芯片。它以8051微處理器為內(nèi)核，自身攜帶的射頻收發(fā)器用來實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的通信。它封裝體積小，改進(jìn)了 RF輸出功率、靈敏度、選擇性和抗干擾性。傳感器節(jié)點(diǎn)的布置如下:在距測風(fēng)塔架10，30，50 m之處分別布置風(fēng)速風(fēng)向采集節(jié)點(diǎn)。在與測風(fēng)塔距離小于30 m，離地1.2 m的百葉箱內(nèi)布置大氣壓力和溫濕度傳感器節(jié)點(diǎn)，設(shè)計(jì)樹型傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使傳感器節(jié)點(diǎn)既作為檢測終端，又可進(jìn)行信息傳輸，從而構(gòu)成多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。傳感器的選擇與安裝完全依據(jù)“風(fēng)電場風(fēng)能資源測量方法(GB/T18709-2002 )” 完成。
[0055]3、保護(hù)控制輸出模塊
保護(hù)控制輸出電路，即開出電路是實(shí)現(xiàn)測控終端對蓄電池充放電管理，保護(hù)控制、逆變器運(yùn)行方式控制以及遠(yuǎn)程遙控功能的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)采樣信息通過DSP進(jìn)行分析判斷后，根據(jù)預(yù)測日負(fù)荷情況，對蓄電池下達(dá)充放電指令，由開出電路控制開關(guān)完成相應(yīng)操作；檢測微電網(wǎng)內(nèi)部各單元運(yùn)行是否正常，若出現(xiàn)故障，則立即向開關(guān)發(fā)出分閘脈沖，切掉相應(yīng)的運(yùn)行單元；若是電網(wǎng)側(cè)發(fā)生故障，開出電路應(yīng)根據(jù)控制中心下發(fā)的命令，改變逆變器的運(yùn)行方式，并對負(fù)荷運(yùn)行的情況進(jìn)行控制調(diào)整。
[0056]本發(fā)明采用以繼電器接點(diǎn)輸出的開關(guān)量控制回路。DSP輸出的控制信號(低壓信號)和繼電器控制回路(高壓信號)采用光耦隔離，保證電路的安全性。DSP發(fā)出低電平脈沖，點(diǎn)亮發(fā)光二極管，從而使三極管導(dǎo)通，接通繼電器動作線圈，繼電器動作，完成相應(yīng)分合閘操作。
[0057]4、異構(gòu)通信模塊
異構(gòu)通信模塊主要由協(xié)議調(diào)度模塊、通信模塊和數(shù)據(jù)處理模塊組成，如圖6所示。以下從三個組成模塊分別說明實(shí)施方案。
[0058]4.1協(xié)議調(diào)度模塊
協(xié)議調(diào)度模塊主要由微電網(wǎng)異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)所需的通信協(xié)議庫和協(xié)議調(diào)度器組成，協(xié)議調(diào)度模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖7所示。對于通信協(xié)議庫ProtocodStore,可以把它看成是一片森林，ProtocodStore (Tree1, Tree?..Tree/..TreeN), N ^ O,森林中的每棵樹 Treei (Child1,Child2,…ChildN)，N>0，是由一個或多個子協(xié)議庫組成。協(xié)議調(diào)度管理器根據(jù)應(yīng)用層用戶提供的調(diào)度信息在通信協(xié)議庫中調(diào)度具體通信協(xié)議，按照先序遍歷ProtocodStore森林的算法來完成協(xié)議的調(diào)度。
[0059]4.2通信模塊 通信模塊在整個微電網(wǎng)通信系統(tǒng)系統(tǒng)中是一個交互層，包括與上層應(yīng)用層(主控模塊)的接口、與下層網(wǎng)絡(luò)層的接口。主控模塊需要讀寫數(shù)據(jù)時通過該模塊的應(yīng)用層接口將讀寫指令傳遞給組幀處理器。處理器根據(jù)用戶給出的指令進(jìn)行相應(yīng)處理，處理后再通過該模塊與網(wǎng)絡(luò)層的接口進(jìn)行通信，通信成功后得到需要的數(shù)據(jù)并交由數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
[0060]由于在通信過程中不同的通信協(xié)議(如波特率等)和應(yīng)用環(huán)境會影響到系統(tǒng)運(yùn)行速度，如果采用單線程來完成數(shù)據(jù)處理和通信等功能，系統(tǒng)整體響應(yīng)速度會很慢。因此，采用異步多線程的處理方案，組幀模塊和通信口模塊分別采用各自獨(dú)立線程完成數(shù)據(jù)幀的組裝和與通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交互。通信操作時的獨(dú)立線程方式，可以減少系統(tǒng)的閑置時間，提高通信口的吞吐能力。
[0061]4.3數(shù)據(jù)處理模塊
數(shù)據(jù)處理模塊主要負(fù)責(zé)對通信得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，包括數(shù)據(jù)有效性驗(yàn)證、數(shù)據(jù)類型處理、規(guī)則轉(zhuǎn)換處理三個子模塊。
[0062](I)有效性驗(yàn)證模塊，目的是為了獲得通信網(wǎng)絡(luò)中正確的數(shù)據(jù)信息，包括通信站號、數(shù)據(jù)字節(jié)個數(shù)、數(shù)據(jù)校驗(yàn)等有效性驗(yàn)證。如果驗(yàn)證通過則進(jìn)行數(shù)據(jù)類型和規(guī)則轉(zhuǎn)換的處理，如果有一項(xiàng)驗(yàn)證失敗則整幀數(shù)據(jù)均丟棄。
[0063](2)數(shù)據(jù)類型處理模塊，數(shù)據(jù)的基本類型包括:位(BIT)類型、字節(jié)(BYTE)類型、字(WORD)類型、雙字(DWORD)類型、浮點(diǎn)數(shù)(FLOAT)類型。
[0064](3)規(guī)則轉(zhuǎn)換模塊，目的是對(I)和(2)處理后的數(shù)據(jù)按照不同的規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，如果不需要轉(zhuǎn)換則將數(shù)據(jù)直接傳遞給應(yīng)用層主控模塊。數(shù)據(jù)處理時根據(jù)特定通信協(xié)議進(jìn)行設(shè)置，對接收數(shù)據(jù)按照不同協(xié)議語法格式進(jìn)行檢查和提取，包括數(shù)據(jù)有效性檢查、數(shù)據(jù)類型處理、轉(zhuǎn)換規(guī)則處理等操作。數(shù)據(jù)處理結(jié)束后，動態(tài)刷新接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，該緩沖區(qū)與主控模塊實(shí)現(xiàn)內(nèi)存共享。
[0065]本發(fā)明的一種利用上述的微電網(wǎng)智能測控終端的微電網(wǎng)多代理系統(tǒng)，其包括多個微電網(wǎng)智能測控終端，作為元件Agent，控制微電網(wǎng)中各底層元件運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)直接的分布式能源的控制、發(fā)電控制、儲能元件的控制和一些負(fù)荷的控制；
多個微電網(wǎng)Agent，針對微電網(wǎng)內(nèi)部的調(diào)度運(yùn)行，對微電網(wǎng)智能測控終端需求或相應(yīng)進(jìn)行管理，包括接受智能測控終端信息、根據(jù)微電網(wǎng)運(yùn)行狀況及調(diào)整策略為其提供相應(yīng)的控制策略；
一上級電網(wǎng)Agent，負(fù)責(zé)電力市場以及各代理間的協(xié)調(diào)調(diào)度，并綜合微電網(wǎng)Agent (微電網(wǎng)代理)信息做出最終決策，所述智能測控終端之間以及與微電網(wǎng)Agent之間采用基于以太網(wǎng)的通信協(xié)議方式進(jìn)行信息的傳遞。
[0066]一種利用上述的微電網(wǎng)智能測控終端的微電網(wǎng)多代理系統(tǒng)，其包括多個微電網(wǎng)智能測控終端，作為元件Agent，控制微電網(wǎng)中各底層元件運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)直接的分布式能源的控制、發(fā)電控制、儲能元件的控制和重要負(fù)荷的控制；
多個微電網(wǎng)Agent，針對微電網(wǎng)內(nèi)部的調(diào)度運(yùn)行，對微電網(wǎng)智能測控終端需求或相應(yīng)進(jìn)行管理，包括接受智能測控終端信息、根據(jù)微電網(wǎng)運(yùn)行狀況及調(diào)整策略為其提供相應(yīng)的控制策略；
一上級電網(wǎng)Agent，負(fù)責(zé)電力市場以及各代理間的協(xié)調(diào)調(diào)度，并綜合微電網(wǎng)Agent (微電網(wǎng)代理)信息做出最終決策，所述智能測控終端之間以及與微電網(wǎng)Agent之間采用基于以太網(wǎng)的通信協(xié)議方式進(jìn)行信息的傳遞。
[0067]一種利用微電網(wǎng)多代理系統(tǒng)的微電網(wǎng)智能測控方法，其特征在于，其方法步驟如下:
(1)微電網(wǎng)分為三層進(jìn)行協(xié)調(diào)控制；將微電網(wǎng)分為上級電網(wǎng)代理模塊層、微電網(wǎng)代理模塊層以及元件代理模塊層，微電網(wǎng)中各底層元件都由獨(dú)立的智能測控終端控制運(yùn)行，同時設(shè)定微電網(wǎng)Agent對智能測控終端進(jìn)行管理,微電網(wǎng)Agent與上級電網(wǎng)Agent之間通過通訊協(xié)調(diào)解決各代理之間的任務(wù)劃分和共享資源的分配；
(2)數(shù)據(jù)信息采集；數(shù)據(jù)采集模塊采集微電網(wǎng)內(nèi)各底層元件的實(shí)時數(shù)據(jù)信息，并將實(shí)時數(shù)據(jù)信息傳遞給所述主控模塊，
(3)數(shù)據(jù)信息儲存和上傳微電網(wǎng)Agent;主控模塊存放、處理數(shù)據(jù)采集模塊采集到的實(shí)時數(shù)據(jù)信息，并將實(shí)時數(shù)據(jù)信息通過異構(gòu)通信模塊發(fā)送到微電網(wǎng)Agent ；
(4)微電網(wǎng)Agent發(fā)送控制命令，控制微電網(wǎng)內(nèi)的各底層元件；主控模塊通過異構(gòu)通信模塊接收微電網(wǎng)Agent的控制命令，并將控制命令通過保護(hù)控制輸出模塊傳遞到微電網(wǎng)內(nèi)的各底層元件。
[0068]上述所述異構(gòu)通信模塊接收或發(fā)送微電網(wǎng)Agent的信息數(shù)據(jù)的具體步驟如下:
(A)協(xié)議調(diào)度步驟，在構(gòu)建好的通信協(xié)議庫中調(diào)度適合當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)所需通信協(xié)議；
(B)通信步驟，然后根據(jù)步驟(A)獲取的適合當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)所需通信協(xié)議，通過通信接口獲取微電網(wǎng)Agent發(fā)來的或主控模塊發(fā)出的數(shù)據(jù)；
(C)數(shù)據(jù)處理步驟，負(fù)責(zé)對步驟(B)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。
[0069]所述數(shù)據(jù)處理步驟如下:
(I )有效性驗(yàn)證步驟，獲得通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行通信站號、數(shù)據(jù)字節(jié)個數(shù)和數(shù)據(jù)校驗(yàn)的有效性驗(yàn)證，如果其中一項(xiàng)驗(yàn)證失敗，則整幀數(shù)據(jù)均丟棄；如果驗(yàn)證通過，則進(jìn)行數(shù)據(jù)類型處理步驟；
(II)數(shù)據(jù)類型處理步驟，用于對有效性驗(yàn)證通過的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)類型的處理，數(shù)據(jù)的基本類型包括:位類型、字節(jié)類型、字類型、雙字類型、浮點(diǎn)數(shù)類型；
(III)規(guī)則轉(zhuǎn)換步驟，用于對步驟(I)和步驟(II)的數(shù)據(jù)信息按照不同的規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，若不需要轉(zhuǎn)換則將數(shù)據(jù)信息直接傳遞給應(yīng)用層的主控模塊；數(shù)據(jù)處理時對接收數(shù)據(jù)按照不同協(xié)議語法格式進(jìn)行檢查和提取；數(shù)據(jù)處理結(jié)束后，動態(tài)刷新接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，該緩沖區(qū)與主控模塊實(shí)現(xiàn)內(nèi)存共享。
[0070]本發(fā)明通過上述系統(tǒng)及其方法，以及智能終端裝置，通過主控模塊采用了 DSP+ARM雙核的CPU架構(gòu)，充分發(fā)揮DSP和ARM處理器的處理和控制優(yōu)勢，構(gòu)成控制、管理一體機(jī)。異構(gòu)通信模塊基于異構(gòu)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)，由協(xié)議調(diào)度模塊、通信模塊和數(shù)據(jù)處理模塊組成，實(shí)現(xiàn)了微電網(wǎng)復(fù)雜異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的互通、互連。智能測控終端的微氣象監(jiān)測基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，具有無線化、體積小、功耗低、成本低等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明可以提高微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行及發(fā)電效率。
[0071]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種基于多代理技術(shù)和異構(gòu)通信技術(shù)的微電網(wǎng)智能測控終端，微電網(wǎng)分成智能測控終端、用于監(jiān)控智能測控終端的微電網(wǎng)Agent、用于監(jiān)控微電網(wǎng)Agent的上級電網(wǎng)Agent的三層進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，其特征在于，所述微電網(wǎng)智能測控終端包括:保護(hù)控制輸出模塊，與微電網(wǎng)內(nèi)的各底層元件相通信； 異構(gòu)通信模塊，用于接收或傳送微電網(wǎng)Agent的控制命令； 數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集微電網(wǎng)內(nèi)各底層元件的實(shí)時數(shù)據(jù)信息并將實(shí)時數(shù)據(jù)信息傳遞給主控模塊； 主控模塊，用于存放、處理數(shù)據(jù)采集模塊采集到的實(shí)時數(shù)據(jù)信息，并將實(shí)時數(shù)據(jù)信息通過異構(gòu)通信模塊發(fā)送到微電網(wǎng)Agent ;同時，通過異構(gòu)通信模塊接收微電網(wǎng)Agent的控制命令，并將控制命令通過保護(hù)控制輸出模塊傳遞到微電網(wǎng)內(nèi)的各底層元件，控制微電網(wǎng)內(nèi)各底層元件的工作狀態(tài)； 所述數(shù)據(jù)采集模塊、異構(gòu)通信模塊和保護(hù)控制輸出模塊均與主控模塊相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多代理和異構(gòu)通信技術(shù)的微電網(wǎng)智能測控終端，其特征在于，所述主控模塊包括: 數(shù)據(jù)采集處理器DSP，作為控制機(jī)，用于負(fù)責(zé)高速數(shù)據(jù)采集處理和控制保護(hù)輸出； 數(shù)據(jù)存儲通信控制器，作為管理機(jī)，用于負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)顯示存儲、網(wǎng)絡(luò)通信和人機(jī)交互；所述數(shù)據(jù)采集處理器和數(shù)據(jù)存儲通信控制器通過FIFO存儲器和SPI串行總線進(jìn)行通信，構(gòu)成主控模塊的雙CPU架構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多代理和異構(gòu)通信技術(shù)的微電網(wǎng)智能測控終端，其特征在于，所述異構(gòu)通信模塊采用異構(gòu)通信中間件，所述異構(gòu)通信模塊為用戶提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問接口，完成主控模塊應(yīng)用層和底層以及底層和異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)的傳輸和處理； 所述異構(gòu)通信模塊包括: 協(xié)議調(diào)度模塊，負(fù)責(zé)在構(gòu)建好的通信協(xié)議庫中調(diào)度適合當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)所需通信協(xié)議； 通信模塊，用于獲取主控模塊數(shù)據(jù)信息，并通過通信接口與通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互； 數(shù)據(jù)處理模塊，負(fù)責(zé)對通信模塊得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于多代理和異構(gòu)通信技術(shù)的微電網(wǎng)智能測控終端，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括: 有效性驗(yàn)證模塊，用于通過通信模塊獲得通信網(wǎng)絡(luò)中正確的數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行通信站號、數(shù)據(jù)字節(jié)個數(shù)和數(shù)據(jù)校驗(yàn)的有效性驗(yàn)證，如果其中一項(xiàng)驗(yàn)證失敗，則整幀數(shù)據(jù)均丟棄； 數(shù)據(jù)類型處理模塊，用于對有效性驗(yàn)證通過的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)類型的處理，數(shù)據(jù)的基本類型包括:位類型、字節(jié)類型、字類型、雙字類型、浮點(diǎn)數(shù)類型； 規(guī)則轉(zhuǎn)換模塊，用于對有效性驗(yàn)證模塊和數(shù)據(jù)類型處理模塊的數(shù)據(jù)信息按照不同的規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，若不需要轉(zhuǎn)換則將數(shù)據(jù)信息直接傳遞給應(yīng)用層主控模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于多代理和異構(gòu)通信技術(shù)的微電網(wǎng)智能測控終端，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括電流互感器、電壓互感器、前端信號調(diào)整電路和同步數(shù)據(jù)采集電路；電流互感器和電壓互感器均通過前端信號調(diào)整電路與同步數(shù)據(jù)采集電路相連接，所述同步數(shù)據(jù)采集電路通過所述FIFO存儲器和數(shù)據(jù)采集處理器DSP與數(shù)據(jù)存儲通信控制器相通信，工頻交流數(shù)據(jù)采集通過電壓、電流互感器將一次側(cè)的電壓、電流信號變換成芯片可接受的二次信號，經(jīng)過信號調(diào)整電路輸入采樣芯片ADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后給數(shù)據(jù)采集處理器DSP處理判斷。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于多代理和異構(gòu)通信技術(shù)的微電網(wǎng)智能測控終端，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊通過ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時采集氣象數(shù)據(jù)； 所述數(shù)據(jù)采集模塊包括氣象監(jiān)測傳感器和ZigBee微氣象監(jiān)測模塊，所述氣象監(jiān)測傳感器通過ZigBee微氣象監(jiān)測模塊與主控模塊的數(shù)據(jù)采集處理器DSP相通信。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于多代理和異構(gòu)通信技術(shù)的微電網(wǎng)智能測控終端，其特征在于，所述主控模塊還包括顯示設(shè)備和數(shù)據(jù)儲存模塊，所述顯示設(shè)備和數(shù)據(jù)儲存模塊數(shù)據(jù)儲存模塊均與數(shù)據(jù)存儲通信控制器相連接，所述數(shù)據(jù)儲存模塊包括同步動態(tài)隨機(jī)存儲器、NORFLASH存儲器和NANDFLASH存儲器。
8.一種利用權(quán)利要求1至6任意一項(xiàng)所述的微電網(wǎng)智能測控終端的微電網(wǎng)多代理系統(tǒng)，其特征在于:其包括多個微電網(wǎng)智能測控終端，作為元件Agent，控制微電網(wǎng)中各底層元件運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)直接的分布式能源的控制、發(fā)電控制、儲能元件的控制和一些負(fù)荷的控制； 多個微電網(wǎng)Agent，針對微電網(wǎng)內(nèi)部的調(diào)度運(yùn)行，對微電網(wǎng)智能測控終端需求或相應(yīng)進(jìn)行管理，包括接受智能測控終端信息、根據(jù)微電網(wǎng)運(yùn)行狀況及調(diào)整策略為其提供相應(yīng)的控制策略； 一上級電網(wǎng)Agent，負(fù)責(zé)電力市場以及各代理間的協(xié)調(diào)調(diào)度，并綜合微電網(wǎng)Agent (微電網(wǎng)代理)信息做出最終決策，所述智能測控終端之間以及與微電網(wǎng)Agent之間采用基于以太網(wǎng)的通信協(xié)議方式進(jìn)行信息的傳遞。
9.一種利用權(quán)利要求7所述的微電網(wǎng)多代理系統(tǒng)的微電網(wǎng)智能測控方法，其特征在于，其方法步驟如下: (1)微電網(wǎng)分為三層進(jìn)行協(xié)調(diào)控制；將微電網(wǎng)分為上級電網(wǎng)代理模塊層、微電網(wǎng)代理模塊層以及元件代理模塊層，微電網(wǎng)中各底層元件都由獨(dú)立的智能測控終端控制運(yùn)行，同時設(shè)定微電網(wǎng)Agent對智能測控終端進(jìn)行管理,微電網(wǎng)Agent與上級電網(wǎng)Agent之間通過通訊協(xié)調(diào)解決各代理之間的任務(wù)劃分和共享資源的分配； (2)數(shù)據(jù)信息采集；數(shù)據(jù)采集模塊采集微電網(wǎng)內(nèi)各底層元件的實(shí)時數(shù)據(jù)信息，并將實(shí)時數(shù)據(jù)信息傳遞給所述主控模塊， (3)數(shù)據(jù)信息儲存和上傳微電網(wǎng)Agent;主控模塊存放、處理數(shù)據(jù)采集模塊采集到的實(shí)時數(shù)據(jù)信息，并將實(shí)時數(shù)據(jù)信息通過異構(gòu)通信模塊發(fā)送到微電網(wǎng)Agent ； (4)微電網(wǎng)Agent發(fā)送控制命令，控制微電網(wǎng)內(nèi)的各底層元件；主控模塊通過異構(gòu)通信模塊接收微電網(wǎng)Agent的控制命令，并將控制命令通過保護(hù)控制輸出模塊傳遞到微電網(wǎng)內(nèi)的各底層元件； 上述所述異構(gòu)通信模塊接收或發(fā)送微電網(wǎng)Agent的信息數(shù)據(jù)的具體步驟如下: (A)協(xié)議調(diào)度步驟，在構(gòu)建好的通信協(xié)議庫中調(diào)度適合當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)所需通信協(xié)議； (B)通信步驟，然后根據(jù)步驟(A)獲取的適合當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)所需通信協(xié)議，通過通信接口獲取微電網(wǎng)Agent發(fā)來的或主控模塊發(fā)出的數(shù)據(jù)； (C)數(shù)據(jù)處理步驟，負(fù)責(zé)對步驟(B)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微電網(wǎng)智能測控方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理步驟如下:(I)有效性驗(yàn)證步驟，獲得通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行通信站號、數(shù)據(jù)字節(jié)個數(shù)和數(shù)據(jù)校驗(yàn)的有效性驗(yàn)證，如果其中一項(xiàng)驗(yàn)證失敗，則整幀數(shù)據(jù)均丟棄；如果驗(yàn)證通過，則進(jìn)行數(shù)據(jù)類型處理步驟； (II)數(shù)據(jù)類型處理步驟，用于對有效性驗(yàn)證通過的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)類型的處理，數(shù)據(jù)的基本類型包括:位類型、字節(jié)類型、字類型、雙字類型、浮點(diǎn)數(shù)類型； (III)規(guī)則轉(zhuǎn)換步驟，用于對步驟(1)和步驟(II)的數(shù)據(jù)信息按照不同的規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，若不需要轉(zhuǎn)換則將數(shù)據(jù)信息直接傳遞給應(yīng)用層的主控模塊；數(shù)據(jù)處理時對接收數(shù)據(jù)按照不同協(xié)議語法格式進(jìn)行檢查和提取；數(shù)據(jù)處理結(jié)束后，動態(tài)刷新接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，該緩沖區(qū)與主控 模塊實(shí)現(xiàn)內(nèi)存共享。
【文檔編號】H02J13/00GK103647351SQ201310696602
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】吳在軍, 孫純軍, 徐陳成, 竇曉波, 錢康, 牛濤, 宗柳, 朱東升, 趙繼超 申請人:江蘇省電力設(shè)計(jì)院, 東南大學(xué)