本發明屬于電力系統直流微電網系統監控管理領域，尤其涉及一種用于直流微電網系統的監控系統及監控方法。

背景技術：

隨著全球經濟的快速發展，各行各業對于電能的需求越來越大，然而化石燃料數量卻日益減少，發展可再生能源迫在眉睫。將可再生能源作為電源嵌入微電網就是分布式發電。分布式發電建設具有靈活分散的特點，使用分布式發電可以充分利用現有的電網設施，大大減少電網建設的成本。將分布式發電與儲能、負荷及電力電子裝置結合起來組成微電網在大電網出現故障時提供高質量的電能，也是一種有效解決分布式發電并網困難的措施。另外，使用直流微電網系統可以降低線路成本、增強輸電能力，提高電能轉化率，提高系統的可控性和可靠性。

近年來，可再生能源微電網逐漸進入到普通家庭中。單純的使用本地操作的方式來監控微電網的運行降低了家庭微電網使用的靈活性和智能性。現有的技術沒有考慮到遠程監控微電網的技術，無法在外了解直流微電網系統設備運行信息，進而不能快速高效的操作相關設備，對于設備故障不能有效處理，造成直流微電網系統的能源利用率降低和設備損耗。

技術實現要素：

針對現有技術中可再生能源直流微電網系統監控方面的不足：(1)對于直流微電網系統設備的監控不便利；(2)對于遠程操作設備的不及時可能對設備造成損耗；(3)直流微電網系統監控的智能性有待提高。本發明公開的一種用于直流微電網系統的監控系統及監控方法要解決的技術問題是，實現通過遠程終端進行直流微電網系統智能控制，有效監控直流微電網系統設備運行情況，并能及時了解和處理直流微電網系統設備異常情況。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

本發明公開的一種用于直流微電網系統的監控系統，控制對象為直流微電網系統，所述的直流微電網系統包括電源模塊、負荷模塊、儲能模塊、并網控制器、直流微電網連接功率電路、直流微電網通信總線。所述的監控系統包括本地監控模塊，信息處理模塊，策略優化模塊，數據存儲模塊，信息交換模塊，遠程監控模塊。此外，原有的直流微電網系統中的電源模塊、負荷模塊、儲能模塊、并網控制器均集成有電壓電流傳感器模塊、微控制器模塊、CAN總線通信模塊，集成的電壓電流傳感器模塊、微控制器模塊、CAN總線通信模塊用于采集電源模塊、負荷模塊、儲能模塊、并網控制器的運行狀態，并通過直流微電網通信總線傳送給本地監控模塊。

本地監控模塊用于接收并顯示直流微電網系統當前潮流分布和故障報警信息，并用于顯示電源模塊、負荷模塊、儲能模塊、并網控制器的額定參數和運行狀態；并能夠設置直流微電網系統的安全閾值、安全級別以及數據更新頻率。

信息處理模塊用于將采集到信息進行數據識別，識別的數據包括電源模塊、負荷模塊、儲能模塊、并網控制器的地址信息，設備信息，電壓電流信息；最后將識別后的信息進行分類，以電源模塊、負荷模塊、儲能模塊、并網控制器為組分類顯示。

策略優化模塊根據信息處理模塊得到的直流微電網系統運行狀態信息和本地監控模塊所設置的直流微電網系統的安全閾值、安全級別以及數據更新頻率，結合直流微電網系統優化控制算法，得出優化控制策略。通過策略優化模塊可提高直流微電網系統監控系統的智能性，便于用戶更好的監控直流微電網系統。

進一步的，直流微電網系統優化策略可選用基于用電成本最低的優化控制算法達到節省成本的目的，或者基于直流微電網系統能量損耗最小的優化控制算法達到提高能源利用率的目的。

數據存儲模塊用于將信息處理模塊處理后的數據分組存入數據庫中。

信息交換模塊用于將數據存儲模塊中的及時數據傳輸到遠程監控模塊中；并用于接受遠程監控模塊所發出的信息，傳入數據存儲模塊和信息處理模塊中。信息處理模塊能夠保證本地監控模塊和遠程監控模塊信息通信的即時性和準確性，從而保證及時發現和處理直流微電網系統故障狀態。

遠程監控模塊用于接受信息交換模塊得到的數據，并在遠程平臺上顯示直流微電網系統當前潮流分布和故障報警信息，并顯示電源模塊、負荷模塊、儲能模塊、并網控制器的額定參數和運行狀態。用戶根據遠程控制模塊接收的優化控制策略并結合用戶實際需求，生成新的控制策略發送到數據交換模塊，進一步傳遞給本地監控模塊并控制直流微電網系統的電源模塊、負荷模塊、儲能模塊、并網控制器的運行狀態。達到快速高效的監控直流微電網系統的電源模塊、負荷模塊、儲能模塊、并網控制器的運行的目的，并及時有效處理直流微電網系統的電源模塊、負荷模塊、儲能模塊、并網控制器故障，進而減少直流微電網系統的損耗，提高能源利用率。

進一步的，數據交換模塊與遠程控制模塊的通信方式選擇WIFI，其覆蓋范圍廣、傳輸速度很快、健康安全，能支持多種平臺使用。

進一步的，遠程監控模塊選擇移動終端為遠程平臺。移動終端已經深深融入人們的經濟和社會生活中，其功能強大，現已進入智能化發展階段。移動終端的優勢主要表現在：具備開放的操作系統平臺，支持應用程序的靈活開發、安裝及運行；具備PC級的處理能力，可以處理繁瑣的數據；具備高速數據網絡接入能力；具備豐富的人機交互界面，用戶體驗感很好。

一種用于直流微電網系統的監控系統的監控方法，包括如下步驟：

步驟一：直流微電網系統的電源模塊、負荷模塊、儲能模塊和并網控制器所集成的電壓電流傳感器和控制器采集電源模塊、負荷模塊、儲能模塊和并網控制器實時運行的電壓、電流和時間信息，并使用電源模塊、負荷模塊、儲能模塊和并網控制器所集成CAN總線通信模塊，通過直流微電網通信總線傳輸給信息處理模塊。

步驟二：信息處理模塊將本地模塊采集到信息進行數據識別，識別的數據包括電源模塊、負荷模塊、儲能模塊、并網控制器的地址信息，設備信息，電壓電流信息。

步驟三：本地監控模塊將信息處理模塊處理好的數據顯示在人機交互界面。顯示的信息包括直流微電網系統當前潮流分布和故障報警信息，并顯示電源模塊、負荷模塊、儲能模塊、并網控制器的額定參數和運行狀態。本模塊以網頁的形式顯示直流微電網系統運行狀態顯示信息。

步驟四：在本地監控模塊的顯示頁面中設置安全閾值、安全級別以及數據更新頻率等操作都。在設置過程中，用戶對在頁面的操作，后臺數據庫會記錄并保存，提交給信息處理模塊。

步驟五：數據處理模塊將信息處理模塊得到的數據分組存入數據庫中。

步驟六：直流微電網系統策略優化模塊將信息處理模塊得到的數據進行算法優化，并將得到的優化控制策略通過后續步驟推薦給用戶。對直流微電網系統優化計算，并向用戶推薦優化策略，能夠提高直流微電網系統的智能性。

步驟七：數據交換模塊將直流微電網系統策略優化模塊生成優化策略和數據存儲模塊的數據傳送給遠程監控模塊。數據交換模塊傳輸的信息中包括直流微電網系統的潮流分布和故障報警信息，能夠讓用戶及時得到直流微電網系統發生的異常狀態信息，能夠提高直流微電網系統監控的及時性。

步驟八：遠程監控模塊接受數據傳輸模塊得到的數據，并在遠程平臺上顯示直流微電網系統當前潮流分布和故障報警信息，并顯示電源模塊、負荷模塊、儲能模塊、并網控制器的額定參數和運行狀態。遠程監控模塊能向用戶展示直流微電網系統的相關信息，實現直流微電網系統的遠程控制，能夠提高直流微電網系統控制便利性。

步驟九：用戶根據遠程控制模塊接收的優化控制策略并結合用戶實際需求，生成新的控制策略發送到數據交換模塊，進一步傳遞給本地監控模塊并控制直流微電網系統的電源模塊、負荷模塊、儲能模塊、并網控制器的運行狀態。

步驟十：重復上述步驟一到步驟九，方便對于直流微電網系統的監控，并及時有效處理直流微電網系統的電源模塊、負荷模塊、儲能模塊、并網控制器故障，進而減少直流微電網系統的損耗，提高能源利用率。

有益效果：

1、本發明公開的一種用于直流微電網系統的監控系統及監控方法，策略優化模塊運行直流微電網系統優化控制算法，得出優化控制策略，優化控制直流微電網系統運行，能夠提高直流微電網系統的監控的智能性。

2、本發明公開的一種用于直流微電網系統的監控系統及監控方法，用戶可以根據遠程控制模塊接收的優化控制策略并結合用戶實際需求，生成新的控制策略并控制直流微電網系統，能夠提高智能微電網系統的智能性，高效性，并能更加契合用戶的需求。

3、本發明公開的一種用于直流微電網系統的監控系統及監控方法，用戶可以根據遠程控制模塊接收的直流微電網運行狀態信息，并根據需要通過遠程控制模塊控制直流微電網系統，達到快速高效的控制直流微電網系統運行的目的，并能夠及時有效處理直流微電網系統得故障，進而減少直流微電網系統的損耗，提高能源利用率。

4、本發明公開的一種用于直流微電網系統的監控系統及監控方法，遠程監控模塊能向用戶展示直流微電網系統的相關信息，實現直流微電網系統的遠程控制，能夠提高直流微電網系統控制便利性。

附圖說明

圖1是一種用于直流微電網系統的監控系統及監控方法結構示意圖

圖2是本發明信息交換模塊發送數據到Internet網絡程序流程圖

圖3是本發明信息交換模塊從Internet網絡接收數據程序流程圖

圖4是本發明遠程監控模塊發送控制指令程序流程圖

圖5是本發明遠程監控模塊接收數據程序流程圖

其中：1—直流微電網系統；101—直流微電網系統連接功率電路；102—直流微電網通信總線；2—監控系統；201—數據流；202—無線數據傳輸

具體實施方式

現在結合附圖對本發明進行進一步詳細的說明，這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。

實施例1：

本實施例公開的一種用于直流微電網系統的監控系統，控制對象為直流微電網系統1，所述的直流微電網系統1包括電源模塊、負荷模塊、儲能模塊、并網控制器、直流微電網系統連接功率電路101、直流微電網系統通信總線102。所述的監控系統2包括本地監控模塊，信息處理模塊，策略優化模塊，數據存儲模塊，信息交換模塊，遠程監控模塊。本實例中電源模塊選擇光伏發電設備，負荷模塊包括可調負載和不可調負載。不可調負載是不能改變使用時間的負載，如夜晚的電燈；可調負載是可以改變使用時間的負載，如洗衣機。儲能模塊選擇鋰離子電池及與其相連的雙向DC/DC變換器。并網控制器選擇雙向DC/AC控制器。本地監控模選取PC機；信息處理模塊選擇Visual Studio軟件；策略優化模塊選擇選用基于用電成本最低的優化控制算法和基于直流微電網系統能量損耗最小的優化控制算法；數據存儲模塊選擇SQL-Server數據庫；信息交換模塊使用Web-Service應用程序；遠程監控模塊選擇WIFI和基于Android平臺的手機APP。

此外，直流微電網系統1中的光伏發電設備、可調負載和不可調負載、雙向DC/DC變換器、雙向DC/AC控制器均集成有電壓電流傳感器、控制器、CAN總線通信模塊，集成的電壓電流傳感器模塊、微控制器模塊、CAN總線通信模塊用于采集電源模塊、負荷模塊、儲能模塊、并網控制器的運行狀態，并通過直流微電網通信總線傳送給PC機。

在PC機上設置直流微電網系統運行情況瀏覽頁面，方便用戶本地監控直流微電網系統1運行狀態。瀏覽頁面的設置按照監控界面、系統配置、系統優化、實時曲線和事件報警分類。其中系統配置按照光伏發電設備、可調負載和不可調負載、鋰離子電池及與其相連的雙向DC/DC變換器、雙向DC/AC控制器分類。系統配置中要顯示的數據包括光伏發電設備的光照量，光伏發電設備的額定電壓，電流與發電功率以及實際運行功率；鋰離子電池的額定運行參數以及運行時的輸入/輸出功率，以及剩余電量情況(SOC)；各負載的運行狀態，不可調負載的運行時間和功率，以及可調負載的可調整時間和當前設備開關狀態；DC/AC變換器的運行狀態。

PC機利用Visual Studio軟件對接收到的數據進行處理。將每個設備發送來的數據流數據拆分識別，識別的數據包括光伏發電設備、可調負載和不可調負載、鋰離子電池及與其相連的雙向DC/DC變換器、雙向AC/DC控制器的地址信息，設備信息，電壓電流信息；最后將識別后的信息分類顯示在PC機的瀏覽頁面上，并將信息存入SQL-Server數據庫中。

SQL-Server數據庫有較強的可拓展性，開發方便，良好的服務器結構，以及與Visual Studio匹配度高，是一款強大的數據庫軟件。

策略優化模塊根據不同的目標計算出不同的直流微電網系統控制策略，為用戶提供不同的推薦選擇方案，幫助用戶規劃直流微電網系統的實施方案。在實例中選用兩種優化方法，分別是以用電成本最小為目標和基于直流微電網系統能量損耗最小為目標的優化算法。

在Visual Studio中的Web-Service應用程序中建立訪問數據庫服務器連接和與WIFI模塊的數據連接。在與WIFI模塊的數據連接上，使用Gethttp函數查詢數據庫中需要調用的相關數據；將Web-Service發布到局域網上，再通過WIFI模塊發送到Internet網絡上，方便手機APP遠程訪問Web-Service。在數據打包過程中，選擇JSON語言文本格式。JSON采用完全獨立于語言的文本格式，易于人閱讀和編寫，同時也易于機器解析和生成。可以很好地提升網絡傳輸速率，方便手機APP更加快速的接收和發送數據。

WIFI模塊采用SSV6060P，是WIFI模塊加微處理器集成芯片，可以使PC機與數據庫服務器輕松聯網，全透明雙向數據傳輸，保障最高限度的易用性和兼容性。

在本實例中手機APP是基于Android平臺開發的。在本實例中我們選擇使用HttpURLConnection方法進行通信連接。首先需要獲取到HttpURLConnection的實例，一般只需創建出一個URL對象，并傳入目標的網絡地址，然后調用OpenConnection()方法即可，得到HttpURLConnection的實例以后，用戶可以設置一下HTTP請求所使用的方法，設置請求有兩種，GET和POST，POST是希望提交數據給服務器，GET表示希望從服務器哪里獲取數據。在手機APP查詢的操作中使用GET，在對于微電網系統的操作時我們采用POST方式。

對于連接超時，讀取超時的毫秒數等方面的設置，以及服務器希望得到的一些消息等，可以根據自己的實際進行編寫，在進行訪問時要運用到HttpUtils的工具類，實現GetNewsJSON()方法，用來傳入獲取到JSON數據的URL并解析JSON數據。

在本實例中運行狀態等級分為正常運行狀態、警戒狀態、緊急狀態、崩潰狀態。正常運行狀態定義為母線運行電壓在額定電壓的95％-105％之間，且沒有設備故障；警戒狀態定義為母線運行電壓在額定電壓的105％—110％或者90％—95％，或出現設備故障；緊急狀態定義為母線運行電壓在額定電壓的110％—115％或者85％—90％，或出現嚴重的設備故障；崩潰狀態定義為母線運行電壓大于額定電壓的115％或者小于85％，或出現及其嚴重的設備故障。

正常運行狀態下PC端對Android平臺的手機APP反饋正常運行消息；警戒狀態下PC端不對Android平臺的手機APP反饋警戒消息提醒；緊急狀態下PC端對Android平臺的手機APP撥打預先設定的語音提醒電話；崩潰狀態下系統會開啟自動保護機制并且PC端對Android平臺的手機APP撥打預先設定的語音提醒電話。

在正常狀態下，用戶可根據實際情況對微電網的設備進行操控，比如對可調負載的調節使用時間，以滿足自身的需要；在警戒狀態和緊急狀態下用戶可以根據報警的內容對直流微電網系統的設備進行相關保護操作。

此時如果系統可以安全運行則要得出整個系統的運行指令；將不同設備的控制指令通過CAN總線通訊模塊發給各個設備。各設備再通過微型處理器將指令進行解析，進而實現控制狀態的改變。

以上所述的具體描述，對發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例，用于解釋本發明，并不用于限定本發明的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。