一種配電網光伏發電設備協調同步裝置及協調同步方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于配電網技術領域，特別涉及一種配電網光伏發電設備協調同步裝置及 協調同步方法。
【背景技術】
[0002] 光伏發電是一個復雜的系統，如何根據光伏設備的運行特點進行協調調度，使現 有工程發揮最大效益，越來越受到重視，W往光伏發電調度的特點是忽略光伏發電設備間 的協調控制過程，由調度運行人員憑借主觀判斷控制決策配電網內各個光伏發電的運行， 因此，對配電網內各光伏設備的電氣參數及氣象環境參數進行實時監測，并根據監測參數 對光伏發電設備間出力協調比例進行計算，根據計算結果實時地對光伏設備輸出功率進行 控制，能夠有效避免各個光伏發電設備間的功率分配不合理現象，顯著提高電力系統可靠 性和經濟性。

【發明內容】

[0003] 本發明就是針對上述問題，提供一種數據采集準確、速度快的配電網光伏發電設 備協調同步裝置及協調同步方法。
[0004] 為實現上述目的，本發明采用如下技術方案，本發明配電網光伏發電設備協調同 步裝置包括發電設備終端和調度中必端；所述的發電設備終端包括傳感器、A/D模數轉換 器、DSP微處理器、FPGA數據計算芯片和4G通信模塊，所述調度中必端包括工控機和4G通 信模塊，所述傳感器的輸出端與A/D模數轉換器輸入端相連，A/D模數轉換器的輸出端與 DSP微處理器的輸入端相連，DSP微處理器的輸出端與FPGA數據計算芯片的輸入端相連， FPGA數據計算芯片的輸出端與發電設備的控制單元和4G通信模塊的輸入端相連，發電設 備的控制單元與人機交互信息顯示單元相連；
[0005] 所述傳感器包括電流互感器、電壓互感器、功率變送器、溫度傳感器、濕度傳感器， 電流互感器輸出端口、電壓互感器輸出端口、功率變送器輸出端口、溫度傳感器輸出端口、 濕度傳感器輸出端口分別與A/D模數轉換器的輸入端口相連。
[0006] 作為另一種優選方案，本發明所述傳感器選用D肥03B型電流互感器、D冊1D6V0. 4B 型電壓互感器、S沈TCE-C03型功率變送器、肥-200紅外溫度傳感器和STYB3100111A50型 濕度傳感器。
[0007] 作為另一種優選方案，本發明所述A/D模數轉換器采用化C2543串行A/D轉換器， 4G通信傳輸單元采用ME3760型號的LTE模塊，DSP微處理器選用TMS320F2812芯片，FPGA 數據計算芯片選用EPM7064SLC44芯片，發電設備的控制單元采用51單片機ST89巧1芯片， 人機交互信息顯示模塊為HG1286402C型號的液晶顯示模塊；
[0008] 電流互感器、電壓互感器、功率變送器、濕度傳感器、濕度傳感器輸出端分別經過 信號轉換電路后連接到A/D轉換器化C2543的輸入端AINO-AIM，A/D轉換器化C2543的輸 出端E0C、I/0、IN、0UT、CS分別連接到DSP芯片TMS320F2812 的XA1-XA5 引腳，TMS320F2812 的XD0-XD7 引腳分別與FPGA芯片EPM7064SLC44 的I017-I02UI024-I026 引腳，FPGA芯片EPM7064aX44 的 104-106、108、109、1011、1012、1014 引腳分別與單片機STC89C51 芯片的 PO.O-PO. 7相連，單片機STC89C51芯片的Pl.O-PL7與液晶顯示模塊的D0-D7連接，單片機 STC89C51芯片的P2.O-PL4與液晶顯示模塊的RS、RW、CS1、CS2、EN相連接，STC89C51芯片 的RXD、TXD與發電自動控制裝置相連，FPGA芯片EPM7064SLC44的1037引腳與4G通信模 塊ME3760的DATA端相連，4G通信模塊的ATNl端通過天線將數據傳送到遠方調度終端的 UN0-3072系列PentiumM嵌入式工控機。
[0009] 另外，本發明所述信號轉換電路采用TLC4501芯片。（設置信號轉換電路，保證信 號采集的頻帶寬度、轉換速率和電壓增益，同時降低輸入失調電壓和電流W及溫度漂移）。
[0010] 其次，本發明所述化C4501芯片1腳分別與電阻R3 -端、電阻R2 -端、電容Cl一 端相連，電阻R3另一端與所述A/D模數轉換器輸入端相連，電容Cl另一端分別與電阻R2 另一端、TLC4501芯片2腳、電阻Rl-端、二極管D2陽極、二極管Dl陰極、傳感器的輸出端 相連，二極管Dl陽極分別與地線、二極管D2陰極、電阻Rl另一端、TLC4501芯片3腳相連。
[0011] 電流、電壓、功率、溫度、濕度信息經過各傳感器，進行同步采樣、保持、A/D轉換，變 為數字信號后，送入DSP芯片進行數據處理，處理后的信息數據由DSP的并行數據輸出接口 送到FPGA的數據輸入口，再由FPGA將數據送到4G通信模塊，為與遠方調度端的工控機通 訊做好準備；工控機對電流、電壓、功率、溫度、濕度信息數據進行計算后，將計算結果通過 4G通信網絡傳輸到4G通信模塊，然后由4G模塊將計算結果送到FPGA，由FPGA將數據送至 單片機STC89C51，由單片機通過TXD口對發電自動控制裝置發出控制命令，并在人機交互 信息顯示單元進行顯示。
[0012] 本發明配電網光伏發電設備協調同步方法，包括如下步驟：
[0013] 步驟1 ;發電設備終端采集光伏發電設備的電流、電壓、功率、溫度、濕度參 數，通過4G通信模塊將采集的光伏發電設備的電流、電壓、功率、溫度、濕度測量值傳 輸到調度中必端的工控機，光伏發電設備的電流、電壓、功率、溫度、濕度作為輸入量： 義SG二知
[0014] 步驟2 ;建立目標優化函數
[0015] 步驟2. 1 ;建立優化目標函數：
[001 引 min/Ui屯V/',) (1》
[0017] 步驟2. 2 ;構建配網光伏發電設備狀態數據的n維相空間
[0018] 步驟3 ;對頂點的目標函數值進行迭代運算
[0019] 步驟3. 1 ;對定點的目標函數值進行反射運算：
[0020] F* - (1 +的7, -(3)
[002。 聲為相空間內各點范數的平均值，Ph為相空間內原有頂點，為通過反射運算尋 找的新頂點；
[0022] 步驟3. 2 ;對頂點的目標函數進行擴張運算：
[002引P二(l-/)T>+yr (4)
[0024] 為通過擴張運算尋找的新頂點，擴張系數Y= 1. 5。
[00巧]步驟3. 3 ;對頂點的目標函數進行收縮運算：
[002引 ？《=狂-祭廬+觀 （5)
[0027] 如果新頂點下的目標函數滿足f(P"Vf(Ph)，則將所有點進行替換：
[0028] Pi=化+Pi)/2 (6)
[0029] 式化）中Pi為新生產的相空間相點，Pi為原相點中范數最小的點，即原來最低的 相點；
[0030] 通過收縮運算，求得了最大值頂點和重必連線上的某一點；在進行反射、擴張、收 縮的過程中，其頂點的取值必須滿足配電網光伏發電協調空間構建規則的光伏最大出力約 束，即各頂點須在可行域內；當頂點向量中各維變量值小于0時，取為0 ;當其大于所允許最 大功率時，取為該最大功率數。
[0031] 步驟4;根據配電網光伏發電設備的特征量進行快速協調同步
[003引對目標函數為y=minf(Xi)+g(Xi)+k(Xi)進行求解，懲罰函數 n 心其中Pi為光伏發電設備Xi發出功率，。。、為Xi功率最大值，約束函 抽 巧'' 巧 數4托)=Z巧耐其中Ii為Xi中電流值，為Xi電阻值，t為電網系統運行的時間； 口 1 '，
[0033] 步驟5;調度中必端工控機將協調計算結果Pi通過4G通信模塊傳輸到發電設備終 端，發電設備終端通過發電控制單元調整發電設備的功率輸出。
[0034] 作為一種優選方案，本發明所述a= 0. 83。
[0035] 作為一種優選方案，本發明所述收縮系數目=0.5。
[003引本發明有益效果。
[0037]DSP微處理器和FPGA數據計算芯片相結合，提高了數據采集準確性和全面性，提 高數據采集速度和精度。本發明通過配電網內發電設備間的協調控制，有效避免了發電設 備對電網產生的沖擊，大大提高發電設備發電并網效率，降低了發電并網成本。通過調度中 必端的協調計算，最后得到發電設備理想的出力水平。改善了電力品質，提高了配電網和發 電設備可靠性，同時協調同步過程滿足實時性要求，提高數據采集及處理的效率，提高協調 計算的速度和精度，實現了W較高精度和較短響應時間的優勢對配電網中的發電設備進行 協調同步。
【附圖說明】
[0038] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步說明。本發明保護范圍不僅局限 于W下內容的表述。
[0039] 圖1是本發明電路原理框圖。
[0040] 圖2是本發明電路原理圖。
【具體實施方式】
[0041] 如圖所示，本發明配電網光伏發電設備協調同步裝置包括發電設備終端和調度中 必端；所述的發電設備終端包括傳感器、A/D模數轉換器、DSP微處理器、FPGA數據計算芯片 和4G通信模塊，所述調度中必端包括工控機和4G通信模塊，所述傳感器的輸出端與A/D模 數轉換器輸入端相連，A/D模數轉換器的輸出端與DSP微處理器的輸入端相連，DSP微處理 器的輸出端與FPGA數據計算芯片的輸入端相連，FPGA數據計算芯片的輸出端與發電設備 的控制單元和4G通信模塊的輸入端相連，發電設備的控制單元與人機交互信息顯示單元 相連。
[0042] 上述傳感器選用D肥03B型電流互感器、D冊1D6V0.4B型電壓互感器、SSETCE-C03 型功率變送器、肥-200紅外溫度傳感器和STYB3100111A50型濕度傳感器。
[0043] 上述A/D模數轉換器選用化C2543A/D轉換芯片。
[0044] 上述DSP微處理器選用TMS320F2812芯片。
[0045] 上述FPGA數據計算芯片選用EPM7064SLC44芯片。
[0046] 上述發電設備控制單元為51單片機ST89C51芯片。
[0047] 上述4G通信模塊為ME3760型號LTE模塊。
[0048] 人機交互信息顯示模塊為HG1286402C型號的液晶顯示模塊。
[0049] 電流互感器、電壓互感器、功率變送器、濕度傳感器、濕度傳感器輸出端分別經過 信號轉換電路后連接到A/D轉換器化C2543的輸入端AIN0-AIM，如圖2所示，A/D轉換器 TLC2543 的輸出端E0C、I/O、IN、OUT、CS分別連接到DSP芯片TMS320F2812 的XA1-XA5 引 腳，TMS320F2812 的XD0-XD7 引腳分別與FPGA芯片EPM7064aX44 的I017-I02UI024-I026 引腳，FPGA芯片EPM7064aX44 的 104-106、108、109、1011、1012、1014 引腳分別