微电网硬件平台及实时控制系统技术参数
智能微电网的调度与控制
智能微电网的调度与控制智能微电网是一种基于分布式能源资源和智能调度控制技术的现代化电力系统，它具有高效、可靠、环保等诸多优点。
随着社会经济的不断发展和环境问题的日益凸显，智能微电网作为一种新型的电力供应方式，正在逐渐受到人们的关注和重视。
一、智能微电网的基本概念智能微电网是指一种小规模的、近距离供电的电力系统，通常由多种分布式能源资源、能量存储设备和智能调度控制系统组成。
其主要特点包括资源多元化、供电可靠性高、环境友好等。
智能微电网的基本工作原理是利用先进的通信和控制技术，实现对电力系统中各种设备的统一调度和管理，以提高系统的运行效率和经济性。
同时，智能微电网还可以实现与主电网的互联互通，以实现电力资源的共享和优化利用。
二、智能微电网的调度与控制技术1. 电力系统的调度管理智能微电网的调度管理是指通过对各种设备的运行状态进行监测和控制，实现对电力系统的灵活调度和优化配置。
其中，智能微电网的调度管理主要包括负荷预测、发电计划、存储能量管理等内容。
在负荷预测方面，智能微电网可以通过对用户用电行为的数据分析和建模，实现对未来负荷的精确预测，从而为发电计划和设备运行提供参考依据。
而发电计划则是通过对各种发电设备的性能参数和运行条件进行分析和优化，确定最佳的发电方案，以满足用户需求和系统运行要求。
此外，存储能量管理是智能微电网调度管理的另一个重要方面。
通过合理地配置储能设备和优化其运行策略，可以实现对系统中电能的储存和释放，以提高系统的供电可靠性和经济性。
2. 智能控制技术的应用智能微电网的智能控制技术是实现对系统运行状态实时监测和控制的关键。
其中，智能微电网的智能控制技术主要包括数据采集、通信技术、控制算法等内容。
数据采集是智能微电网智能控制技术的第一步，通过对系统中各种设备的状态和性能参数进行实时采集和监测，可以为系统控制提供准确的数据支持。
通信技术则是实现各种设备之间的信息交互和协调，以实现对系统整体运行的统一调度。
微电网操作与控制
微电网操作与控制微电网（Microgrid）是指由多种不同的分布式能源资源、负荷和能量储存设备组成的小型电力系统。
它具有自主运行、互联互通和可控性强的特点，已成为解决能源转型和可持续发展的重要手段。
本文旨在探讨微电网的操作与控制策略，帮助读者更好地理解和应用微电网技术。
一、微电网概述微电网由分布式能源资源（如光伏发电、风力发电等）、负荷（如住宅、商业建筑等）和能量储存设备（如储能电池等）组成，形成一个相对独立的电网系统。
与传统的中央电网系统相比，微电网更加灵活和可靠，并且具备自主控制和管理的能力。
二、微电网的运行模式微电网的运行模式可以分为三种：独立运行模式、与主电网并网运行模式以及与主电网脱网运行模式。
1. 独立运行模式在独立运行模式下，微电网与主电网完全隔离，完全依靠分布式能源和能量储存设备供电。
这种模式适用于一些远离主电网的地区，比如岛屿、山区等。
2. 与主电网并网运行模式与主电网并网运行是微电网最常见的工作方式。
在这种模式下，微电网可以通过电网互联与主电网交换电能，在能源供应不足时从主电网购电，能源供应充足时则可以将多余的电能卖回主电网。
3. 与主电网脱网运行模式与主电网脱网运行是指微电网不再与主电网交换电能，完全依靠自身的分布式能源和能量储存设备运行。
这种模式适用于一些需要独立供电的环境，比如远离城市的无人岛屿、油气开采现场等。
三、微电网的操作与控制策略为了实现微电网的安全稳定运行，需要采取一系列的操作与控制策略，具体如下：1. 能源管理和优化策略能源管理和优化是微电网操作与控制的核心任务。
通过合理调度和分配分布式能源资源，最大限度地提高能源利用效率，并确保电网系统的稳定运行。
包括实时监测和管理能源供需平衡、优化能源调度策略、灵活控制充放电等。
2. 集中与分散控制策略微电网的控制可分为集中控制和分散控制两种方式。
集中控制指的是通过一个中心控制单元实现对整个微电网的控制和管理。
分散控制则是将控制功能分散到各个设备上，通过设备之间的通信和协调实现微电网的控制。
光储直流微电网控制器硬件在环仿真平台开发
沈 华（１９６３—），男，高级工程师，主要从事配电网自动化研究。
陈葛亮（１９８１—），男，高级政工师，主要从事党建管理、企业文化建设。
林 林（１９７３—），男，高级工程师，主要从事配电网自动化及网络安全研究。
基金项目：国网江苏省电力有限公司科技项目（Ｊ２０１９１０１）光储直流微电网控制器硬件在环仿真平台开发沈 华１， 陈葛亮１， 林 林１， 张晓琳２（１．国网江苏省电力有限公司南通供电分公司，江苏南通 ２２６０００；２．中国电力科学研究院有限公司，江苏南京 ２１０００３）摘 要：基于ＲＴ ＬＡＢ控制器硬件在环仿真技术，提出了一种多控制器硬件在环的光伏直流微电网仿真平台开发方案。
在半实物仿真平台基础上，基于电感线性离散化方案，将快速模型与慢速模型分别置于ＦＰＧＡ和ＣＰＵ模型进行计算，建立了包含光伏阵列模型、储能电池模型、ＤＣ／ＤＣ变换器模型、电网接口装置模型的多时间尺度半实物仿真模型；构建３套真实控制器与ＲＴ ＬＡＢ仿真器的物理接口电路，实现物理Ｉ／Ｏ接口的信号对接。
通过所建平台模型和物理接口电路对微电网系统进行相关试验，试验结果能充分反映被测系统真实运行特性，验证了所建平台的正确性。
关键词：直流微电网；ＲＴ ＬＡＢ；硬件在环仿真；多仿真步长解耦模型中图分类号：ＴＭ７４３ 文献标志码：Ａ 文章编号：２０９５ ８１８８（２０２０）０５ ００６２ ０５ＤＯＩ：１０．１６６２８／ｊ．ｃｎｋｉ．２０９５ ８１８８．２０２０．０５．０１０ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＨａｒｄｗａｒｅｉｎＬｏｏｐＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＰｌａｔｆｏｒｍｆｏｒＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃａｎｄＥｎｅｒｇｙＳｔｏｒａｇｅＤＣＭｉｃｒｏ ＧｒｉｄＳＨＥＮＨｕａ１， ＣＨＥＮＧｅｌｉａｎｇ１， ＬＩＮＬｉｎ１， ＺＨＡＮＧＸｉａｏｌｉｎ２（１．ＮａｎｔｏｎｇＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＢｒａｎｃｈｏｆＳｔａｔｅＧｒｉｄＪｉａｎｇｓｕＰｏｗｅｒＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎａｎｔｏｎｇ２２６０００，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｈａｒｄｗａｒｅｉｎｌｏｏｐｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＲＴ ＬＡＢ，ａｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｃｈｅｍｅｏｆｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＤＣｍｉｃｒｏｇｒｉｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍｗｉｔｈｍｕｌｔｉｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｈａｒｄｗａｒｅｉｎｌｏｏｐｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＢａｓｅｄｏｎＦＰＧＡｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＥＨＳｍｏｄｅｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｍｕｌｔｉｔｉｍｅｓｃａｌｅｈａｒｄｗａｒｅｉｎｌｏｏｐｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｃｌｕｄｉｎｇｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃａｒｒａｙｍｏｄｅｌ，ｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｂａｔｔｅｒｙｍｏｄｅｌ，ＤＣ／ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒｍｏｄｅｌａｎｄｐｏｗｅｒｇｒｉｄｉｎｔｅｒｆａｃｅｄｅｖｉｃｅｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．ＴｈｒｅｅｓｅｔｓｏｆｐｈｙｓｉｃａｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｃｉｒｃｕｉｔｓｂｅｔｗｅｅｎｒｅａｌｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒａｎｄＲＴ ＬＡＢｓｉｍｕｌａｔｏｒｗｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｓｉｇｎａｌｄｏｃｋｉｎｇｏｆｐｈｙｓｉｃａｌＩ／Ｏｉｎｔｅｒｆａｃｅ．Ｔｈｅｐｌａｔｆｏｒｍｍｏｄｅｌａｎｄｐｈｙｓｉｃａｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｃｉｒｃｕｉｔｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｔｅｓｔｔｈｅｍｉｃｒｏｇｒｉｄｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｃａｎｆｕｌｌｙｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｒｅａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｔｅｓｔｅｄｓｙｓｔｅｍａｎｄｖｅｒｉｆｙｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＤＣｍｉｃｒｏ ｇｒｉｄ；ＲＴ ＬＡＢ；ｈａｒｄｗａｒｅｉｎｌｏｏｐｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｍｕｌｔｉｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｅｐｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇｍｏｄｅｌ０ 引 言近年来分布式新能源发展迅猛，为实现分布式新能源的高效利用，基于分布式光伏、储能等新能源的直流输出特性，直接向直流负载供电，构建局部性的直流供电系统将是一种行之有效的方法，可有效地降低分布式新能源的交直流变换损耗，提高其利用效率［１ ４］。
微电网监控系统
微电网监控系统第一点：微电网监控系统的概述微电网监控系统是一种新型的能源管理系统，它以微电网为管理对象，通过监控、控制、保护和优化等功能，实现对微电网的高效管理和运行。
微电网是由分布式电源、储能设备、负荷和能量管理系统等组成的，它既可以与传统电网并网运行，也可以独立运行。
微电网监控系统的主要作用是对微电网的各种设备和运行状态进行实时监控，确保微电网的安全稳定运行。
微电网监控系统的主要组成部分包括：数据采集与传输系统、数据处理与分析系统、控制与保护系统、人机交互界面等。
数据采集与传输系统负责实时采集微电网各种设备的运行数据和环境数据，并通过有线或无线的方式进行传输。
数据处理与分析系统对采集到的数据进行处理和分析，提取有用的信息，为控制与保护系统提供依据。
控制与保护系统根据数据处理与分析系统的结果，对微电网进行实时控制和保护，确保微电网的安全稳定运行。
人机交互界面则提供了微电网监控系统与操作人员之间的交互，操作人员可以通过人机交互界面实时查看微电网的运行状态，并进行相应的操作。
微电网监控系统具有以下几个特点：首先，它具有高度的集成性，可以对微电网的各种设备和运行状态进行全面监控。
其次，它具有高度的智能化，可以通过数据处理与分析系统，对采集到的数据进行智能分析，提取有用的信息。
再次，它具有高度的自动化，可以通过控制与保护系统，对微电网进行实时控制和保护，实现微电网的自动化运行。
最后，它具有高度的可扩展性，可以根据微电网的发展和需求，进行相应的功能扩展和升级。
第二点：微电网监控系统的应用微电网监控系统的应用非常广泛，它可以应用于各种场合，如商业建筑、居住小区、工厂、岛屿、偏远地区等。
在这些场合，微电网监控系统可以实现对微电网的高效管理和运行，提高能源利用效率，减少能源浪费，降低能源成本，同时也可以提高电力供应的稳定性和可靠性，减少停电事故的发生。
在商业建筑中，微电网监控系统可以实现对商业建筑的各种设备和运行状态进行实时监控，如空调、照明、电梯等，从而实现对商业建筑的能源管理和节能控制。
微电网中心控制器控制策略研究
微电网中心控制器控制策略研究张韵辉【摘要】在微电网系统分层控制结构中,微电网中心控制器(MGCC)是保证微电网稳定运行的重要设备.研究MGCC对推动微电网发展具有重要意义.通过MGCC实现对微电网的有效管理和控制,重点在于控制策略和能量管理控制装置.在微电网系统硬件结构上,将控制功能分散到分布式电源、负荷、储能单元各个微电网元件,并由MGCC负责集中控制和调度.同时,提出了一种MGCC控制策略,以实现微电网稳定运行及效益的最大化,并保障微电网并/离网状态的无缝切换.针对深圳职业技术学院交直流混合微电网工程,在并网运行、离网运行以及并/离网运行切换三种运行模式、多种运行工况下,对该控制策略进行了在线测试.测试结果证明了MGCC控制策略对微电网系统的有效性与可行性.该控制策略能对微电网中的分布式电源、储能装置、本地负荷等进行有效的协调控制,实现系统稳定、安全、经济运行.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2018(039)007【总页数】5页(P82-86)【关键词】分布式发电;协调控制;交直流混合微电网;微电网中心控制器;储能系统;就地控制器【作者】张韵辉【作者单位】深圳职业技术学院机电工程学院,广东深圳 518055【正文语种】中文【中图分类】TH183.3;TP2730 引言随着清洁能源开发、利用规模的扩大，清洁能源电力并网难题不断显现。
为改善并网的种种弊端，人们已将视角转向微电网技术[1-4]。
微电网的基础是分布式发电。
其实质是小型电网，由各种分布式电源、储能系统、负荷、监控、保护、通信等组成。
通过微电网将分布式电源分散、多点接入配电网，不但有利于清洁能源电力并网消纳，而且能最大限度发挥分布式发电的效能、提高清洁能源的利用效率。
从技术层面看，分布式发电是解决未来能源短缺问题的必经之路，而微电网作为“网中网”的形式，已成为分布式发电供电系统集成技术的核心，也是分布式发电无缝接入大电网的发展趋势[5-7]。
智能电网调度控制系统技术规范 第3部分：基础平台
智能电网调度控制系统技术规范第3部分：基础平台1. 引言智能电网调度控制系统是指利用先进的信息通信技术、数据分析算法和控制策略等手段，对电网进行高效可靠的调度和控制，以实现电网的稳定运行和优化管理。
为了确保智能电网调度控制系统的正常运行和高效性，本文档第3部分将介绍基础平台的技术规范。
2. 基础平台概述基础平台是智能电网调度控制系统的核心组成部分，它提供了系统所需的运行环境、数据管理、通信接口等基础功能。
基础平台的设计和实施需要遵循一定的技术规范，以确保系统的稳定性和可靠性。
3. 基础平台技术规范3.1. 运行环境基础平台的运行环境包括硬件和软件两个方面。
3.1.1. 硬件环境基础平台的硬件环境应具备以下要求：•高可靠性：硬件设备应采用可靠的品牌和型号，具备高可用性和容错能力，以确保系统的连续运行。
•高性能：硬件设备应具备足够的计算能力和存储容量，以满足系统对数据处理和存储的需求。
•兼容性：硬件设备应能够兼容系统所需的软件和通信接口。
3.1.2. 软件环境基础平台的软件环境应具备以下要求：•系统稳定性：选择稳定的操作系统和数据库管理系统，以确保系统的稳定性和可靠性。
•安全性：采用安全性能较高的防火墙和安全策略，保护系统免受未授权访问和攻击。
•扩展性：软件环境应具备良好的扩展性，以适应系统规模和功能的变化。
3.2. 数据管理基础平台的数据管理功能是系统的核心功能之一。
3.2.1. 数据采集与存储基础平台应具备数据采集的能力，以从各种设备和传感器中获取数据。
同时，对采集到的数据进行合理的存储和管理，以便后续的数据分析和决策支持。
•数据质量：确保采集到的数据质量良好，数据准确、完整、一致。
•数据存储：选择合适的存储方式和数据结构，以满足系统对数据的存储和检索需求。
•数据保护：对敏感数据进行加密处理，确保数据的机密性和完整性。
3.2.2. 数据分析与决策支持基础平台应具备数据分析和决策支持的功能，以对采集到的数据进行实时分析和处理，为系统的调度和控制提供决策支持。
智能化系统技术规范书(专用部分)
⅜中国南方电网CHINASOUTHERNPOWERGRID智能化系统（小水电微电网）技术规范书（专用部分）广东电网有限责任公司2023年4月一、工程概述 (1)1.1工程概况 (I)1.2使用条件 (1)二、设备详细技术要求 (2)2.1供货需求及供货范围 (2)2.2标准技术特性参数表 (3)2.3投标人资料提交时间及培训要求 (7)2.4主要元器件来源 (7)2.5备品备件、专用工具和仪器仪表供货表 (8)三、投标方技术偏差 (8)3.1投标方技术偏差 (8)3.2投标方需说明的其他问题 (9)四、设计图纸提交要求 (9)4.1图纸资料提交单位 (9)4.2一次、二次及土建接口要求（适用于扩建工程） (9)4.3设备图纸及资料 (9)五、其他 (10)5.11CC数据文件 (10)一、工程概述11工程概况本技术规范书采购的设备适用的工程概况如下：表1.1工程概况一览表（项目单位填写）1.2使用条件本技术规范书采购的设备适用的外部条件如下：表1.2设备外部条件一览表（项目单位填写）二、设备详细技术要求2.1供货需求及供货范围投标方提供的设备具体规格、数量见表2.1:供货范围及设备技术规格一览表。
投标方应如实填写“投标方保证”栏。
投标人应认真逐项填写技术参数表中投标人响应值，不能空格，也不能以“响应”两字代替，不允许改动项目单位要求值。
如有差异，请填写投标方技术偏差表。
注：需按照以下类型参数填写方式准确填写：1、针对标准值特性“单一”，项目单位无需填写，投标人必须完全响应，如有偏差逐项填写在“3.1投标方技术偏差”部分；2、针对标准值特性“可选”，项目单位可选定参数，投标人必须完全响应，如有偏差逐项填写在“3.1投标方技术偏差”部分；3、针对标准值特性“投标人响应”，有标准参数值要求，投标方需根据自身实际情况，提供限制要求范围内的响应值，同时需将此部分逐项填写在“3.1投标方技术偏差”部分；4、针对标准值特性“投标人提供"，无标准参数值要求，投标方根据实际情况填写投标响应值；5、针对标准值特性“扩建”，项目单位根据原项目情况填写，投标方根据实际情况填写投标响应值；6、针对标准值特性“特殊”，项目单位提出的所有特殊要求，需附对应审批流程，投标方根据实际情况填写投标响应值。
基于PLC的微电网控制系统的设计与实现
基于PLC的微电网控制系统的设计与实现赵相睿; 杜明星【期刊名称】《《天津理工大学学报》》【年(卷),期】2019(035)006【总页数】6页(P29-34)【关键词】微电网; 三菱电机; 光伏发电; PLC【作者】赵相睿; 杜明星【作者单位】天津理工大学电气电子工程学院天津300384【正文语种】中文【中图分类】TP29随着世界工业急速发展，原先电力系统的弊病逐渐暴露出来.随之分布式发电技术孕育而生且在电气领域崭露头角，但当电网在运行过程中出现问题时其必须马上无缝解列，很大程度地限制了分布式电源的发展.为了调和大电网与分布式电源间的矛盾，电力学者提出微电网作为大电网的有效补充.根据我国特有的供电情况和资源分布来观测，微电网的开发和利用有着很大的空间.我国已经在多个地区开展微电网示范工程的研发及建设并取得不错的成效，本文旨在是读者对微电网有一个整体而深刻的认识，通过实物模型模拟微电网中各个部分进行学习研究，并为未来工业4.0 奠定了基础.1 微电网简介1.1 微电网的概念微电网也被称为微网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统，是一个可以实现自我控制、保护和管理的自治系统，已经成为输电网、配电网之后的第三级电网，是一种能够实现主动式智能配电网新型的网络结构，智能微电网将是未来主动式智能配电网新的组织形式[1].1.2 微电网的基本内容微电网的元件主要由分布式电源和储能装置组成，其中分布式电源主要包括光伏发电和风力发电，但由于微电源输出的功率有着间歇性和不可预测性的特点，而且负荷的变动也有着一定的随机性.为了确保微电网内的功率平衡，增加储能装置以保证微电网系统供电的持续性与可靠性.其中运用最广泛的有铅酸电池储能、超导储能、超级电容器储能这几种.微电网系统有两种典型的运行模式——并网运行模式和孤岛运行模式.并网运行模式是指微电网通过PCC 点与大电网相连，并向大电网提供自身多产生的电能或者由从电网补充电能来弥补因外界原因自身电量的不足的状况；孤岛运行模式微电网是指其与大电网隔离而独自运转，可分为计划内的孤岛运行和计划外的孤岛运行[2].微电网区别于传统电力系统，主要体现在分布式电源类型的多样性和微电网运行方式的复杂性.而且，微电网有着六个显著的特点：清洁、自治、灵活、可靠、智能、互动[3].1.3 微电网的控制迄今为止，微电源种类多种多样，但微电源大部分受外部因素影响发出的功率是不可控的，需要通过逆变器为代表的电力电子设备进行处理后再与微电网连接，电源能量的控制与变换就通过电力电子技术完成，通过逆变器调节微电源输出可靠的电能.[4]目前微电源的控制方法主要有：恒功率控制、恒压恒频控制和下垂控制.微电网的控制技术是其在运行中的一个关键部分，通过合理的控制技术，微电网能够提升其运行灵活性，并向用户提供高质量的电能.目前常用的控制策略有：主从控制、对等控制、负荷频率二次控制和联络线控制[5].1.4 微电网的发展在我们国家微电网的使用起能够在大电网的安全性和稳定性方面起到重要的作用，是大电网强有力的补充，微电网独有的灵活性和经济型，便于在特殊或偏远地区建立，既能对当地进行电力保障，又能够减少大电网远距离传输的损耗和建设难题.当今是网络化时代，随着规范的完善和技术的进一步发展，以能源互联网为载体的大型智能电网系统将是电力行业的主旋律，基于多种分布式电源的微电网系统作为智能电网的关键构成要素，将得到进一步发展.2 光伏发电系统2.1 光伏跟踪系统的设计通过对光伏跟踪技术的深入研究，跟踪技术也趋于成熟，跟踪精度也越来越准确，按控制方法来分，主要分为光电跟踪、视日运动轨迹跟踪和混合跟踪.根据跟踪设备跟踪结构处机械结构的复杂程度来考虑，其控制跟踪装置的轴数有单轴跟踪和双轴跟踪[6].本次实验设备如下图1 所示，旨在实现该模拟系统的对日跟踪和光伏转换，用于对微电网进行简单的学习研究，故经仔细斟酌后在光伏跟踪模块选用光电跟踪控制方式和东西方向放置的旋转式控制方式，该种方式能够较为明显的展示跟踪效果且节省设备空间.图1 光伏跟踪实验设备图Fig.1 Photovoltaic tracking experimental equipment2.2 光伏发电系统程序流程设计在本节光伏发电系统中，硬件分三个部分进行了选型，伺服定位系统主要有定位模块QD75P4N、伺服放大器MR-J4-10A 和伺服电机HF-KP13；信号采集系统主要有单轴光照传感器RY-KZQ-S、模数转换模块Q64AD 和自制的电压电流检测器；光电逆变系统主要有光伏电池板SL20CE-18P、蓄电池组和逆变器.该系统的整个流程分为两个部分，分别是射灯运行和光伏跟踪，该部分用到两个伺服电机实验动作，其中一个控制射灯的运行，其具体设计流程如图2 所示，如何进行光伏跟踪如图3 所示，重复利用到了定位模块中的位置控制模式，实现了实时的轨迹跟踪.3 风力发电系统3.1 风力发电系统的设计本系统既可用上位机也可以由HMI 人机界面进行控制监视，通过上位机或HMI 控制PLC 向变频器发信号，然后由其控制电动机，进行风力模拟，再由可控直流源给发电机合适的励磁电流，使得发电机发出与市电同辐值同频率的电压，再通过同期表进行观测，当与市电同相位时进行并网操作，最后通过电能表采集数据并由上位机或HMI 进行监视.图4 是风力发电系统的模型图.图2 射灯运行流程图Fig.2 Spotlights flow chart图3 光伏跟踪流程图Fig.3 Photovoltaic tracking flow chart图4 风力发电系统模型图Fig.4 Wind power system model diagram3.2 风力发电系统程序流程设计在本节风力发电系统中，系统所需要硬件分两个部分进行了选型，风力模拟系统主要有数模转换模块Q62DAN、变频器FR-A840 和三相异步电动机；风电并网系统主要有三相同步发电机、直流稳压电源和同期表.该系统的整个流程也分为两个部分，分别是风力模拟和风电并网，这部分用变频器进行风力的模拟，再用PLC 进行程序控制，从而实现实验所需的风力条件，其设计流程如图5 所示.现实生活中，大部分微电网都有并网要求，本实验通过观测三相同期表，采取手动同期并网，其流程如图6 所示，这一部分难度较大，在并网过程中，一定要按照并网操作要求来进行，先用变频器和直流稳压电源给出与市电相同频率和幅值的电能，再观测同期表，等达到相同相位时立即并入市网，否则容易产生危险，还有一点值得注意，就是在接线时一定要确保要并入的相序相同.图5 风力模拟流程图Fig.5 Flow chart of wind simulation图6 风电并网流程图Fig.6 Flow chart of wind power grid connection4 PLC控制系统4.1 PLC控制系统的设计三菱PLC 在使用过程中多用于中小型系统，在搭建系统的过程中，模块种类繁多、选择灵活，固定方式简单，运算速度快，稳定性能高，针对不同的用途有着与之对应地智能模块，程序编写简易，在与外界通信时通过网络地址和站号就可完成，使用颇为便利[7].所以，本课题实验设备基于PLC 的风光互补微电网系统在工程训练中心三菱电机实验室，选用Q 系列PLC 进行对整个系统的控制.4.2 PLC控制系统程序流程设计在本节PLC控制系统中，该系统所需要硬件选型主要有可编程控制器Q02UCPU 和基本I/O 模块，本系统的基本I/O 模块选取的是输入模块QX40 和输出模块QY10[8].该系统根据实验室现有条件选用PLC 对整个系统进行控制，整体的涉及流程如图7 所示，整个微电网系统分成三个部分进行设计控制，分别为光伏发电系统、风力发电系统和监视系统，在这一节中，系统的组态建立尤为关键，组态的建立决定着所选模块在在程序中的X/Y 分配，还有在第一次下载程序是一定要将智能功能模块一起下载到PLC 里.图7 PLC控制系统流程图Fig.7 Flow chart of PLC control system5 监视系统5.1 监视系统的设计在本监视系统中，需要电能表测量的数据有风力发电的基本参数，三相、单相阻性负载的基本参数和三相并网连联络线上的基本参数，其数据经由RS485 总线传送给串行口通信模块QJ71P24N，并把监视值显示在人机界面上.图8 是监视系统的模型图.5.2 监视系统程序流程设计图8 监视系统模型图Fig.8 Monitor the system model diagram在本节监视系统中，构建系统所需要的硬件有海恩德电能表、串行口通信模块QJ71C24N 和人机界面GS2110-WTBD.在该系统中，实现了对整个微电网的数据监视，确保了信息的实时处理与系统的安全监测，其整体的设计流程如图9 所示.其中在这个系统中，值得注意的是对电能表的设置时，因为同时通过总线RS-485 跨接多个电能表，所以站号的设置不能重复，串行口通信模块QJ71C24N 与海恩德电能表波特率的设置一定要一致，否则没法实现通信.图9 监视系统流程图Fig.9 Flow chart of monitoring system6 经济性分析本课题在对设备搭建时所消耗资金为30 483.23元，但是由于受到实验室现有实验条件的制约，很多设备是根据实验室现有设备进行选取的，总而言之，若能够进行最优选取，那么实验设备搭建的经费将进一步降低，预计可以降低至25000 元以内.图10和图11 是外界厂家所承包教学实验实训平台所需要的价位.图10 风光互补教学实验实训平台Fig.10 Wind-solar complementary teaching experiment and training platform图11 光伏离并网追日发电系统Fig.11 Photovoltaic off-grid solar tracing generation system由图10 和图11 可知，和外界厂家相比，本课题所构建的基于PLC 的微电网系统在价格上不仅大幅度降低，只有外部厂家所承包的教学实验实训平台的一部分费用，而且功能更为全面.7 结论这次的课题研究规模总体比较复杂，涉及到的知识面比较广泛，可以说这次的毕业设计不仅仅是对自己大学四年的考验，也是将这四年来的学习进行融会贯通的一个过程.在本次课题研究与实践中，学会了PLC 的多种编程方法，对PLC 的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解.在对理论的运用中，提升了我的工程素养，在没有真正动手以前，我所掌握都是思想层面上的，对一些细节没有深刻的理解，通过这次实践我对PLC 的理解与运用得到加强，弥补了实践与理论的差距.本课题只能够满足微电网的部分要求，微电网未来的发展会趋于供给能源进一步多样化，控制方式更加智能化，系统规模更加整体化.希望以后有机会能够对课题的未来发展趋势智能微电网做更深一步的研究与学习.参考文献：【相关文献】［1］武汉华电高科电气设备有限公司.一文看懂什么是微电网［J］.北极星电力新闻中心，2018，18（3）：153-157.［2］牟晓春.微电网综合控制策略的研究［D］.吉林：东北电力大学，2011.［3］李越嘉，杨莹，常国祥.微电网技术在中国的研究应用现状和前景展望［J］.中国电力，2016，49 （S1）：154-158，165.［4］李献伟，李保恩，王鹏.微电网技术现状及未来发展分析［J］.通信电源技术，2015，32（5）：202-207.［5］郭昊.孤岛式交流微电网控制技术研究［D］.济南：山东大学，2016.［6］张博.自动跟踪式光伏发电系统研究［D］.重庆：重庆大学，2016.［7］陈苏波，杨俊辉，陈伟欣，等.三菱PLC 快速入门与实例提高［M］.北京：人民邮电出版社，2008.［8］陈亚林，朱旭平，陈玉霞，等.PLC 编程及应用实战［M］.北京：电子工业出版社，2011.。
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微电网硬件平台及实时控制系统
微电网硬件平台及实时控制系统配置：该系统由半实物仿真系统3台、光伏模拟器1台、示波记录仪1台三部分组成。
一、半实物仿真系统技术参数：
*1. 处理器: Xilinx Zynq Z-7030,主频：1G
*2. 模拟输入16路同步采样,解析度16位，电压范围：-10V to +10V,-5V to +5V差分输入
3. 采样率2 Msps，无周期延迟，输入阻抗：1 MΩ, 24 pF
4. 接口：D-SUB 37针（公）
5. 模拟输出16路同步采样,解析度16位，电压范围：-10V to +10V,0V to +10V,-5V to +5V,0V to 5V
6. 采样率2 Msps，无周期延迟，输出内阻:0欧，输出电流; ≤ 5 mA
7.接口：D-SUB 37针(母）
8. 数字输入32路，逻辑电平3.3 V (兼容5 V)，接口D-SUB 37针（公）
*9. 数字输出32路，逻辑电平3.3 V，5 V。
接口D-SUB 37针（母）
10. 通信接口以太网RJ-45, Gigabit，高速互联4 x SFP+每路6.25 Gbps，USB A型高速
USB 2.0，主机通信B型USB 2.0
11.信息采集模块：
11.1模拟输入60路异步采样，解析度16位，电压范围：-10V to +10V
11.2 采样率250ks/s，无周期延迟。
11.3 接口：D-SUB 37针
11.4 数字输入16路，TTL电平
11.5 数字输出16路，TTL电平
11.6 TSN以太网机箱，4槽
11.7 显示软件，可实时显示或回放历史波形
二、光伏模拟器技术参数：
*1. 太阳能电池阵列模拟I-V功能，内建EN50530&Sandia之I-V曲线数学式
2. 模拟多种太阳电池的输出特性
3. 模拟不同温度及照度下的I-V曲线
4. <3mA的Leakage Current
5. 模拟太阳面板遮罩下的I-V，采集点：4096点
6. 100条I-V曲线自动编程控制
7. 能够测试Static&Dynamic MPPT效能
8. 能够模拟各地区实时天候（天/月/年）I-V曲线
9. 具有资料记录于Softpanel
10. 具有图形化操作软件
11. 支持控制10台太阳电池电源于多通道MPPT测试
12. 具有EN50530，Sandia,CGC/GF004,NB/T32004动态MPPT测试程序及报表生成
*13. 输出电压：600V，输出功率：15000W，电压线性调整率：+/- 0.01% F.S.，电流线性调整率：+/- 0.05% F.S.，负载调整率电压：+/- 0.05% F.S.，负载调整率电流：+/- 0.1% F.S.，
14. 电压量程：120V / 600V，测量精度：0.05% + 0.05%F.S.
*15. 电流量程：6.8A / 25A，测量精度：0.1% + 0.1%F.S.
16. 输出电压噪声：1500 mVpp
17. 纹波电压：650 mVrms，纹波电流300 mArms
18. 电压回转率范围：0.001V/ms - 20V/ms，电流回转率范围：0.001A/ms - 0.1A/ms
三、示波记录仪技术参数：
1. 主机+模块结构，最多支持128通道
*2. 绝缘模拟通道：最高采样率100MS/s，最大电压直接输入1000Vrms，最高A/D分辨率16bit，最高精度±0.25%
*3. 主机存储深度：2Gpts
*4. 内置硬盘容量：500GB，测试数据可实时写入内置硬盘，单通道测量实时写入速率不低于1MS/s, 满通道测量实时写入速率不低于100kS/s
5. 存储接口：具有SD卡存储接口、USB存储接口
6. 通讯接口：USB接口、以太网接口，可使用计算机进行远程控制，测量数据可实时传输至计算机，使用全部通道测量时数据传输速率不低于100kS/s
7. 带有计算机软件，软件具有采集波形、传输文件和远程控制的功能，可以提供与主机相同的参数测量、周期统计、光标测量、波形运算等功能，数据可以转换成csv格式
8. 显示：10.4英寸的彩色TFT-LCD显示屏，分辨率1024×768，中文界面
9. 时间轴设置范围：100ns/div-20day/div，精度±0.005%
10. 功能要求：具有两个缩放窗口，具有两个X-Y变换窗口，具有最高250k点的FFT 频谱分析功能，具有自动波形参数测量功能，可自动测量并同时显示28种波形参数
11. 具有历史波形存储功能，可实时回放最多5000屏历史波形
12. 差分探头（6支）：1400Vpk，1000Vrms
13. 电流探头（4支）：30Arms，50MHz
14. 差分电压探头（3支）：DC-200MHz，50X/500X，10 MΩ、2 pF，最大电压:±1.5KV，
TEKVPI接口。
15. 电流探头（1支）：DC-20MHz，最大电流150ARMS，峰值脉冲电流500 A，直流精
度≤1%；测量最低 5 mA 的电流，TEKVPI接口。