直流微网的通讯与能量管理系统

随着直流微网的应用越来越广泛,而占有直流微网技术中重要地位的通信技术,也越来越受到关注。本文的设计正是基于此,详细阐述了在直流微网中Zigbee通讯及以太网网关的实现方案,共分为绪论、网关的硬件设计、网关的软件设计、系统监控软件开发和能量管理优化这五个章节。 为实现直流微网中的多个变流设备的通讯,进而实现直流微网的监控和能量管理,提出了基于ZigBee无线传感器网络和以太网的通讯方案。系统采用JN5139实现了多个变流设备、协调器之间的ZigBee通讯；在协调器中,结合CP2200以太网控制芯片,实现了协调器与监控主机之间的以太网通讯。经试验表明,本方案组网灵活、施工维护方便；在协调器中采用ZigBee芯片和以太网芯片直接连接,减少中间环节,提高了系统的整体通讯效果。 软件设计以Zigbee协议栈为基础,这个基础之上,实现以太网通信和串行通信的功能。另外,因为CP2200芯片是原有JN5139方案中没有的,还为它单独编写了底层驱动,重点实现了单点发送时由MAC地址找到短地址的方法,实现了数据的双向通讯。 实际应用中,由于各种自然和人为因素的干扰,常常会引起系统的输入输出出现偏差。因此,在直流微网系统中对各发电机组DC-DC装置的输入输出电压和电流进行实时监测,并进行分析和诊断对于整个网络的稳定运行起着十分重要的作用。通过无线网络节点实时检测各个机组变流装置的输入输出电压电流可进行故障监测,并将各个参数通过ZigBee协议发送给协调器,经协调器送给计算机,最终在Visual Studio2010集成开发平台上采用C#语言编程实现了对直流微网各节点数据的实时显示和监控。 在微网系统实现良好通讯的基础上,针对各可再生能源发电单元与负荷之间的多种能量供需状态,提出了能量管理优化策略。利用遗传算法,根据功率平衡条件、蓄电池的充放电约束条件和实时电价做到经济效益最大。由于环境和条件的限制,可再生能源各个时段发电的预测功率数据都是通过辐射强度预测、风速预测、光伏发电和风力发电的稳态计算模型等得到,并不是非常准确的,在以后的学习研究中,要进一步对其优化。