中国储能网讯：本文介绍了一种兆瓦级微电网并离网切换暂态监测系统的研究内容，本暂态监控系统接收数据，采用高效算法将数据拼接、组合，处理为实际的波形信息，然后将波形绘制到PC机屏幕中。使用者通过PC机接入了互联网，使暂态监控系统连接微电网系统，实现波形查看。该发明内容是由国网河南省电力公司周口工供电公司提出，发明人：田冯。

本发明公开了一种兆瓦级微电网并离网切换暂态监测系统，包括依次连接的连接监测模块、数据分析模块、波形绘制模块以及UI显示模块，数据分析模块包括依次连接的数据接收校验模块、数据转换模块与坐标转换模块，数据接收校验模块与连接监测模块连接，坐标转换模块与波形绘制模块连接。本发明通过网络远距离对微电网的各项数据实时监控，绘制重要暂态过程量的实时波形，实现精准控制。本暂态监控系统接收数据，采用高效算法将数据拼接、组合，处理为实际的波形信息，然后将波形绘制到PC机屏幕中。使用者通过PC机接入了互联网，使暂态监控系统连接微电网系统，实现波形查看。

背景技术

微电网(micro-grid或microgrid)，也称为微网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。

随着我国电力系统规模的不断增大、全国电网系统互联性的不断增加，以及电力消费多元化等因素影响，我国电力系统面临越来越高的安全和可靠性压力。而微电网是缓解目前电网压力的有效措施，主要是由于微电网具有对大电网削峰填谷的作用，能提升大电网的安全稳定性。微电网还可以有效识别终端用户的用电需求和网内电力供应，通过对

电力信息的智能分析，实现电力资源的优化配置，减少浪费。同时网内分布式电源离终端用户非常近，不需要经过长距离高压输送线路，线损低，从而达到提高电力利用效率的目的。

在微电网系统中，关键技术在于快速实现并离网的无缝切换，而微网暂态是指由于并离网状态发生变化，经过从离网稳定状态进入到并网稳定状态，这个过渡过程称为"暂态"。暂态过程中微电网各个关键参数的实时波形是检验微电网并离网切换质量的关键指标。

发明简要介绍

1 .一种兆瓦级微电网并离网切换暂态监测系统，其特征在于：包括依次连接的连接监测模块、数据分析模块、波形绘制模块以及UI显示模块，数据分析模块包括依次连接的数据接收校验模块、数据转换模块与坐标转换模块，数据接收校验模块与连接监测模块连接，坐标转换模块与波形绘制模块连接。

2.根据权利要求1所述的兆瓦级微电网并离网切换暂态监测系统，其特征在于：所述的连接监测模块采用线程方式实现，建立并维持一个TCP连接，通过互联网接受微电网传送的实时数据，实时监测TCP连接的通信状态，连接监测模块将一个周期波形分开传送至数据接收校验模块，每包数据包含半个周期波形的实际波形数据。

3.根据权利要求1所述的兆瓦级微电网并离网切换暂态监测系统，其特征在于：所述的数据接收校验模块采用CRC16校验，对连接监测模块传送的数据进行校验，CRC校验码设置在每包数据包的最后两个字节中，根据波形通道组合算法对除去CRC校验码的每包数据包进行校验，将校验后的波形通道数据传送至数据转换模块。

4.根据权利要求3所述的兆瓦级微电网并离网切换暂态监测系统，其特征在于：所述的波形通道组合算法是先将收到的数据包前11个字节去除掉，每个周期波形的实际波形数据分成第一数据包和第二数据包进行传输，第一数据包和第二数据包中分别包含4个数据通道，根据绘制数据通道的需求选择，从第一数据包中取出选定的数据通道上半部分，再从第二数据包中取出选定的数据通道下半部分，再将第一数据包的数据通道上半部分和第二数据包的数据通道下半部分组合成一个周期内的波形通道数据，如此循环取出波形通道数据。

5.根据权利要求1所述的兆瓦级微电网并离网切换暂态监测系统，其特征在于：所述的数据转换模块将波形通道数据内的两个8位16进制数据转换为两个8位数据进行高低位拼接而成的实际值，并将实际值传送至坐标转换模块，然后将实际值转化为十进制数据，存储在参数数组中。

6.根据权利要求1所述的兆瓦级微电网并离网切换暂态监测系统，其特征在于：所述的坐标转换模块将实际值转换为屏幕坐标系下的数值，实际值根据屏幕的像素点、坐标系方向、放大倍数转化为屏幕上的x、y坐标值，转化公式为(5*x ,())，

其中a为实际波形数据，

X为屏幕x坐标值，

Y为屏幕y坐标值，

M为放大倍数，

(x、y)坐标值构成的点为屏幕上绘制的位置，并将其传送至波形绘制模块。

7 .根据权利要求1所述的兆瓦级微电网并离网切换暂态监测系统，其特征在于：所述的波形绘制模块对波形进行绘制，并将波形显示在屏幕上;本模块根据获取到(x、y)坐标值构成的点，按照顺序进行描点，用曲线连接所有的像素点，得到波形数据，并显示波形;再通过线程实现方式，每隔20ms对点阵进行刷新，再次绘制并刷新显示在屏幕上，绘制实时波形。

8.根据权利要求1所述的兆瓦级微电网并离网切换暂态监测系统，其特征在于：所述的UI显示模块对波形显示区域以及波形数据的样式、比例进行控制，UI显示模块绘制一个1200*740范围的矩形空间作为波形显示区域，并在波形显示区域上绘制横坐标线、纵坐标线以及坐标值，再将波形数据渲染成A、B、C三相颜色。

发明内容

本发明为解决了现有的技术问题，而提供一种兆瓦级微电网并离网切换暂态监测系统。

本发明为解决现有技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

本发明的兆瓦级微电网并离网切换暂态监测系统，包括依次连接的连接监测模块、数据分析模块、波形绘制模块以及UI显示模块，数据分析模块包括依次连接的数据接收校验模块、数据转换模块与坐标转换模块，数据接收校验模块与连接监测模块连接，坐标转换模块与波形绘制模块连接。

所述的连接监测模块采用线程方式实现，建立并维持一个TCP连接，通过互联网接受微电网传送的实时数据，实时监测TCP连接的通信状态，连接监测模块将一个周期波形分开传送至数据接收校验模块，每包数据包含半个周期波形的实际波形数据。

所述的数据接收校验模块采用CRC16校验，对连接监测模块传送的数据进行校验，CRC校验码设置在每包数据包的最后两个字节中，根据波形通道组合算法对除去CRC校验码的每包数据包进行校验，将校验后的波形通道数据传送至数据转换模块。

所述的波形通道组合算法是先将收到的数据包前11个字节去除掉，每个周期波形的实际波形数据分成第一数据包和第二数据包进行传输，第一数据包和第二数据包中分别包含4个数据通道，根据绘制数据通道的需求选择，从第一数据包中取出选定的数据通道上半部分，再从第二数据包中取出选定的数据通道下半部分，再将第一数据包的数据通道上半部分和第二数据包的数据通道下半部分组合成一个周期内的波形通道数据，如此循环取出波形通道数据。

所述的数据转换模块将波形通道数据内的两个8位16进制数据转换为两个8位数据进行高低位拼接而成的实际值，并将实际值传送至坐标转换模块，然后将实际值转化为十进制数据，存储在参数数组中。

所述的坐标转换模块将实际值转换为屏幕坐标系下的数值，实际值根据屏幕的像素点、坐标系方向、放大倍数转化为屏幕上的x、y坐标值，转化公式为(5*x,())，

其中a为实际波形数据，

X为屏幕x坐标值，

Y为屏幕y坐标值，

M为放大倍数，

(x、y)坐标值构成的点为屏幕上绘制的位置，并将其传送至波形绘制模块。

所述的波形绘制模块对波形进行绘制，并将波形显示在屏幕上;本模块根据获取到(x、y)坐标值构成的点，按照顺序进行描点，用曲线连接所有的像素点，得到波形数据，并显示波形;再通过线程实现方式，每隔20ms对点阵进行刷新，再次绘制并刷新显示在屏幕上，绘制实时波形。

所述的UI显示模块对波形显示区域以及波形数据的样式、比例进行控制，UI显示模块绘制一个1200*740范围的矩形空间作为波形显示区域，并在波形显示区域上绘制横坐标线、纵坐标线以及坐标值，再将波形数据渲染成A、B、C三相颜色。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明通过网络远距离对微电网的各项数据实时监控，绘制重要暂态过程量的实时波形，实现精准控制。本暂态监控系统接收数据，采用高效算法将数据拼接、组合，处理为实际的波形信息，然后将波形绘制到PC机屏幕中。使用者通过PC机接入了互联网，使暂态监控系统连接微电网系统，实现波形查看。并且由于数据为微电网系统各个部分的瞬时值，对于精准控制、无缝切换有重大意义。同时，实时波形也可以作为微电网系统运行状态的判断依据。

具体实施方式

以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明。

如图1所示，本发明的兆瓦级微电网并离网切换暂态监测系统，包括依次连接的连接监测模块、数据分析模块、波形绘制模块以及UI显示模块，数据分析模块包括依次连接的数据接收校验模块、数据转换模块与坐标转换模块，数据接收校验模块与连接监测模块连接，坐标转换模块与波形绘制模块连接。

所述的连接监测模块采用线程方式实现，建立并维持一个TCP连接，通过互联网接受微电网传送的实时数据，实时监测TCP连接的通信状态，连接监测模块将一个周期波形分开传送至数据接收校验模块，每包数据包含半个周期波形的实际波形数据。

所述的数据接收校验模块采用CRC16校验，对连接监测模块传送的数据进行校验，CRC校验码设置在每包数据包的最后两个字节中，根据波形通道组合算法对除去CRC校验码的每包数据包进行校验，将校验后的波形通道数据传送至数据转换模块。

所述的波形通道组合算法是先将收到的数据包前11个字节去除掉，每个周期波形的实际波形数据分成第一数据包和第二数据包进行传输，第一数据包和第二数据包中分别包含4个数据通道，根据绘制数据通道的需求选择，从第一数据包中取出选定的数据通道上半部分，再从第二数据包中取出选定的数据通道下半部分，再将第一数据包的数据通道上半部分和第二数据包的数据通道下半部分组合成一个周期内的波形通道数据，如此循环取出波形通道数据。

所述的数据转换模块将波形通道数据内的两个8位16进制数据转换为两个8位数据进行高低位拼接而成的实际值，并将实际值传送至坐标转换模块，然后将实际值转化为十进制数据，存储在参数数组中。

所述的坐标转换模块将实际值转换为屏幕坐标系下的数值，实际值根据屏幕的像素点、坐标系方向、放大倍数转化为屏幕上的x、y坐标值，转化公式为(5*x,(））

其中a为实际波形数据，

X为屏幕x坐标值，

Y为屏幕y坐标值，

M为放大倍数，

(x、y)坐标值构成的点为屏幕上绘制的位置，并将其传送至波形绘制模块。

所述的波形绘制模块对波形进行绘制，并将波形显示在屏幕上;本模块根据获取到(x、y)坐标值构成的点，按照顺序进行描点，用曲线连接所有的像素点，得到波形数据，并显示波形;再通过线程实现方式，每隔20ms对点阵进行刷新，再次绘制并刷新显示在屏幕上，绘制实时波形。

所述的UI显示模块对波形显示区域以及波形数据的样式、比例进行控制，UI显示模块绘制一个1200*740范围的矩形空间作为波形显示区域，并在波形显示区域上绘制横坐标线、纵坐标线以及坐标值，再将波形数据渲染成A、B、C三相颜色。

如图2所示，用户根据微电网并离网切换时暂态监控的需求，选择查看某个性能波形，如微网三相电压的性能波形，暂态监控系统根据选择，组织出询问报文，该报文包括：询问序号、波形通道数、波形通道列表，CRC数据校验等信息。将询问信息发送至微电网系统，微电网系统返回包含波形信息的报文数据，暂态监控系统再根据上述模块的各个过程完成波形绘制显示功能，对微电网并离网切换的暂态过程完成直观监控。暂态监控系统支持电网三相电压、电流实时波形，微电网三相电压、电流实时波形，负载三相电压电流实时波形，负载功率实时波形等过程量的查看，支持实时数据刷新功能。同时，使用暂态监控系统可以免去到现场，使用示波器测量波形等繁琐而危险的工作。

本发明通过网络远距离对微电网的各项数据实时监控，绘制重要暂态过程量的实时波形，实现精准控制，实时监测微电网并离网切换的暂态过程中波形的畸变等现象。本暂态监控系统接收数据，采用高效算法将数据拼接、组合，处理为实际的波形信息，然后将波形绘制到PC机屏幕中。使用者通过PC机接入了互联网，使暂态监控系统连接微电网系统，实现波形查看。并且由于数据为微电网系统各个部分的瞬时值，对于精准控制、无缝切换有重大意义。同时，实时波形也可以作为微电网系统运行状态的判断依据。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。