基于互联网的光伏智能电网系统监测与保护外文翻译资料

 2022-11-22 11:37:49

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基于互联网的光伏智能电网系统监测与保护

Sholeh Hadi Pramono
Department of Electrical Engineering
Brawijaya University
Jl. Veteran Malang 65145
sholehpramono@ub.ac.id
Sapriesty Nainy Sari
Department of Electrical Engineering
Brawijaya University
Jl. Veteran Malang 65145
nainy sari@ub.ac.id
Eka Maulana
Department of Electrical Engineering
Brawijaya University
Jl. Veteran Malang 65145
ekamaulana@ub.ac.i

摘要 - 基于光伏发电的智能电网系统的设计是为了提高能源使用。 因此，对能够执行电力使用保护和监控的工具的需求应该得到最佳管理。 该系统能够使用电流和电压传感器监测负载上的电流和电压，然后将数据转换为功率（P）。 该系统还能够对负载执行电源保护，如果由电源供电的电源超过了该保护系统负载的电源规格，则负载将从电源断开。 在这项研究中使用的监测和保护机制使用无线通信互联网与ESP 8266 WiFi模块，使系统可通过网站访问。 该工具能够读取高达5A的电流变化，电流表误差读数为2.4％，电压变化达到30V，电压表读数误差为0.073％。 微控制器上读取的数据将存储在存储卡如数据记录器中，并且发送数据到Web服务器中来监控相关设备。 该系统中使用继电器作为保护装置，继电器具有54 ns的切换响应速度。 该系统可用于基于物联网（IoT）的未来智能电网的控制和保护机制。

关键词 - 监控系统，微型智能电网，电网保护，物联网

  1. 绪论

随着科技，工业和信息的快速发展，印度尼西亚的电力能源需求日益增加，并成为人们日常需求的组成部分。但是由作为政府指定的管理印度尼西亚电力问题的管理机构PT.PLN（Persero）实施电力供应 ，至今仍不能满足社会对电能整体的要求[1]。 印度尼西亚太阳能的潜力非常大，约为4.8kWh/m2/day，相当于112,000 GWp，但被使用的仅有约10 MWp。 目前，政府已经发布了太阳能利用路线图，期望太阳能发电装机容量在2025年达到0.87GW大约50MW /年。

利用智能电网技术模型[2]、可再生能源资源、可再生能源在印度尼西亚利用太阳能转换[3] - [7]转化为电 能，以提高电力使用效率并建立微型发电机系统。 除了使用太阳能电池之外，构建微型系统还可以使用风力涡轮机。在沿线和大的地理区域实时监控和显示电力系统组件和性能，帮助运营商了解并优化智能电网系统组件的行为和性能[8]。同样，当地（布拉维加亚大学）每年的电能消耗量不断增加，这种增加可能是由于使用电能和使用电力设备不足造成的。

电气保护系统通常由若干组件组成，这些

图1.基于PV的智能电网监测和保护体系结构

组件设计用于识别电力系统的状况，并处理从这些系统获得的信息，如电流，电压或功率[9]。 微电网是一种利用多种能源作为电能来源的分布式发电系统，包括可再生能源，微电网可以连接到电网（配电网络）或独立工作并且远程监控[10]，[11]。 本文通过thingspeak.com网络服务描述了基于互联网的光伏电网监控系统的实验方法。测量数据在直接测试和记录的基于互联网的数据之间进行比较。

  1. 实现方法
  2. 系统基本设计

系统框图如图1所示。可以看到，图1显示了由多个节点组成的系统框图。 每个节点由光伏组、能量存储、可充电控制、无线传感器模块、保护模块和数据监控中心组成。 一个节点中包含的系统协调和受控机制如图2所示。每个节点的功能框图如图3所示。系统框图的描述如下：

    • 电源是用于在节点之间输送电力DC的电线。
    • 电流传感器和电压传感器所测得的数据通过电路传输由微控制器处理控制。
    • ATmega328P用作数据处理器。
    • LCD-M1632是用于显示获得的通过每个节点上的电流，电压和功率值的传感器数据。
    • 微控制器读取的任何传感器数据都将存储在存储卡上。
    • ESP8266允许我们使用已提供的Web服务监视传感器。
    • 中继作为DC网络保护。

图2.数据传输机制的设计

图3.功能节点框图

  1. 电流传感器电路设计

电流传感器电路设计是利用负载传感器ACS750测量每个节点上的电流。图4显示了微控制器的电流传感器电路原理图。

  1. 电压传感器电路设计

电压传感器电路的设计是利用分压器原理来测量传感器节点中的电压。电压传感器电路如图5所示。

  1. 软件设计

该软件是根据监控过程的功能设计而成的。该软件是根据监控过程的功能而设计的。 然后使用C语言和编译器将已设计的设计和参数应用于328p的Arduino Uno微控制器模块程序。处理过电保护的一般流程图如图6所示。

  1. 测量方法

测量是通过测量电能的电流，电压和功率以及传感器数据和测量的数字万用表来执行的。 计算两个不同的值以获得错误值。 当测量过程进行时，存储在SD卡存储器中的数据将被存储，并用于验证网络报告中的结果数据。 测量值将在thingspeak网络服务和 thingview 应用程序上进行监控。

图4.电流传感器电路原理图

图5.电压传感器电路原理图

  1. 结果
  2. 电流测量

电流传感器用于测量灯负载电源的电流。 用电源供应的电源进行三次测量。 测试结果如表1所示。测试电流传感器电路产生2.4％的平均误差，测量和计算之间的最大差异是0.093V。

用于测量一系列灯泡形式的负载电流的电流传感器电路测试已完成三次。 表II列出了电流传感器电路的读数。 测试电路电流传感器使用安培表提供的结果平均误差为2.529％，最大差异为0.08A。

图6.保护过程流程图

表I电流传感器数

当前

(A)

电压

计算（V））

电压平均值

测量（V）

Delta V

(V)

错误

(%)

0.81

2.649

2.742

0.093

3.511

1.25

2.731

2.814

0.083

3.039

2.12

2.892

2.971

0.079

2.732

2.41

2.946

3.022

0.076

2.579

3.03

3.061

3.133

0.072

2.352

3.52

3.151

3.22

0.069

2.189

3.97

3.224

3.292

0.068

2.109

4.19

3.275

3.339

0.064

1.954

4.54

3.339

3.401

0.062

1.857

5.14

3.451

3.509

0.058

1.681

平均错误（％）

2.4
  1. 电压传感器测试

电路电压传感器用于测量电源产生的电压。 电源电压限制在0-30伏的电压范围，并被视为电压传感器电路输入电压转换成可由微控制器处理的ADC输入电压。测量进行了三次。电压传感器电路的测试结果如表3所示。测试电压传感器电路产生了0.073％的平均误差。这是由于执行测量时电源电压发生变化以及理论和实践中使用的组件的值不同。

表二用微控制器测量电流传感器

当前

MEAS。（A）

目前uC

阅读（A））

Delta V

(A)

错误

(%)

0.81

0.76

0.05

6.173

1.25

1.19

0.06

4.8

2.12

2.04

0.08

3.774

2.41

2.33

0.08

3.319

3.03

2.98

0.05

1.65

3.52

3.47

0.05

1.42

3.97

3.91

0.06

1.511

4.19

4.15

0.04

0.955

4.54

4.49

0.05

1.101

5.14

5.11

0.03

0.584

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