基于DPWS的光伏微网分布式监控架构与智能服务方法

摘要

当前，在实现经济、社会和环境可持续发展的目标下，以太阳能、风能为代表的绿色分布式能源正得到越来越多的重视。微网作为分布式能源一种高效的利用平台，它弥补了大电网系统的缺点，并以其可靠、灵活、环保正在得到越来越多的国家研究利用。
　　未来的微网应该是一个集智能性和安全性为一体的网络化系统，但目前的微网系统中还存在一些问题，比如缺乏对动态特性的支持、专用的通讯协议和安全性差等。设备网络服务框架(Device Profile of Web Service，DPWS)是新一代的即插即用中间件，它可以提高设备的自适应性和灵活性，实现设备的动态发现和对各种参数状态实的时监控，因此，本文提出了基于DPWS的为分布式微网监控架构，并详细分析实现了其在微网中的应用，提高了微网的智能性。主要工作和成果如下:
　　(1)在了解当前微网监控中存在的动态适应性不足、专用协议壁垒的基础上，提出了将DPWS中间件应用于微网系统中以提高设备的智能性，阐述了一种基于DPWS中间件的微网分布式监控网络架构和三层服务方法。
　　(2)搭建了开发环境，设计并实现了基于DPWS中间件的两个关键模块:设备端和控制端。在设备端通过设备服务实现了对设备信息的管理和托管服务的寄宿;通过托管服务实现了对设备功能的Web服务化。在控制端通过服务存根的实现得到了调用设备服务的方法，通过响应消息处理框架实现了对服务和事件响应的处理原型。
　　(3)设计实现了设备服务发现和事件功能，通过这两部分分别实现了设备服务的自主发现和事件发布/订阅机制，提高了系统对于设备动态变化的响应能力和设备之间数据传递的松散耦合性。
　　(4)搭建了微网系统的并网仿真模型，建立了基于客户/服务模型的数据交互模块，将仿真模型和设备端数据服务联系在一起。最后通过仿真实验对系统中的几个关键数据进行了实时监控，结果表明该系统的自适应性和松散耦合性能够很好的满足微网系统的动态性和实时性要求，实现了设备的“即插即用”。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 微网的结构和特征

1．3 微网技术研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内微网研究现状

1．4 微网监控技术以及研究现状

1．4．1 监控系统概念和特点

1．4．2 微网监控技术研究现状

1．4．3 监控网络服务和协议

1．5 研究技术路线

第2章 DPWS与分布式微网监控构架

2．1 DPWS技术概述

2．1．1 DPWS协议栈

2．2 DPWS实现原理

2．3 DPWS微网监控架构与服务

2．3．1 DPWS系统网络架构

2．3．2 系统层次服务

2．4 本章小结

第3章 关键模块设计与开发

3．1 开发环境搭建

3．2 设备结点的设计和开发

3．2．1 设备模型的设计和开发

3．2．2 托管服务的设计和开发

3．3 控制结点的设计和开发

3．3．1 控制结点设备模型

3．3．2 服务调用存根和调用处理框架的实现

3．4 本章小结

第4章 自适应服务方法

4．1 结点数据交互

4．1．1 端点引用和消息绑定

4．1．2 设备数据交互

4．2 设备服务的发现

4．2．1 服务发现模式

4．2．2 设备端运行流程

4．2．2 控制端服务发现

4．3 事件订阅服务

4．3．1 事件发布／订阅模型

4．3．2 事件源的定义和实现

4．3．2 事件的订阅

4．4 本章小结

第5章 仿真和实验验证

5．1 光伏发电建模

5．1．1 光伏电池数学模型

5．1．2 光伏电池的仿真建模

5．1．3 光伏电池的最大功率跟踪

5．1．4 光伏并网模型

5．2 风力发电机的建模

5．2．1 并网风力发电机构成和原理

5．2．2 并网型风力发电机的分类

5．2．3 双馈型异步风力发电机模型

5．2．4 双馈风力发电机的并网

5．3 蓄电池的建模

5．3．1 蓄电池关键参数

5．3．2 蓄电池仿真模型

5．3．3 蓄电池的并网

5．4 微网系统的建模

5．5 Simulink与VC++的通信

5．5．1 S-函数编程框架

5．5．2 数据通讯设计模型

5．6 仿真实验验证

5．6．1 设备功能模块划分

5．6．1 仿真验证

5．7 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目及成果