基于web技术的微电网远程集控系统设计
基于web技术的微电网远程集控系统设计[20191213111920]
摘 要
微电网是指在一定范围内利用可控的分布式电源，给用户提供电能的小型系统。随着地球石化资源的日益消耗，资源危机越来越成了一个重要的话题，为了解决资源危机，采用分布式微电网系统可以缓解资源危机的压力。随着网络技术的飞速发展，微电网远程集控能够与网络技术想结合，使得系统监控维护人员不必在现场监控，从而实现远程集控。
本文研究了远程微电网集控系统的基本层次模型， 对于网络技术和信息集成技术作详细讨论，提出了基于web技术的远程微电网集控系统方案。采用TCP/IP技术，B/S（浏览器/服务器）结构构建基于web技术的微电网远程集控系统。整个系统可以分为三个子系统现场智能设备层、监控层(SCADA)及远程监控层。这个系统通过用户登录浏览器访问数据库，从而实现远程集控微电网的功能。通过多次程序修改调试和数据库模拟写入读取，最终完成一个简单的基于web技术的微电网远程集控系统，能够完成一些现场数据写入，数据读取监控，记录和查询的简单功能。
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】微电网远程监控数据库技术实时动态网页交换技术智能终端通信电路
目 录
第1章 绪 论 1
1.1 选题背景与意义 1
1.2 任务与要求 2
第2章 微电网集控系统设计 2
2.1 微电网远程集控系统概述 2
2.1.1 微电网远程集控系统原理 2
2.1.2微电网发展趋势 3
2.2 微电网远程集控系统国内外研究现状 3
第3章 基于weB技术微电网集控系统 7
3.1基于web技术微电网集控系统结构及其功能要求 7
3.1.1基于web的监控系统体系结构 7
3.1.2 基于web技术的微电网集控系统功能 9
3.2基于web技术的微电网集控模式 10
3.2.1 微电网系统集控模式 10
3.2.2 C/S 与B/S模式的比较 12
第4章 远程微电网网集控系统结构设计 13
4.1系统设计原则 13
4.2 系统运行过程 14
4.2.1系统具体运行过程 14
4.3 关键技术的简介 14
4.3.1 ASP 技术 14
4.3.2 ASP中的数据库访问技术 15
4.3.3 IIS信息服务配置和设置 16
4.3.4 JSP技术 17
第5章 微电网系统软件设计 18
5.1微电网集控系统web模块软件设计 18
5.1.1 web系统登录页面的设计 18
5.1.2 web连接数据库服务器实现动态实时数据显示的设计 20
5.2微电网集控系统数据库模块 21
5.2.1 系统数据库数据表设计 21
5.2.2 数据库表单的行设计 22
5.3随机仿真函数模块的设计 23
5.3.1 随机仿真函数 23
5.3.2 实时存储数据库 25
5.3.3 系统自动检测弹窗报警和控制 26
5.4基于web技术的微电网集控系统的web发布 27
5.4.1 IIS安装与配置 27
5.4.2 发布设置 29
5.4.3 web集控发布 31
第6章 总结 34
致 谢 35
参考文献 36
附 录 37
第1章 绪 论
1.1 选题背景与意义
微电网是当今时代现代智能电网的一个重要发展方向。微电网的建设，运行，监控，维护是一个重要的课题，尤其是微电网的远程集控，使得微电网维护管理人员不必亲自到达现场而能及时了解微电网各设备运行状态和参数[4]。随着计算机技术、网路技术、控制技术的迅速发展，为基于web技术的微电网远程集控系统的实现提供了技术基础和条件；即由计算机网络连接现场风能发电机组，太阳能机组和逆变器，来实现微电网集控系统的信息采集、监控、存储，让维护人员及能看到以前只有现场监控人员才能监测到的数据[4]。通过计算机网络，使微电网现场发电设备、远程集控室，交流现场监控信息，来实现对微电网的监控，为设备维护和检修提供数据参考和校验[10]。
基于web技术的微电网远程集控系统是一个开放平台，为实现微电网系统控制系统的网络化和体系的开放性创造了必要的条件。基于Web技术的远程微电网集控技术可以提高发电系统的生产效率；可以对各监控对象进行24小时，全方位参数监控，及时发现甚至提前预测设备问题，保证发电、供电的安全；基于web的远程微电网集控技术的实现也意味着各种异地资源通过网络连接的方式，实现了资源共享[12]。总之，微电网远程集控系统向人们提供了一个更高效、更全面、更安全、更快捷的微电网监控方式。随着网络技术的飞速发展和信息化的不断推进，将web技术与传统的监控系统相结合，构建基于web的微电网集控系统是微电网发展的一个重要方向[15]。
本文以微电网系统为研究对象，在分析基于web技术远程集控系统的结构和设计方法的基础上，研究并提出对发电机组的电压、电流、功率、频率、以及各自机组自身参数进行远程集控的设计，实现现场与远程监控相结合，从而实现微电网的远程集控。
1.2 任务与要求
本课题要求设计一个基于web技术的微电网远程集控系统。基于web技术的微电网远程集控系统是以Internet为基础，对微电网信息能够进行自动采集、存储和实时发布，并能对模拟发电现场进行远程控制的应用系统，。此系统既具有实时性和可靠性，又具有信息系统的开放性和广泛性。此微电网远程集控系统除具有一般监控系统的功能外，还具信息存储、读取、查询功能。具体表现为以下几点：数据采集与存储、监控功能、控制功能、数据管理、动态web网页发布。在本设计中，数据采集与存储用随机函数仿真来完成模拟。用随机函数产生的数据来代表PLC设备从微电网现场采集的数据。
第2章 微电网集控系统设计
2.1 微电网远程集控系统概述
2.1.1 微电网远程集控系统原理
微电网远程集控就是指利用计算机通过网络实现对微电网系统的监视和控制。能够实现微电网远程监控的计算机软硬件系统称为微电网远程集控系统。微电网监控信息接入Internet，在一定条件下就可以通过Internet监视微电网并控制发电过程和现场发电设备的运行状态和各种参数，监控人员不必亲临现场，这可以节省大量人力物力。监控管理人员可以监视远程生产运行情况，并根据需要发出一定指令。
基于web技术的微电网远程集控系统可以划分为现场监控系统（智能终端），监控系统（通信模块，数据库服务器，web服务器）和客户（即浏览器）三部分。各部分分工协作，从来共同实现对微电网的远程集控。微电网远程集控系统三层模型如图1.1所示。
控制数据 状态数据
图2.1 远程监控系统模型
2.1.2微电网发展趋势
微电网已成为一些发达国家解决电力系统众多问题的一个重要辅助手段。分布式发电是21世纪电力行业发展的重要方向，随着电网中分布式发电系统数量的日益增多，尤其是基于可再生能源的并网发电装置在分布式发电系统中应用的日益广泛，随着世界科技的不断进步，当今电网的负荷越来越大，随之而来的是问题不断的增多。解决当今电力系统中存在的诸多问题已经成为研究者们头等的问题。??
长期以来，电力系统向大机组、大电网、高电压的方向发展。进入20?世纪80?年代，各种分散布置的、小容量的发电技术又开始引起人们的关注，经过20?多年的发展，分布式发电已成为一股影响电力工业未来面貌的重要力量。
2.2 微电网远程集控系统国内外研究现状
国外对于微电网的研究起步较早，在关键技术方面已取得一些突破，并在小规模微电网中得到验证，典型的微电网如图2.1。其中美国、欧洲、日本及加拿大等建设了一批示范工程，为微电网的发展提供了一些经验借鉴，成为微电网领域领先国家。目前，国外正在推动微电网发展更高电压等级、更大容量。
图2.2 微电网系统
美国CERTS最早提出了微电网的概念, 并且是众多微电网概念中最权威的一个。美国CERTS提出的微电网主要由基于电力电子技术且容量小于等于500KW的小型微电源与负荷构成,并引人了基于电力电子技术的控制方法。电力电子技术是美国CERTS微电网实现智能、灵活控制的重要支撑, 美国CERTS微电网
正是基于此形成了“即插即用” plug and play与“对等”(peer and peer)的控制思想和设计理念。美国CERTS对其微电网的主要思想及关键问题进行了描述和总结, 系统地概括了美国CERTS微电网的定义、结构、控制、保护及效益分析等一系列问题。目前, 美国CERTS微电网的初步理论研究成果已在实验
室微电网平台上得到了成功检验。由美国北部电力系统承建的Mad River微电网是美国第一个微电网示范工程, 学者们希望通过该工程进一步加深对微电网的理解, 检验微电网的建模和仿真方法、保护和控制策略以及经济效益等, 并初步形成关于微电网的管理政策和法规等, 为将来的微电网工程建立框架。
美国的微电网工程得到了美国能源部的高度重视。2003年布什总统提出了“电网现代化“grid modernization”的目标指出要将信息技术、通信技术等广泛引入电力系统实现电网的智能化。在最后出台的“Grid 2030”发展战略中美国能源部制定了美国电力系统未来几十年的研究与发展规划。微电网是其重要组成部分之一。在2006年的美国微电网会议上, 美国能源部对其今后的微电网发展计划进行了详细剖析. 从美国电网现代化角度来看, 提高重要负荷的供电可靠性、满足用户定制的多种电能质量需求、降低成本、
实现智能化将是美国微电网的发展重点。CERTS微电网中电力电子装置与众多新能源的使用与控制, 为可再生能源潜能的充分发挥及稳定、控制等问题的解决提供了新的思路。
以传统电源供电的独立电力系统也被归人微电网研究范畴, 大大扩展了美国CERTS对微电网的定义范围。基于该框架, 目前日本已在其国内建立了多个微电网工程。此外, 日本学者还提出了灵活可靠性和智能能量供给系统FRIENDS-----flexible reliability and intelligent lectrical energy delivery system, 其主要思想是在配电网中加人一些灵活交流输电系统(FACTS)装置, 利用FACTS控制器快速、灵活的控制性能, 实现对配电网能源结构的优化, 并满足用户的多种电能质量需求。目前,日本已将该系统作为其微电网的重要实现形式之一。多年来, 新能源利用一直是日本的发展重点。为此, 日本还专门成立了新能与工业技术发展组织(NEDO)统一协调国内高校、企业与国家重点实验室对新能源及其应用的研究。NEDO在微电网研究方面已取得了很多成果。日本对微电网定义的拓宽以及在此基础上所进行的控制、能源利用等研究, 为小型配电系统及基于传统电源的较大规模独立系统提供了广阔的发展空间。电力市场需求、电能安全供给及环保等角度出发, 欧洲于2005年提出“ 聪明电网”计划, 并在2006年出台该计划的技术实现方略。作为欧洲2020年及后续的电力发展目标，该计划指出未来欧洲电网需具备以下特点：
（1）灵活性。在适应未来电网变化与挑战的同时,满足用户多样化的电力需求。
（2）可接人性。使所有用户都可接人电网, 尤其是推广用户对可再生、高效、清洁能源的利用。
（3）可靠性。提高电力供应的可靠性与安全性以满足数字化时代的电力需求。
（4） 经济性。通过技术创新、能源有效管理、有序市场竞争及相关政策等提高电网的经济效益。
基于上述特点, 欧洲提出要充分利用分布式能源、智能技术、先进电力电子技术等实现集中供电与分布式发电的高效紧密结合, 并积极鼓励社会各界广泛参与电力市场, 共同推进电网发展。微电网以其智能性、能量利用多元化等特点也成为欧洲未来电网的重要组成。欧盟资助的第6个框架计划2002年-2006年名为“Advanced Architectures and Control Concepts for MORE MICROGRIDS”的项目，对微电网的设计进行进一步细化。要求微电网具有灵活可变的多种拓扑连接方式，以适应在多种运行状态下可靠性、经济性和供电电
的综合最优。目前, 欧洲已初步形成了微电网的运行、控制、保护、安全及通信等理论，并在实验室微电网平台上对这些理论进行了验证。其后续任务将集中于研究更加先进的控制策略、制定相应的标准、建立示范工程等为分布式电源与可再生能源的大规模接人及传统电网向智能电网的初步过渡做积极准备。
除美国、日本、欧洲外，加拿大、澳大利亚等国也展开了微电网研究。从各国对未来电网的发展战略和对微电网技术的研究与应用中可清楚看出, 微电网的形成与发展绝不是对传统集中式、大规模电网的革命与挑战而是代表着电力行业服务意识、能源利用意识、环保意识的一种提高与改变微电网是未来电网实现高效、环保、优质供电的一个重要手段, 是对大电网的有益补。
摘 要
微电网是指在一定范围内利用可控的分布式电源，给用户提供电能的小型系统。随着地球石化资源的日益消耗，资源危机越来越成了一个重要的话题，为了解决资源危机，采用分布式微电网系统可以缓解资源危机的压力。随着网络技术的飞速发展，微电网远程集控能够与网络技术想结合，使得系统监控维护人员不必在现场监控，从而实现远程集控。
本文研究了远程微电网集控系统的基本层次模型， 对于网络技术和信息集成技术作详细讨论，提出了基于web技术的远程微电网集控系统方案。采用TCP/IP技术，B/S（浏览器/服务器）结构构建基于web技术的微电网远程集控系统。整个系统可以分为三个子系统现场智能设备层、监控层(SCADA)及远程监控层。这个系统通过用户登录浏览器访问数据库，从而实现远程集控微电网的功能。通过多次程序修改调试和数据库模拟写入读取，最终完成一个简单的基于web技术的微电网远程集控系统，能够完成一些现场数据写入，数据读取监控，记录和查询的简单功能。
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】微电网远程监控数据库技术实时动态网页交换技术智能终端通信电路
目 录
第1章 绪 论 1
1.1 选题背景与意义 1
1.2 任务与要求 2
第2章 微电网集控系统设计 2
2.1 微电网远程集控系统概述 2
2.1.1 微电网远程集控系统原理 2
2.1.2微电网发展趋势 3
2.2 微电网远程集控系统国内外研究现状 3
第3章 基于weB技术微电网集控系统 7
3.1基于web技术微电网集控系统结构及其功能要求 7
3.1.1基于web的监控系统体系结构 7
3.1.2 基于web技术的微电网集控系统功能 9
3.2基于web技术的微电网集控模式 10
3.2.1 微电网系统集控模式 10
3.2.2 C/S 与B/S模式的比较 12
第4章 远程微电网网集控系统结构设计 13
4.1系统设计原则 13
4.2 系统运行过程 14
4.2.1系统具体运行过程 14
4.3 关键技术的简介 14
4.3.1 ASP 技术 14
4.3.2 ASP中的数据库访问技术 15
4.3.3 IIS信息服务配置和设置 16
4.3.4 JSP技术 17
第5章 微电网系统软件设计 18
5.1微电网集控系统web模块软件设计 18
5.1.1 web系统登录页面的设计 18
5.1.2 web连接数据库服务器实现动态实时数据显示的设计 20
5.2微电网集控系统数据库模块 21
5.2.1 系统数据库数据表设计 21
5.2.2 数据库表单的行设计 22
5.3随机仿真函数模块的设计 23
5.3.1 随机仿真函数 23
5.3.2 实时存储数据库 25
5.3.3 系统自动检测弹窗报警和控制 26
5.4基于web技术的微电网集控系统的web发布 27
5.4.1 IIS安装与配置 27
5.4.2 发布设置 29
5.4.3 web集控发布 31
第6章 总结 34
致 谢 35
参考文献 36
附 录 37
第1章 绪 论
1.1 选题背景与意义
微电网是当今时代现代智能电网的一个重要发展方向。微电网的建设，运行，监控，维护是一个重要的课题，尤其是微电网的远程集控，使得微电网维护管理人员不必亲自到达现场而能及时了解微电网各设备运行状态和参数[4]。随着计算机技术、网路技术、控制技术的迅速发展，为基于web技术的微电网远程集控系统的实现提供了技术基础和条件；即由计算机网络连接现场风能发电机组，太阳能机组和逆变器，来实现微电网集控系统的信息采集、监控、存储，让维护人员及能看到以前只有现场监控人员才能监测到的数据[4]。通过计算机网络，使微电网现场发电设备、远程集控室，交流现场监控信息，来实现对微电网的监控，为设备维护和检修提供数据参考和校验[10]。
基于web技术的微电网远程集控系统是一个开放平台，为实现微电网系统控制系统的网络化和体系的开放性创造了必要的条件。基于Web技术的远程微电网集控技术可以提高发电系统的生产效率；可以对各监控对象进行24小时，全方位参数监控，及时发现甚至提前预测设备问题，保证发电、供电的安全；基于web的远程微电网集控技术的实现也意味着各种异地资源通过网络连接的方式，实现了资源共享[12]。总之，微电网远程集控系统向人们提供了一个更高效、更全面、更安全、更快捷的微电网监控方式。随着网络技术的飞速发展和信息化的不断推进，将web技术与传统的监控系统相结合，构建基于web的微电网集控系统是微电网发展的一个重要方向[15]。
本文以微电网系统为研究对象，在分析基于web技术远程集控系统的结构和设计方法的基础上，研究并提出对发电机组的电压、电流、功率、频率、以及各自机组自身参数进行远程集控的设计，实现现场与远程监控相结合，从而实现微电网的远程集控。
1.2 任务与要求
本课题要求设计一个基于web技术的微电网远程集控系统。基于web技术的微电网远程集控系统是以Internet为基础，对微电网信息能够进行自动采集、存储和实时发布，并能对模拟发电现场进行远程控制的应用系统，。此系统既具有实时性和可靠性，又具有信息系统的开放性和广泛性。此微电网远程集控系统除具有一般监控系统的功能外，还具信息存储、读取、查询功能。具体表现为以下几点：数据采集与存储、监控功能、控制功能、数据管理、动态web网页发布。在本设计中，数据采集与存储用随机函数仿真来完成模拟。用随机函数产生的数据来代表PLC设备从微电网现场采集的数据。
第2章 微电网集控系统设计
2.1 微电网远程集控系统概述
2.1.1 微电网远程集控系统原理
微电网远程集控就是指利用计算机通过网络实现对微电网系统的监视和控制。能够实现微电网远程监控的计算机软硬件系统称为微电网远程集控系统。微电网监控信息接入Internet，在一定条件下就可以通过Internet监视微电网并控制发电过程和现场发电设备的运行状态和各种参数，监控人员不必亲临现场，这可以节省大量人力物力。监控管理人员可以监视远程生产运行情况，并根据需要发出一定指令。
基于web技术的微电网远程集控系统可以划分为现场监控系统（智能终端），监控系统（通信模块，数据库服务器，web服务器）和客户（即浏览器）三部分。各部分分工协作，从来共同实现对微电网的远程集控。微电网远程集控系统三层模型如图1.1所示。
控制数据 状态数据
图2.1 远程监控系统模型
2.1.2微电网发展趋势
微电网已成为一些发达国家解决电力系统众多问题的一个重要辅助手段。分布式发电是21世纪电力行业发展的重要方向，随着电网中分布式发电系统数量的日益增多，尤其是基于可再生能源的并网发电装置在分布式发电系统中应用的日益广泛，随着世界科技的不断进步，当今电网的负荷越来越大，随之而来的是问题不断的增多。解决当今电力系统中存在的诸多问题已经成为研究者们头等的问题。??
长期以来，电力系统向大机组、大电网、高电压的方向发展。进入20?世纪80?年代，各种分散布置的、小容量的发电技术又开始引起人们的关注，经过20?多年的发展，分布式发电已成为一股影响电力工业未来面貌的重要力量。
2.2 微电网远程集控系统国内外研究现状
国外对于微电网的研究起步较早，在关键技术方面已取得一些突破，并在小规模微电网中得到验证，典型的微电网如图2.1。其中美国、欧洲、日本及加拿大等建设了一批示范工程，为微电网的发展提供了一些经验借鉴，成为微电网领域领先国家。目前，国外正在推动微电网发展更高电压等级、更大容量。
图2.2 微电网系统
美国CERTS最早提出了微电网的概念, 并且是众多微电网概念中最权威的一个。美国CERTS提出的微电网主要由基于电力电子技术且容量小于等于500KW的小型微电源与负荷构成,并引人了基于电力电子技术的控制方法。电力电子技术是美国CERTS微电网实现智能、灵活控制的重要支撑, 美国CERTS微电网
正是基于此形成了“即插即用” plug and play与“对等”(peer and peer)的控制思想和设计理念。美国CERTS对其微电网的主要思想及关键问题进行了描述和总结, 系统地概括了美国CERTS微电网的定义、结构、控制、保护及效益分析等一系列问题。目前, 美国CERTS微电网的初步理论研究成果已在实验
室微电网平台上得到了成功检验。由美国北部电力系统承建的Mad River微电网是美国第一个微电网示范工程, 学者们希望通过该工程进一步加深对微电网的理解, 检验微电网的建模和仿真方法、保护和控制策略以及经济效益等, 并初步形成关于微电网的管理政策和法规等, 为将来的微电网工程建立框架。
美国的微电网工程得到了美国能源部的高度重视。2003年布什总统提出了“电网现代化“grid modernization”的目标指出要将信息技术、通信技术等广泛引入电力系统实现电网的智能化。在最后出台的“Grid 2030”发展战略中美国能源部制定了美国电力系统未来几十年的研究与发展规划。微电网是其重要组成部分之一。在2006年的美国微电网会议上, 美国能源部对其今后的微电网发展计划进行了详细剖析. 从美国电网现代化角度来看, 提高重要负荷的供电可靠性、满足用户定制的多种电能质量需求、降低成本、
实现智能化将是美国微电网的发展重点。CERTS微电网中电力电子装置与众多新能源的使用与控制, 为可再生能源潜能的充分发挥及稳定、控制等问题的解决提供了新的思路。
以传统电源供电的独立电力系统也被归人微电网研究范畴, 大大扩展了美国CERTS对微电网的定义范围。基于该框架, 目前日本已在其国内建立了多个微电网工程。此外, 日本学者还提出了灵活可靠性和智能能量供给系统FRIENDS-----flexible reliability and intelligent lectrical energy delivery system, 其主要思想是在配电网中加人一些灵活交流输电系统(FACTS)装置, 利用FACTS控制器快速、灵活的控制性能, 实现对配电网能源结构的优化, 并满足用户的多种电能质量需求。目前,日本已将该系统作为其微电网的重要实现形式之一。多年来, 新能源利用一直是日本的发展重点。为此, 日本还专门成立了新能与工业技术发展组织(NEDO)统一协调国内高校、企业与国家重点实验室对新能源及其应用的研究。NEDO在微电网研究方面已取得了很多成果。日本对微电网定义的拓宽以及在此基础上所进行的控制、能源利用等研究, 为小型配电系统及基于传统电源的较大规模独立系统提供了广阔的发展空间。电力市场需求、电能安全供给及环保等角度出发, 欧洲于2005年提出“ 聪明电网”计划, 并在2006年出台该计划的技术实现方略。作为欧洲2020年及后续的电力发展目标，该计划指出未来欧洲电网需具备以下特点：
（1）灵活性。在适应未来电网变化与挑战的同时,满足用户多样化的电力需求。
（2）可接人性。使所有用户都可接人电网, 尤其是推广用户对可再生、高效、清洁能源的利用。
（3）可靠性。提高电力供应的可靠性与安全性以满足数字化时代的电力需求。
（4） 经济性。通过技术创新、能源有效管理、有序市场竞争及相关政策等提高电网的经济效益。
基于上述特点, 欧洲提出要充分利用分布式能源、智能技术、先进电力电子技术等实现集中供电与分布式发电的高效紧密结合, 并积极鼓励社会各界广泛参与电力市场, 共同推进电网发展。微电网以其智能性、能量利用多元化等特点也成为欧洲未来电网的重要组成。欧盟资助的第6个框架计划2002年-2006年名为“Advanced Architectures and Control Concepts for MORE MICROGRIDS”的项目，对微电网的设计进行进一步细化。要求微电网具有灵活可变的多种拓扑连接方式，以适应在多种运行状态下可靠性、经济性和供电电
的综合最优。目前, 欧洲已初步形成了微电网的运行、控制、保护、安全及通信等理论，并在实验室微电网平台上对这些理论进行了验证。其后续任务将集中于研究更加先进的控制策略、制定相应的标准、建立示范工程等为分布式电源与可再生能源的大规模接人及传统电网向智能电网的初步过渡做积极准备。
除美国、日本、欧洲外，加拿大、澳大利亚等国也展开了微电网研究。从各国对未来电网的发展战略和对微电网技术的研究与应用中可清楚看出, 微电网的形成与发展绝不是对传统集中式、大规模电网的革命与挑战而是代表着电力行业服务意识、能源利用意识、环保意识的一种提高与改变微电网是未来电网实现高效、环保、优质供电的一个重要手段, 是对大电网的有益补。
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