- 无标题文档
查看论文信息

中文题名:

 基于LabVIEW的风力发电模拟平台监控系统的研究与设计    

姓名:

 王东    

学号:

 1049731603737    

保密级别:

 公开    

论文语种:

 chi    

学科代码:

 080802    

学科名称:

 电力系统及其自动化    

学生类型:

 硕士    

学位:

 工程硕士    

学校:

 武汉理工大学    

院系:

 自动化学院    

专业:

 电气工程    

研究方向:

 电力系统及其自动化    

第一导师姓名:

 陆宁    

第一导师院系:

 武汉理工大学    

完成日期:

 2018-04-01    

答辩日期:

 2018-05-22    

中文关键词:

 风力发电实验平台 ; LabVIEW ; IEC104规约 ; 数据库    

中文摘要:

近几年来,由于环境问题的日趋严峻、能源需求的增加以及能源使用安全等问题日益突出,迫使人们在能源选择上不得不将目光从传统一次能源的使用转移到可再生能源的利用上。风能作为一种无污染且取之不尽用之不竭的可再生能源,逐渐被世界各国重视,风力发电技术正在成为全球能源利用领域的研究热点。

对风力发电技术的研究中,监控系统已经逐渐成为研究重点,如何设计出一个界面友好、操作简单、显示内容简洁明了的上位机监控平台是风力发电技术中非常重要的一环,现阶段对监控平台的研究大多是采用VB、Qt或者VC等编程软件,但这些软件在可视化程度以及可操作性上都稍逊于LabVIEW软件,因此本文提出一种利用LabVIEW软件做上位机监控界面的方案。

本文将设计一种适用于风力发电仿真系统的监控平台。该监控平台主要实现上位机与下位机之间数据和控制信号的通信功能、数据读取解析功能。根据系统组成设计出交互性良好的上位机监控界面,为了方便实验人员对历史数据的查询以及修改,本平台与数据库互连,提供数据存储及查询等功能,具体内容如下:

(1)研究IEC104协议在LabVIEW中的实现方法。

本实验系统上位机与下位机之间遵循IEC104通信规约,目前实现IEC104规约通讯主要通过C语言、C++等,较少使用LabVIEW软件,而LabVIEW软件在界面显示以及编程难易程度等方面较这些语言有着一定优势,因此本系统选择在LabVIEW平台上完成IEC104规约的通讯。首先在LabVIEW平台上编程,完成四遥信号:遥信、遥测、遥调、遥控的通信测试。再根据IEC104规约的报文格式,设计数据分析模块,对数据进行读取和解析。

(2)根据系统组成搭建基于LabVIEW软件的上位机监控界面。

根据系统需求,在上位机LabVIEW软件平台上搭建风力发电仿真系统监控界面,包括变频器及微网控制界面、风机模拟逆变器监控界面、电池管理系统BMS监控界面、双向储能变流器PCS监控界面、数据库监控界面等几部分。监控系统主要实现了对系统各组成部分在并网和离网状态下数据信息的读取与显示功能。

(3)完成上位机和数据库互访。

设计相关程序实现上位机与数据库连接,将监控平台收集到的各项数据存储进数据库,方便以后对历史数据进行查询。

实验结果表明,利用LabVIEW软件设计风力发电系统监控平台,界面友好、操作性强。该平台实现了系统运行过程中相关数据的读取和显示,达到监控目的;并实现LabVIEW与数据库的互连,弥补了LabVIEW软件本身不具备数据库功能的缺陷,加强了该平台的数据存储能力。该平台也具备较好的可扩展性,对微电网监控系统的研究具有一定的参考作用。

关键词:风力发电实验平台;LabVIEW;IEC104规约;数据库

参考文献:

[1]许彦平. 计及风电主动控制能力的电网优化调度[J]. 2013(4):4-7.

[2]2012年全球风电装机容量实现增长统计分析[R]. 2012.3.

[3]2011年全球海上风电发展现状调查分析[R]. 2011.9.

[4]李亚西, 武鑫等. 世界风力发电现状及发展趋势[J]. 太阳能学报, 2004(1): 6-7.

[5]钟伟强. 国内外风力发电简述[J]. 青海科技. 2004(2): 25-27.

[6]2017年中国风力发电行业现状及未来发展趋势分析[R]. 2017.8.

[7]王维, 王剑峰. 风力发电的现状与发展分析[J]. 黑龙江科技信息. 2014(36): 22.

[8]Zhao Xingang, Wei Yuang, Ren Lingzhi. Has the turning point of China's wind power industry really come?[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2014(10): 1413-1422.

[9]陈曦, 周峰, 郝鑫. 我国SCADA系统发展现状、挑战与建议[J]. 工业创新技术. 2015(1): 103-114.

[10]张之良, 田玉玲, 吴立文. 电力自动化远动通道监测系统的研究与实现[J]. 电力系统通信. 2005(6): 9-11.

[11]梁颖. 基于SCADA系统的大型风电机组在线状态评估及故障定位研究[D]. 华侨大学. 2013.

[12]Thomas Kumar, Parmod Chandna, Vinay K. Design, development, and commissioning of a supervisory control and data acquisition (SCADA) laboratory for research and training[J]. IEEE Transactions on Power Systems. 2004.

[13]李鸿培, 忽朝俭, 王晓鹏. 2014工业控制系统的安全研究与实践[J]. 计算机安全. 2014(5): 36-59.

[14]杨文华. 风电场监控系统现状和发展趋势综述[J]. 宁夏电力. 2011(4): 51-56.

[15]Neelakanteshwar Rao Battu, Nilanjan Senroy, A. R. Abhyankar. Effect of Capacitors on Frequency of OLTC Tap Changes in the Presence of Wind Generation[J]. International Journal of Emerging Electric Power Systems. 2015(4): 385-389.

[16]佘慎思, 杨文斌, 李春. 风力发电场SCADA系统的设计[J]. 上海电气技术. 2010(3): 39-42.

[17]刘龙启, 李银. 基于LabVIEW的以太网数据监听与通信[J]. 中国计量学院量新学院. 2012(7): 62-65.

[18]田雪, 郑敏信. 基于LabVIEW的光伏储能控制系统设计[J]. 北京航空航天大学机械工程及自动化学院. 2014(12): 53-56.

[19]祝奔奔, 万舟. 基于LabVIEW的光伏电站远程监控系统设计[J]. 昆明理工大学信息工程与自动化学院. 2017(11): 49-54.

[20]程信羲, 陈其工, 高文根. 基于LabVIEW的电能质量监测系统设计[J]. 安徽工程大学学报. 2016(2): 68-72.

[21]Zhang Yi, Zhou Shaolei, Yang Xiuxia. Analysis and Application of Virtual Instrument Technology[J]. 2004.

[22]陈锡辉, 张银鸿. LabVIEW8.20程序设计入门到精通[M]. 北京:清华大学出版社, 2007.

[23]Fernández Palop, Hernández M.A., Borrego del Pino S. LabView virtual instrument for automatic plasma diagnostic[J]. The Review of Scientific Instruments . 2004.

[24]伍星华, 王旭. 国内虚拟仪器技术的应用研究现状及展望[J]. 现代科学仪器. 2011(4): 112-116.

[25]张志利, 侯传勋, 姜毅. 仪器互联与控制技术探讨[J]. 自动化仪表. 2011(7): 1-5.

[26]Fabian Czerwinski, Lene B. Oddershede. TimeSeriesStreaming.vi : LabVIEW program for reliable data streaming of large analog time series[J]. Computer Physics Communications. 2010(2): 485-489.

[27]张玉萍, 荣见华, 付俊庆. 基于LabVIEW的网络通信技术研究[J]. 微计算机信息. 2003(4).

[28]路亚峰, 陈义军, 温新岐. 虚拟仪器技术研究现状与展望[J]. 国外电子测量技术. 2010(11): 35-37.

[29]K.N. WHITLEY, ALAN F. BLACKWELL. Visual Programming in the Wild: A Survey of LabVIEW Programmers[J]. Journal of Visual Languages and Computing. 2001(4): 435-472.

[30]张旺儿. TCP/IP协议在计算机网络中的应用[J]. 科技资讯. 2009(15): 19.

[31]罗道昆, 于浩杰. OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较[J]. 郑州航空工业管理学院学报. 2001(4): 71-73.

[32]束长宝, 于照, 张继勇. 基于TCP/IP的网络通信及其应用[J]. 微计算机信息. 2006(36): 157-159.

[33]戴在平, 刘蓉, 凌朝东. 基于LabVIEW实现网络远程通信[J]. 国外电子测量技术. 2004(S1): 62-64.

[34]Dusan Koniar, Libor Hargas, Anna Simonova. Virtual Instrumentation for Visual Inspection in Mechatronic Applications[J]. Procedia Engineering. 2014(3): 227-234.

[35]Wei Chen, Long Chen, Ming Li. Design of Power Quality Management Software Based on Virtual Instrument and Oracle[J]. School of Information Science and Technology, Xiamen University. 2013(12): 2441-2444.

[36]梁竹靓, 韩兵, 彭永. IEC60870-5-104规约在分布式电力监控系统中的应用[J]. 电力系统保护与控制. 2011(4): 124-127.

[37]陈众, 周鸿艳. IEC60870-5-104规约在配电自动化系统的应用与测试[J]. 电气技术. 2012(3): 58-61.

[38]王志平, 王博. IEC 60870-5-104传输规约格式与报文分析[J]. 电网技术. 2006(S2): 97-99.

[39]牛春霞. IEC60870-5-104的面向对象分析与站端软件的开发[D]. 华北电力大学(河北). 2005.

[40]张俊伟, 关峰, 汪文熙. 电力系统IEC104规约典型报文应用解析[J]. 电子测试. 2017(24): 33.

[41]Cheng Ning, Xu Chunlei, Xun Xiaochun. Detection Mrthod for Communication States of IEC104 Protocol of Dispatching Automation System[P]. 国外专利: WO2015007161, 2015-01-22.

[42]Fu Qincui, Liu Ziying, Fu Kejia. Implementation of IEC60870-5-104 Protocol Based on Finite State Machines[J]. Sustainable Power Generation and Supply. 2009.

[43]王惠强, 胡景春, 卢小文. 基于LabVIEW的以太网数据的传输[J]. 微计算机信息. 2008(33): 145-146.

[44]Aeidapu Mahesh, Kanwarjit Singh Sandhu, Jagilinki Venkata Rao. Optimal Sizing of Battery Energy Storage System for Smoothing Power Fluctuations of a PV/Wind Hybrid System [J]. Department of Electrical Engineering. 2017.

[45]Chien S.C, Fujiyama M, Ishida T, et al.?User interface model for microgrid systems monitoring:From user needs to design requirements[C]. Proceedings of the 5th IET International Conference on Renewable Power Generation. 2016.

[46]美国NI公司. Data Sheet and Specs[NI Manual] [Z]. 美国NI公司, 2000.

[47]Man Xiangmiao. Database Visiting Method and Application in Electronic Power Monitor System by Using LabSQL in Virtual Instrument LabVIEW[J]. Zhengzhou Institute of Aeronautical Industry Management. 2010.

[48]秘晓元, 张彦斌, 薛德庆. LabVIEW中利用LabSQL对数据库访问技术的探讨[J]. 自动化与仪器仪表. 2004(6): 3.

[49]尹仁平, 刘刚, 汪立新. LabVIEW中的数据库访问[J]. 电子测量技术. 2006(3): 51-52.

[50]金玲玲, 朱紫焱, 王喜凤. 基于SQLServer的空间数据存储器的设计与实现[J]. 微计算机信息. 2007(16): 261-263.

中图分类号:

 TM614    

馆藏号:

 TM614/3737/2018    

备注:

 403-西院分馆博硕论文库;203-余家头分馆博硕论文库    

无标题文档

   建议浏览器: 谷歌 火狐 360请用极速模式,双核浏览器请用极速模式