Microprocessor-based system of the energy transmission process optimization by photovoltaic power plants in the grid

Abstract

Розроблено мікропроцесорну систему керування на основі математичної оптимізаційної моделі із застосуванням апарату нечітких множин. Мікропроцесорна оптимізаційна система передбачає поєднання інтелектуального блока керування, робочої станції оператора, локальної метеостанції та інвертора інтелектуальної електричної мережі (Smart Grid). Обмін даними здійснювався за стандартними протоколами та інтерфейсами передавання даних. Інтелектуальний блок керування запропоновано реалізувати на базі мікроконтролера PIC32MZ виробництва компанії Microchip на основі ядра MIPS microAptiv UP. Концепція керування полягає в такому: інтелектуальний блок збирає інформацію від локальної метеостанції щодо температури, кількості сонячної радіації та вологості повітря. Від Smart Grid інтелектуальний блок отримує дані про рівень напруги. У результаті оброблення отриманої інформації блок керування надсилає керувальний сигнал на інвертор фотоелектричної станції та надсилає необхідну інформацію на робочу станцію оператора. У роботі наведено розроблену принципову схему та елементну базу, алгоритм роботи інтелектуального блока мікропроцесорної оптимізаційної системи за математичною оптимізаційною моделлю із застосуванням апарату нечітких множин. Оскільки систему реалізовано на сучасній елементній базі, це дає змогу легко інтегрувати її в наявні системи керування фотоелектричними станціями та системи Smart Grid. Застосування запропонованої системи дасть змогу підвищити ефективність передавання електричної енергії фотоелектричними станціями в мережу та забезпечить підтримання балансової стійкості енергосистеми.

Microprocessor control system, based on mathematical optimization model, applying fuzzy sets tools was developed. Microprocessor optimization system is provided to combine intelligent control unit, operator workstation, local meteostation and smart grid invertor. Data exchange was carried out by the standard protocols and data transfer interfaces. Intelligent control unit is suggested to realize on the base of the microcontroller PIC32MZ, manufactured by microchip company, on the base of the core MIPS microAptiv UP. The concept of control is the following: intelligent unit colects the information from the local meteostation, regarding the temperature, amount of solar radiation and air humidity. From the Smart grid the intelligent unit obtains the data concerning the voltage level. As a result of processing the obtained information control unit sends the control signal to the inverter of the photovoltaic power plant and sends the necessary information to the operator workstation. The paper contains the developed circuit diagram and element base, the algorithm of he intelligent unit of microprocessor optimization system operation according to mathematical optimization model, using fuzzy sets tool. As the system is realized on modern element base, this enables to integrate it easily in the existing control systems of photovoltaic power plants and Smart grid systems. The application of the proposed system will enable to improve the efficiency of electric energy transmission by the photovoltaic power plants in the grid and will provide the maintaining of the balance stability of energy system.