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圖1. 由TERI開發的SMG系統的完整單線圖
"使用NI平臺開發的SMG系統，具有高可靠性和高兼容性，該方案實現了一個優化使用分布式能源的平臺，同時可以提高農村電力系統的性能，因此對于提升國家電力行業的技術能力至關重要。"
挑戰:
對于印度國家戰略層面來說，作為高能耗的新興經濟體，加強其能源的安全性和獲取途徑，與高效率、智能化地發電同樣重要。
解決方案:
利用最先進的電力電子設備作為驅動，同時利用基于NI CompactRIO硬件和NI LabVIEW系統設計軟件所提供的超高速數字技術進行控制，開發印度第一個智能微型電網系統（Smart mini grid, SMG），以確保整個電力系統具有更高度的靈活性、可靠性、效率及安全性。
為了應對公用事業的變化和挑戰，在印度，許多公用事業公司正在計劃實施智能電網技術。SMG系統是智能電網中的子系統，通常被定義為智能配電網絡，在11KV以下運行，并向社區提供電力。它由各種各樣的分布式能源（Distributed energy resources, DER）所供給，其中包括小型、傳統的發電機，例如柴油發電機，以及一系列可再生發電機，例如微型水力、風力發電機、生物發電和太陽能光伏發電等。SMG能夠連接到傳統公用電網，也能孤立存在，只為本地負載供電。SMG是一個數字信息和通信技術（Information and communication technology, ICT）的具體應用，它采用先進的傳感、通信和控制技術，以優化發電、輸送電，并最終應用于微型電網域中。SMG提供電網的動態通信和平衡，從而減少損失并提高電網的穩定性。
SMG的優勢
SMG的優勢如下：
· 促進需求方面的管理和響應
· 減少電網斷電，并提升電網的可靠性、效率和安全性
· 減少碳的排放量，并最大限度地減少化石燃料的消耗
· 為客戶提供更好的自主權，管理他們的用電需求
TERI在SMG系統中的首創
在亞洲太平洋伙伴關系計劃的贊助下，TERI向新能源和可再生能源部門提交了一份提案，聯邦科學與工業研究組織向澳大利亞環境、水、遺產以及藝術部門聯邦提交了一份提案，意在獲得基金來開發和驗證基于分布式發電的SMG系統，以及適用于印度地區并可促進SMG在印度部署的控制技術。為了優化多種發電資源以及需要服務的不同負載，TERI設計并開發了SMG系統。該系統是在印度哈里亞納邦的TERI Retreat小區的的研究所完成的。
TERI SMG模型的特性
TERI SMG 模型包括如下特性：
· 集成了多個DER的輪換和預測
· 集中控制（智能調度控制器），實現資源優化和需求管理
· 起始負載的優先級排序——總負載被分為關鍵的、主要的和次要的負載
· 使用LabVIEW系統設計軟件進行數據采集以及控制命令的發送和接收，從而實現集成式、高速、基于FPGA的數字化通信
· 通過安裝的傳感器，完成實時的數據采集以及針對多種電氣、氣象以及物理參數的監測
· 通過系統組件的自動連接/斷開，最小化斷電影響，并快速響應電網波動
TERI SMG系統還集成了下面的DER：
· 10.5 kWP太陽能光伏（基于晶體硅的太陽能模塊）系統，安裝在TERI Retreat小區北樓的屋頂
· 2 kWP太陽能光伏（基于晶體硅的太陽能模塊）系統，安裝在Biomass Gasifier大樓的屋頂
· 1 kWP基于薄膜的太陽能光伏系統，位于TERI Retreat 南樓的屋頂上
· 3.3 kW風力發電機（Wind turbine generator, WTG）
· Biomass Gasifier 大樓中的100 kW生物氣化爐（木質的）系統
· 48 V, 600 Ah的電池組，用于能量儲存
· 柴油發電機和公用電網
TERI Retreat是一個多設施復合體住宅區，裝備有許多現代的設施，其中包括會議大廳、公共及住宅場所、實驗室以及運動場。綜合設施電力需求的變化大小取決于季節、住宅樓的使用率、舉辦會議的數量以及一些其它因素。
使用CompactRIO和LabVIEW開發智能調度控制器
使用NI C系列模塊進行數據記錄
表1 電氣參數的測量
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測量參數
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輸出信號
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NI C 系列模塊
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太陽能光伏
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一串DC 電流, 電壓
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NI 9227 (電流), NI 9225 (電壓)
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電池
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DC電流, 電壓
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NI 9227 (電流), NI 9225 (電壓)
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風力發電機
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相電流, 電壓
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NI 9227 (電流), NI 9225 (電壓)
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生物氣化爐
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相電流, 電壓
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NI 9227 (電流), NI 9225 (電壓)
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負載功耗
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AC 電流, 電壓
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NI 9227 (電流), NI 9225 (電壓)
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電網電力
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AC電流, 電壓
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NI 9227 (電流), NI 9225 (電壓)
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變頻器
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AC電流, 電壓
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NI 9227 (電流), NI 9225 (電壓)
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表2 氣象/物理參數的測量
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測量參數
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典型的傳感器
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典型的信號
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NI C 系列模塊
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總日照輻射
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日射強度計
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模擬電壓
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NI 9205
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風速
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風速計
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脈沖序列
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NI 9205
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風向
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風速計
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模擬電阻
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NI 9205
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環境溫度
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熱電偶
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模擬電壓
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NI 9211
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模塊溫度
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熱電偶
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模擬電壓
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NI 9211
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電池溫度
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熱電偶
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模擬電壓
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NI 9211
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室內和室外濕度
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相對濕度傳感器
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模擬電壓
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NI 9205
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使用LabVIEW平臺開發一個SMG SCADA系統
使用NI 開發者套件 開發SMG的監控和數據采集（Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA）系統，NI 開發者套件 包括以下LabVIEW模塊：
· LabVIEW數據記錄和監控（Data logging and Supervisory Control, DSC）模塊
· LabVIEW Real-Time模塊
· LabVIEW FPGA模塊
· LabVIEW電源套件（Electrical Power Suite, EPS）
SCADA系統和智能控制器之間的通信
采用第三方GSM/GPRS SA 1802 C系列模塊，作為CompactRIO和SCADA系統之間的通信接口。從各種數據節點收集的數據通過基于Modbus協議的以太網以及基于TCP/IP協議的GSM調制解調器進行傳輸。
SMG系統的實時數據采集顯示面板
NI 開發者套件，包括LabVIEW DSC模塊、LabVIEW Real-Time模塊, 和LabVIEW FPGA模塊，用于開發SMG系統的顯示面板，該顯示面板將提供SMG系統的所有實時信息，例如：電氣、氣象參數以及每日能源消耗。SMG系統的顯示面板使用以太網（Modbus協議）與SMG SCADA系統進行通信。
SMG系統的應用
SMG系統可以應用在以下幾方面：
· 工業和商業綜合設施，如商場、酒店和醫院
· 住宅設施，例如公寓和鄉村住宅
· 教育機構
· 離網的農村和遠郊地區
· 電信基站
基于NI平臺開發系統的優勢
使用NI平臺開發的SMG系統，具有高可靠性和高兼容性，該方案實現了一個優化使用分布式能源的平臺，同時可以提高農村電力系統的性能，因此對于提升國家電力行業的技術能力至關重要。它可以被印度政府的旗幟項目所采用，例如Jawaharlal Nehru National Solar Mission 項目和 Rajiv Gandhi Grameen Vidyutikaran Yojana項目。該設備已經成功地委托給Farooq Abdullah博士，他是聯邦的新能源和可再生能源的部長，以及Shri Sushil Kumar Shinde，可敬的聯邦電力部長以及TERI的局長Dr. R.K. Pachauri。
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