用于光伏组件之间的直流单导线载波通信方式制造技术

本发明专利技术公开了一种用于光伏组件之间的直流单导线载波通信方式，是通过光伏组件之间传输直流电能的单根联接导线进行载波通信。将光伏组件串列分成若干通信段，将第一组件的监测模块作为主机，间隔若干组件的监测模块作为段主机，其它组件的监测模块作为从机；主机及各段主机通过主从通信方式收集各自段内组件监测模块的监测数据，各段主机将收集到的本段内的全部监测数据通过手拉手通信方式传送给主机，保证光伏组件之间数据传输的可靠性；主机将整个组件串列的监测数据通过无线通信方式传送至光伏电站的汇流箱模块，再通过无线通信方式传送至直流配电柜模块，再通过光纤以太网传送至监控中心，由监控中心进行数据分析处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信领域，具体而言，涉及一种用于光伏组件之间的直流单导线载波通信。
技术介绍
目前，随着光伏电站规模的不断扩大，在大规模光伏电站中的故障监测成为维护光伏电站安全稳定运行面临的重要课题。目前对光伏电站的故障监测大多集中在光伏组件串列或阵列、逆变器和系统级，实际工程应用很少针对光伏组件进行监测。光伏组件作为光伏电站的关键设备部件之一，其工作性能的好坏直接影响着光伏电站的运行。在工程实际运行中发现，由于阴影遮挡、灰尘等对单个组件的影响较大，如果不对故障组件进行有效地检测，将会严重影响光伏电站的安全运行。因而，对光伏组件串列中的每个光伏组件的性能进行监测，对出现故障的光伏组件迅速进行定位识别进而排除故障，有助于提高整体光伏发电的可靠性和安全性。现有光伏组件的故障判断是根据测得的相应组件串的电压、电流及计算出的功率等参数，对比同1个支架内相邻组件串、相同序号的差值进行人工观察或仪器仪表测试，判断故障组件的位置；或通过搭建小规模实验平台，用一些“智能”算法判断故障组件的位置，搭建的实验平台组件串的数量远不及实际电站，而且有的算法还需要借用人工判断，这些算法大多仅有理论意义，实际应用有局限性或根本不可行。因此，需借用通信技术，将采集的各光伏组件运行参数传至监控中心进行分析判断。对现有光伏组件间通信技术的研究，主要有三种：采用无线通信方式，基于无线传感器网络，对组件的状态进行远程在线监测，但是无线传感网络技术复杂、成本高、占用频率资源多(实际光伏电站的光伏组件数量数以几十万计)，仅仅适合在中小规模的光伏电站使用，不适合解决大规模光伏电站光伏组件间的通信；采用红外无线通信技术传输组件所测得的参数，因为红外无线通信需对射，需将接线盒入出导线并在一个孔内，另一个孔装红外对射管，但是电池板背面的边沿有一定高度，影响红外光的对射，且入出导线的孔需扩孔，现场安装不便、不实用；用20mA电流环进行光伏组件间的载波通信，因光伏组件之间是用单一导线进行联接的，不增加新的布线不可能构成电流环路，不是真正意义上的单一导线载波通信。现有常规直流电力线载波通信，具有载波信号大、通信距离远，且有大量的模块产品可用，但需借助直流正负极的二线进行载波通信，因此常规直流电力线载波通信，在不增加新的布线的情况下，不能用于光伏组件间的通信。综上可见，针对大型光伏发电站中光伏组件之间的数据传输问题，目前尚没有可以直接用于光伏组件之间的单根联接导线上进行载波通信的解决方案，本专利技术的目的在于：依靠组件之间的直流单导线实现载波通信，主要解决的是大型光伏电站中光伏组件之间通信的问题，并依靠段内主从、段间手拉手通信方式，保证对各组件监测模块所采集的监测数据可靠传输。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种用于光伏组件之间的直流单导线载波通信方式，通过光伏组件之间传输直流电能的单根联接导线进行载波通信，不需要铺设地线，可以解决大型光伏发电站中的光伏组件之间的数据传输问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于光伏组件之间的直流单导线载波通信方式。该用于光伏组件之间的直流单导线载波通信方式包括：通过用于光伏组件之间传输直流电能的单根联接导线进行载波通信，将光伏组件串列分成多个通信段，其中，光伏组件串列包括多个光伏组件，多个光伏组件与多个监测模块一一对应，多个监测模块分别用于采集对应的光伏组件的监测数据；将光伏组件串列中的第一光伏组件对应的监测模块确定为光伏组件串列的主机，将与主机间隔预设个数的光伏组件对应的监测模块确定为光伏组件串列的段主机，并将多个光伏组件中除主机和段主机之外的光伏组件对应的监测模块确定为光伏组件串列的从机，其中，多个通信段包括具有主机和从属于主机的从机的通信段，以及具有段主机和从属于段主机的从机的通信段；在多个通信段的段内采用主从通信方式，并在多个通信段的段间采用手拉手通信方式，其中，主机用于将多个光伏组件对应的监测模块所采集的监测数据以及光伏组件串列的地址封装于组件串列上报帧中，并将组件串列上报帧通过无线通信方式传送给光伏电站的汇流箱模块，汇流箱模块用于通过无线通信方式将组件串列上报帧传送给直流配电柜模块，直流配电柜模块用于通过光纤以太网将串列上报帧传送给监控中心，监控中心用于对串列上报帧中的数据进行处理。进一步地，在多个通信段的段内采用主从通信方式包括：主机通过直流单导线载波通信方式依次发送测试命令帧至主机所在的通信段的从机，主机所在的通信段的从机根据测试命令帧采集对应的光伏组件的监测数据，并将监测数据和主机所在的通信段的从机的地址封装于本通信段内的段内上报帧中，主机所在的通信段的从机通过直流单导线载波通信方式依次将的段内上报帧传输给主机；主机通过直流单导线载波通信方式依次发送测试命令帧至每个通信段的段主机，每个通信段的段主机在接收到主机所发的测试命令帧后，依次发送测试命令帧至每个通信段的段主机所在的通信段的从机，每个通信段的从机根据测试命令帧采集对应的光伏组件的监测数据，并将监测数据和每个通信段的段主机所在的通信段的从机的地址封装于段内上报帧中，每个通信段的从机以直流单导线载波通信方式依次将的段内上报帧传输给段主机。在多个通信段的段间采用手拉手通信方式包括：主机将主机所在的通信段的每个从机所采集的对应的监测数据和主机所在的通信段的段地址封装于本通信段的段间上报帧中；主机通过直流单导线载波通信方式依次地发送测试命令帧至每个通信段的段主机，每个通信段的段主机将每个通信段的段主机所在的通信段的每个从机所采集的对应的光伏组件的监测数据和每个通信段的段地址封装于每个通信段的段间上报帧中；每个通信段的段主机通过直流单导线载波通信方式依次通过相邻通信段的段主机将通信段的段间上报帧传输给主机；主机通过直流单导线载波通信方式依次地发送测试命令帧至每个通信段的段主机，是按通信段及段主机的编排顺序进行的，非邻近主机所在通信段的段主机接收主机发送的测试命令帧，是通过主机与非邻近主机所在通信段之间的段主机一对一顺序地转发的；通信段的段主机通过直流单导线载波通信方式依次通过相邻通信段的段主机将通信段的段间上报帧传输给主机，非邻近主机所在通信段的段主机将通信段的段间上报帧传输给主机，是通过主机与非邻近主机所在通信段之间的段主机一对一地转发的。进一步地，多个光伏组件对应的监测模块所采集的监测数据包括电压、电流、温度和水浸参数，监测数据封装于数据上报帧中。本专利技术实施例所提供的用于光伏组件之间的直流单导线载波通信过程中涉及到的数据帧主要四种：主机及各段主机发送给各从属组件监测模块测试命令帧，该命令帧包括帧头、帧长、命令、地址、校验、帧尾，共包含5个字节；各从属组件监测模块将所采集的监测数据及本组件地址上传给主机或段主机的段内测试上报帧，该段内测试上报帧包括帧头、帧长、地址、水浸、温度数据、电压数据、电流数据、校验、帧尾，共包含9个字节；各段主机接收到主机或前面段主机的测试命令帧后，将接收到的本段内的全部监测数据及段地址上传至主机或前面段主机的段间上报帧，该段间测试上报帧包括帧头、帧长、地址、状态、水浸、段内每个组件的温度数据、电压数据、电流数据、校验和帧尾，共包含26个字节；主机将各光伏组件监测模块所采集的监测数据及本组件串列地址封装于组件串列上报帧中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光伏组件之间的直流单导线载波通信方式，其特征在于，通过用于光伏组件之间传输直流电能的单根联接导线进行载波通信，包括：将光伏组件串列分成多个通信段，其中，所述光伏组件串列包括多个光伏组件，所述多个光伏组件与多个监测模块一一对应，所述多个监测模块分别用于采集对应的光伏组件的监测数据；将所述光伏组件串列中的第一光伏组件对应的监测模块确定为所述光伏组件串列的主机，将与所述主机间隔预设个数的所述光伏组件对应的监测模块确定为所述光伏组件串列的段主机，并将所述多个光伏组件中除所述主机和所述段主机之外的光伏组件对应的监测模块确定为所述光伏组件串列的从机，其中，所述多个通信段包括具有所述主机和从属于所述主机的从机的通信段，以及具有所述段主机和从属于所述段主机的从机的通信段；在所述多个通信段的段内采用主从通信方式，并在所述多个通信段的段间采用手拉手通信方式，其中，所述主机用于将所述多个光伏组件对应的监测模块所采集的监测数据以及所述光伏组件串列的地址封装于组件串列上报帧中，并将所述组件串列上报帧通过无线通信方式传送给光伏电站的汇流箱模块，所述汇流箱模块用于通过无线通信方式将所述组件串列上报帧传送给直流配电柜模块，所述直流配电柜模块用于通过光纤以太网将所述串列上报帧传送给监控中心，所述监控中心用于对所述串列上报帧中的数据进行处理。...

【技术特征摘要】
1.一种用于光伏组件之间的直流单导线载波通信方式，其特征在于，通过用于光伏组件之间传输直流电能的单根联接导线进行载波通信，包括：将光伏组件串列分成多个通信段，其中，所述光伏组件串列包括多个光伏组件，所述多个光伏组件与多个监测模块一一对应，所述多个监测模块分别用于采集对应的光伏组件的监测数据；将所述光伏组件串列中的第一光伏组件对应的监测模块确定为所述光伏组件串列的主机，将与所述主机间隔预设个数的所述光伏组件对应的监测模块确定为所述光伏组件串列的段主机，并将所述多个光伏组件中除所述主机和所述段主机之外的光伏组件对应的监测模块确定为所述光伏组件串列的从机，其中，所述多个通信段包括具有所述主机和从属于所述主机的从机的通信段，以及具有所述段主机和从属于所述段主机的从机的通信段；在所述多个通信段的段内采用主从通信方式，并在所述多个通信段的段间采用手拉手通信方式，其中，所述主机用于将所述多个光伏组件对应的监测模块所采集的监测数据以及所述光伏组件串列的地址封装于组件串列上报帧中，并将所述组件串列上报帧通过无线通信方式传送给光伏电站的汇流箱模块，所述汇流箱模块用于通过无线通信方式将所述组件串列上报帧传送给直流配电柜模块，所述直流配电柜模块用于通过光纤以太网将所述串列上报帧传送给监控中心，所述监控中心用于对所述串列上报帧中的数据进行处理。2.根据权利要求1所述的直流单导线载波通信方式，其特征在于，在所述多个通信段的段内采用所述主从通信方式包括：所述主机通过直流单导线载波通信方式依次发送测试命令帧至所述主机所在的通信段的从机，所述主机所在的通信段的从机根据所述测试命令帧采集对应的光伏组件的监测数据，并将所述监测数据和所述主机所在的通信段的从机的地址封装于本通信段内的段内上报帧中，所述主机所在的通信段的从机通过直流单导线载波通信方式依次将所述段内上报帧传输给所述主机；所述主机通过所述直流单导线载波通信方式依次发送所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚微，王雄，孙凤杰，张燕燕，邵忠雪，杨林慧，杨刚，李鹏飞，刘永胜，朱靖，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网青海省电力公司，国网青海省电力公司信息通信公司，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11