风光互补发电系统的远程监控系统及其监控方法技术方案

本发明专利技术一种风光互补发电系统的远程监控系统及其监控方法，所述系统包括依次交互连接的基于Android的移动客户端、基于Java的上位机和混合发电控制器；风光互补发电系统包括蓄电池，并联在蓄电池充电端的光伏阵列和风电发电机，连接在蓄电池供电端的负载；混合发电控制器包括用于控制光伏阵列输出电压的光伏控制模块，用于控制风力发电机输出电压的风机控制模块，并联在蓄电池充电端的卸载负荷和第一继电器，串联在负载上的第二继电器，用于分别采集蓄电池电压、光伏阵列输出电压和风电发电机输出电压进行比较的单片机；单片机的输出端分别连接光伏控制模块、风机控制模块、第一继电器和第二继电器。

Remote monitoring system of scenery complementary power generation system and monitoring method thereof

The invention relates to a solar power generation system for the remote monitoring system and monitoring method, the system includes interactive connection based on the mobile client, based on Android Java PC and hybrid power controller; complementary power system includes the battery, generator of wind power photovoltaic array and parallel charging end in the battery, connect the load in the battery the power supply terminal; hybrid power controller includes a control module for a photovoltaic PV array output voltage, a fan control module controls the output voltage of the wind driven generator, in parallel with the storage battery charging terminal load and unloading the first relay series second relay on the load, were collected for the battery voltage, the output voltage of photovoltaic array and wind the electric generator output voltage comparing MCU; the output end of the SCM are respectively connected The photovoltaic control module, fan control module, first relay and second relay.

【技术实现步骤摘要】
风光互补发电系统的远程监控系统及其监控方法
本专利技术涉及风光互补发电系统的监控，具体为风光互补发电系统的远程监控系统及其监控方法。
技术介绍
风光互补发电系统是一种合理的独立电源系统，这种合理性不仅体现在资源配置、技术方案等方面，而且其性价比、供电可靠性相对独立风力发电、独立光伏发电系统尤为突出，正是这些合理性保证了风光互补发电系统将取得较为可观的经济、社会效益。在我国，由于电网还不够普及，边远地区还有众多人口无电、缺电，这就需要通过建立一系列的风光混合发电电站来满足这些地区无电人口的基本用电需求。另外，在城市景观、庭园等低亮度照明要求情况下以及野外通信基站供电系统中，使用风光风光互补发电系统不仅能够节约资源、增加人文科技气息，而且可以取得良好的社会示范效应。现有的监控系统结构复杂，对光伏阵列和风力发电机的协调控制不合理，可靠性和稳定性较差，且无法实时的对其进行监测控制。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种风光互补发电系统的远程监控系统及其监控方法，结构简单，设置合理，控制方便，能够实现远程实时监控。本专利技术是通过以下技术方案来实现：风光互补发电系统的远程监控系统，包括依次交互连接的基于Android的移动客户端、基于Java的上位机和混合发电控制器；所述的风光互补发电系统包括蓄电池，并联在蓄电池充电端的光伏阵列和风电发电机，连接在蓄电池供电端的负载；所述的混合发电控制器包括用于控制光伏阵列输出电压的光伏控制模块，用于控制风力发电机输出电压的风机控制模块，并联在蓄电池充电端的卸载负荷和第一继电器，串联在负载上的第二继电器，用于分别采集蓄电池电压、光伏阵列输出电压和风电发电机输出电压进行比较的单片机；单片机的输出端分别连接光伏控制模块、风机控制模块、第一继电器和第二继电器；当蓄电池电压不大于过放保护电压时，单片机控制第二继电器常闭点断开，断开负载；当蓄电池电压不小于过充保护电压时，单片机控制第一继电器常开点闭合，接通卸载负荷。优选的，基于Java的上位机包括与移动客户端交互连接的Android通信模块，与混合发电控制器交互连接的串口通信模块。优选的，所述的单片机上设置有采用ADC0809芯片的A/D采集电路，A/D采集电路用于采集蓄电池电压、光伏阵列输出电压和风电发电机输出电压。优选的，所述的单片机上设置有若干传感器，分别用于采集如下物理量的数字信号，风力发电机的风速、风向、电流和功率；太阳能光伏阵列的光照强度、温度、电流和功率；蓄电池的温度和电流；所述的基于Java的上位机接收通过单片机输出的物理量数字信号和控制信号进行监测、储存和显示；所述的基于Android的移动客户端用于显示和查看上位机中的物理量数字信号和控制信号。优选的，单片机的输出端通过采用ULN2003A芯片的继电器电路控制第一继电器和第二继电器。优选的，还包括用于给混合发电控制器供电的电源电路；所述的电源电路采用串联的L7812电压调节器和L7805电压调节器；L7812电压调节器的输入端连接蓄电池电压，输出端输出12V电压连接L7805电压调节器的输入端，L7805电压调节器输出端输出5V电压连接单片机的供电端。优选的，还包括用于显示混合发电控制器工作状态的显示电路；显示电路包括输入端分别连接在单片机输出端的六个显示支路；单片机采用STC89C52单片机；第一显示支路的输入端连接风力发电机的功率输出信号，输出端接地，输入端和输出端之间依次连接第一电阻、正向设置的第一二极管、正向设置的第一发光二极管；第二发光二极管反向并联在第一二极管和第一发光二极管两端；第二显示支路的输入端连接光伏阵列的功率输出信号，输出端接地，输入端和输出端之间依次连接第二电阻、正向设置的第三发光二极管；第四发光二极管反向并联在第三发光二极管两端；第三显示支路的输入端连接第二继电器闭合信号，输出端接5V电源，输入端和输出端之间依次连接正向设置的正向设置的第二二极管、第三电阻、第五发光二极管、第四电阻；第四显示支路的输入端连接第一继电器闭合信号，输出端接5V电源，输入端和输出端之间依次连接正向设置的正向设置的第三二极管、第五电阻、第六发光二极管、第六电阻；第五显示支路的输入端连接对应过放保护电压的电压输出信号，输出端接5V电源，输入端和输出端之间依次连接第七电阻和第七发光二极管；第五显示支路的输入端连接蓄电池的电压输出信号，输出端接地，输入端和输出端之间依次连接多组并联的第八电阻和第八发光二极管；每组对应不同的电压等级。优选的，蓄电池充电端分别通过防反充阻断二极管连接光伏阵列和风电发电机输出端；防反充阻断二极管的负极连接蓄电池输入端。风光互补发电系统的远程监控方法，基于本专利技术所述的监控系统，包括如下步骤，步骤1，单片机通过光伏控制模块和风机控制模块控制光伏阵列和风力发电机工作在最大功率点附近；步骤2，单片机采集蓄电池电压、光伏阵列输出电压和风电发电机输出电压进行比较；步骤3，当风力发电机或光伏阵列输出电压高于蓄电池端电压时，光伏控制模块和风机控制模块控制光伏阵列和风电发电机向蓄电池充电；步骤4，当蓄电池端电压达到过充保护电压时，单片机控制第一继电器闭合，接入卸载负荷，限制蓄电池电压；步骤5，当蓄电池端电压达到过放保护电压时，单片机控制第二继电器断开，切除负载，防止蓄电池过放电；当蓄电池电压大于过放恢复电压后，闭合第二继电器，继续为负载供电。优选的，单片机通过光伏控制模块和风机控制模块控制光伏阵列和风力发电机工作在最大功率点附近时，通过基于扰动观察与二次插值的风光互补发电系统最大功率跟踪控制算法实现。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术所述的系统，通过设置的混合发电控制器对蓄电池电压、光伏阵列输出电压和风电发电机输出电压进行采集后比较，通过单片机利用继电器对负载和卸荷负载进行控制，保证了对风光互补发电系统的控制，并且将采集到的数据和控制信号传输到上位机上进行显示和存储，能够被移动客户端方便的访问和调取，从而实现实时监测。进一步的，利用采集芯片对各个电压进行集中采集，通过单片机上设置的传感器实现各物理量的采集和传输，保证系统的安全稳定运行。进一步的，通过双电压调节器设置的电源电路，直接利用蓄电池为单片机提供供电电源。进一步的，通过包括多个支路的显示电路，实现混合发电控制器在设备端对控制信息的直接显示和指示。本专利技术所述的方法，通过对风光互补发电系统运行的电压数据进行采集与判断来进行相应的协调控制策略，即根据风力发电机、光伏阵列的输出功率、蓄电池端电压的变化情况与各级负载工作状况进行协调控制，通过对蓄电池的充放电控制以及对不同类型负载进行适当的投切操作，来实现风光互补发电系统的功率平衡，从而提高系统的稳定性与可靠性，实现对现场设备工作状况的实时监控。进一步的，二次插值法的多项式图形与系统功率曲线基本吻合，可以精确的进行特定范围内的最大功率点跟踪；两者结合的方法减小了扰动观察法在最大功率点附近震荡的现象，减小功率损失，能够快速精确的跟踪到最大功率点；改进的方法可以节省搜索所需时间，避免重复不必要的工作。附图说明图1为本专利技术实例所述系统的结构框图。图2为本专利技术实例所述系统中继电器的设置框图。图3为本专利技术实例所述系统中电源电路的电路图。图4本文档来自技高网...

【技术保护点】
风光互补发电系统的远程监控系统，其特征在于，包括依次交互连接的基于Android的移动客户端、基于Java的上位机和混合发电控制器；所述的风光互补发电系统包括蓄电池，并联在蓄电池充电端的光伏阵列和风电发电机，连接在蓄电池供电端的负载；所述的混合发电控制器包括用于控制光伏阵列输出电压的光伏控制模块，用于控制风力发电机输出电压的风机控制模块，并联在蓄电池充电端的卸载负荷和第一继电器，串联在负载上的第二继电器，用于分别采集蓄电池电压、光伏阵列输出电压和风电发电机输出电压进行比较的单片机；单片机的输出端分别连接光伏控制模块、风机控制模块、第一继电器和第二继电器；当蓄电池电压不大于过放保护电压时，单片机控制第二继电器常闭点断开，断开负载；当蓄电池电压不小于过充保护电压时，单片机控制第一继电器常开点闭合，接通卸载负荷；所述基于Java的上位机用于接收单片机采集的蓄电池电压、光伏阵列输出电压和风电发电机输出电压，以及单片机发出的控制信号；并将接收到的电压和控制信号进行显示和存储；所述的基于Android的移动客户端用于显示和查看上位机中的电压和控制信号。

【技术特征摘要】
1.风光互补发电系统的远程监控系统，其特征在于，包括依次交互连接的基于Android的移动客户端、基于Java的上位机和混合发电控制器；所述的风光互补发电系统包括蓄电池，并联在蓄电池充电端的光伏阵列和风电发电机，连接在蓄电池供电端的负载；所述的混合发电控制器包括用于控制光伏阵列输出电压的光伏控制模块，用于控制风力发电机输出电压的风机控制模块，并联在蓄电池充电端的卸载负荷和第一继电器，串联在负载上的第二继电器，用于分别采集蓄电池电压、光伏阵列输出电压和风电发电机输出电压进行比较的单片机；单片机的输出端分别连接光伏控制模块、风机控制模块、第一继电器和第二继电器；当蓄电池电压不大于过放保护电压时，单片机控制第二继电器常闭点断开，断开负载；当蓄电池电压不小于过充保护电压时，单片机控制第一继电器常开点闭合，接通卸载负荷；所述基于Java的上位机用于接收单片机采集的蓄电池电压、光伏阵列输出电压和风电发电机输出电压，以及单片机发出的控制信号；并将接收到的电压和控制信号进行显示和存储；所述的基于Android的移动客户端用于显示和查看上位机中的电压和控制信号。2.根据权利要求1所述的风光互补发电系统的远程监控系统，其特征在于，基于Java的上位机包括与移动客户端交互连接的Android无线通信模块，与混合发电控制器交互连接的串口通信模块。3.根据权利要求1所述的风光互补发电系统的远程监控系统，其特征在于，所述的单片机上设置有采用ADC0809芯片的A/D采集电路，A/D采集电路用于采集蓄电池电压、光伏阵列输出电压和风电发电机输出电压。4.根据权利要求1所述的风光互补发电系统的远程监控系统，其特征在于，所述的单片机上设置有若干传感器，分别用于采集如下物理量的数字信号，风力发电机的风速、风向、电流和功率；太阳能光伏阵列的光照强度、温度、电流和功率；蓄电池的温度和电流；所述的基于Java的上位机接收通过单片机输出的物理量数字信号和控制信号进行储存和显示；所述的基于Android的移动客户端用于显示和查看上位机中的物理量数字信号和控制信号。5.根据权利要求1所述的风光互补发电系统的远程监控系统，其特征在于，单片机的输出端通过采用ULN2003A芯片的继电器电路控制第一继电器和第二继电器。6.根据权利要求1所述的风光互补发电系统的远程监控系统，其特征在于，还包括用于给混合发电控制器供电的电源电路；所述的电源电路采用串联的L7812电压调节器和L7805电压调节器；L7812电压调节器的输入端连接蓄电池电压，输出端输出12V电压连接L7805电压调节器的输入端，L7805电压调节器输出端输出5V电压连...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀霞，冀千瑜，魏舒怡，张立龙，丁振伟，
申请(专利权)人：北方民族大学，
类型：发明
国别省市：宁夏,64