分布式光伏电站电力载波通信系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种分布式光伏电站电力载波通信系统，包括多个光伏子系统，每个子系统集成了各自的太阳能电池板阵列、逆变器和通信模块,其特征在于：通信模块上设有电力线载波收发机；太阳能电池板阵列直流母线通过光伏逆变器逆变成交流电，并接入电网，载波收发机利用已有电力线直接进行通信；电站中的太阳能电池板阵列、逆变器、多功能表等监控对象的状态信息，通过通信模块传送到光伏逆变器中。本专利方案利用已有电力线传输光伏电站实时监测数据，提高了系统监测效率，降低了运维成本。

【技术实现步骤摘要】
分布式光伏电站电力载波通信系统
本技术涉及电力通信
，具体的来说涉及一种分布式光伏电站的电力载波通信系统。
技术介绍
随着光伏发电的推广，其相应的技术问题也逐渐显现出来。光照强度，地理位置，天气情况，周围气候等因素都会对光伏阵列的输出功率产生影响，获得实时数据，有利于光伏最大功率点的跟踪。同时，光伏电站一般建设在较偏远地区，并且规模也很大，一旦光伏组件出现问题，会直接损害用户的利益，同时故障排查也会消耗大量人力物力。如果单独架设通信和监测线路，又是一项非常庞大的工程，需要花费很大的投资。本文设计了一种基于电力线载波通信技术的光伏电站监测数据传输模块。该模块利用微处理器制作电力线载波收发机，并且使用已有的电力线路进行通信，既可获得光伏电站工作情况的实时数据，以便对光伏组件进行调整，同时也避免了单独架设监测和通信网络，减少了电站建设的投资。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种分布式光伏电站电力载波通信系统。为了解决上述问题本技术的技术方案是这样的：分布式光伏电站电力载波通信系统，包括多个光伏子系统，每个子系统集成了各自的太阳能电池板阵列、逆变器和通信模块,其特征在于：通信模块上设有电力线载波收发机；太阳能电池板阵列直流母线通过光伏逆变器逆变成交流电，并接入电网，载波收发机利用已有电力线直接进行通信；电站中的太阳能电池板阵列、逆变器、多功能表等监控对象的状态信息，通过通信模块传送到光伏逆变器中。所述通信模块的数字信号采用RS-232或RS485接口，电力线将与载波收发机相连的所有用户设备构建成一个数据网络，实现与配电自动化终端之间的数据传输。所述通信模块的载波频率:10kHz～500kHz,载波速率600bps～1Mbps,传输距离<5km,动态范围>85dB,传输误码率<10-12,接收灵敏度<1mV,接收信噪比优于-3dB。每个光伏子系统设有光伏组件监控器，光伏组件监控器对光伏模块周围的气象信息以及光伏模块的能量产出信息进行采集，将采集的信息转换为相应的数据格式，传递给通信模块；通信模块收到信息后，再将数据传递给监控PC机，工作人员根据所得信息对光伏模块的工作情况进行调整，并将调整控制信息再次转换为相应数据格式，通过通信模块传递给每个光伏模块的监控器中，对光伏组件进行调整。载波信号的耦合方式采用电容耦合；电容耦合采用耦合电容器为主要元件，利用耦合电容将高频载波信号的输入端或输出端与电力线接入点连接，将高频载波信号直接注入电网，从电力线上接收高频载波信号。有益效果：1、本技术所述的技术方案实现电能的最优产出。当某个光伏组件出现故障时，其电能产量会大幅度降低，此时工作人员可很快锁定故障位置，并进行相应的维修。2.采用了多频段自适应和多调制模式技术，先进的数字信号处理技术和通用标准通信协议，利用电力线作为数据传输通道，提高了通信的可靠性，能够在有强噪声干扰的低压配电线上实现稳定可靠的数据传输，可满足光伏电站监控设备通过电力线进行数据通信的需要。3.电力线载波技术还可以，实时在线：电力线通信网络属于“即插即用”，接入电源就等于连通了通信网络。范围广泛：电力线的规模比其他通信网络都要广，其覆盖范围是无法比拟的。灵活高度：具有自动路由功能，通信网络更加灵活，信号不会受到阻隔。4.电力线采用OFDM技术，具有强大的抗多径衰落与抗干扰能力，能够在电力线中实现可靠的快速传输数据。5.电力线载波通信系统中，载波信号的耦合方式采用电容耦合。电容耦合采用耦合电容器为主要元件，利用耦合电容将高频载波信号的输入端或输出端与电力线接入点连接，将高频载波信号直接注入电网，或者从电力线上接收高频载波信号。6.我们对将实现的电力线载波通信模块的网络通信协议软件分为三层：物理层、数据链路层、应用层(含网络层功能)来设计，各层之间通过接口函数与特定的数据结构进行信息的传递，尽可能地保证各层之间的独立性。7.本技术利用了电力载波的PLC技术，监控中心的PC机向控制集中器发送读取信号的命令，汇流箱接收到命令后，将信息加载到电力线上，传输给集中器，最后送入监控终端的PC机。附图说明下面结合附图和具体实施方式来详细说明本技术；图1为本技术所述的电力载波在光伏电站中应用网络拓扑图示意图。图2是本技术的所述的PLC传输基本结构图。图3是本技术的所述的信号放大滤波电路图。图4是本技术的所述的信号耦合电路图。图5是本技术的所述的通信协议各层功能要点及具体算法表。具体实施方式为了使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本技术。参看图1，低压电力线载波通信是利用220V输电线路作为高频信号传输通道的一种通信方法。根据频率搬移，频率分割原理，将原始信号对载波进行多次调制，搬移不同线路传输频带，然后送入线路进行传输，从而实现多路通信。采用了多频段自适应和多调制模式技术，先进的数字信号处理技术和通用标准通信协议，利用电力线作为数据传输通道，这些核心技术明显地改善了接收能力，提高了通信的可靠性，能够在有强噪声干扰的低压配电线上实现稳定可靠的数据传输，可满足低压电力监控设备通过电力线进行数据通信的需要。数字信号采用RS-232或RS485接口，通过电力线将与载波器相连的所有用户设备构建成一个数据网络，实现与配电自动化终端之间的透明数据传输，可广泛应用于低压线路上的配电自动化、工业控制系统的数据通信中。电力线信道具有复杂的噪声特性，衰减特性和阻抗特性，并且在不同地点以及不同的时间段，特性又有较大的不同，表现出时变性。为了能有效进行电力线载波通信，必须对电力线信道进行合理的假设，采取合适的模型来分析信道特性。由于电力线信道通信环境恶劣，信号传输可能经历多条路径并附有较大的起伏和波动，而OFDM技术具有强大的抗多径衰落与抗干扰能力，能够在电力线中实现可靠的快速传输数据。在电力线载波通信系统中，载波信号的耦合方式有电容耦合、电感耦合、天线耦合等几种方式，其中电容耦合和电感耦合是低压配电网中常用的两种耦合方式。采用分层设计的目的是考虑到软件的易维护性可移植性与可扩展升级性。我们对将实现的电力线载波通信模块的网络通信协议软件分为三层：物理层、数据链路层、应用层(含网络层功能)来设计，各层之间通过接口函数与特定的数据结构进行信息的传递，尽可能地保证各层之间的独立性。载波频率:10kHz～500kHz,载波速率600bps～1Mbps,传输距离<5km,动态范围>85dB,传输误码率<10-12,接收灵敏度<1mV,接收信噪比优于-3dB。参看图2，光伏电站主要由多个光伏子系统组成，每个子系统集成了各自的太阳能电池板阵列、逆变器和通信模块(即电力线载波收发机)。太阳能电池板阵列直流母线通过光伏逆变器逆变成交流电，并接入电网，载波收发机利用已有电力线直接进行通信。模块内的光伏组件和变换器的状态信息，通过通信模块传送到集中逆变器中。人机界面提供了系统控制接口和显示相关的信息。参见图3，本实用型专利的一些抗干扰的原理如下：D21和D22是保护二极管，起到电压钳位的作用，抑制电力线上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
分布式光伏电站电力载波通信系统，包括多个光伏子系统，每个子系统集成了各自的太阳能电池板阵列、逆变器和通信模块,其特征在于：通信模块上设有电力线载波收发机；太阳能电池板阵列直流母线通过光伏逆变器逆变成交流电，并接入电网，载波收发机利用已有电力线直接进行通信；电站中的太阳能电池板阵列、逆变器、多功能表的状态信息，通过通信模块传送到光伏逆变器中。

【技术特征摘要】
1.分布式光伏电站电力载波通信系统，包括多个光伏子系统，每个子系统集成了各自的太阳能电池板阵列、逆变器和通信模块,其特征在于：通信模块上设有电力线载波收发机；太阳能电池板阵列直流母线通过光伏逆变器逆变成交流电，并接入电网，载波收发机利用已有电力线直接进行通信；电站中的太阳能电池板阵列、逆变器、多功能表的状态信息，通过通信模块传送到光伏逆变器中。2.根据权利要求1所述的分布式光伏电站电力载波通信系统，其特征在于，所述通信模块的数字信号采用RS-232或RS485接口，电力线将与载波收发机相连的所有用户设备构建成一个数据网络，实现与配电自动化终端之间的数据传输。3.根据权利要求1所述的分布式光伏电站电力载波通信系统，其特征在于，所述通信模块的载波频率:10kHz～500kHz,载波速率600bps～1Mbps,传输距离<5km,动态范围>85dB,传...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海涛，王金峰，蒯仁贵，
申请(专利权)人：上海致达智能科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31