一种光伏电站监控系统技术方案

一种光伏电站监控系统主要包括上位机和下位机，下位机包括光伏电压监测模块、光伏电流监测模块、交流电压监测模块、交流电流监测模块、环境温度监测模块和辐照度监测模块，上位机包括上位机操作平台，控制芯片和RS485通信模块，所述下位机中各监测模块将采集到的物理量以数据的形式通过总线方式发送到上位机中的控制芯片，控制机芯片对数据进行处理，并通过RS485通信模块与上位机操作平台进行数据传输与实时通讯。该系统通用性较强、性价比较高且易于操作。并且可以对光伏电站的运行性能和运行效率进行评估，在此基础上，改进和优化光伏电站的设计，可以为建设更大容量的光伏电站提供数据支持。

Monitoring system for photovoltaic power station

A photovoltaic power station monitoring system mainly consists of upper and lower machine, the lower machine consists of photovoltaic photovoltaic current voltage monitoring module, monitoring module, monitoring module, AC voltage AC current monitoring module, temperature monitoring module and irradiance monitoring module, the PC platform including PC, control chip and RS485 communication module, the inferior in each monitoring module physical quantity collected in the form of data through the bus control chip is sent to the PC in the control chip for data processing, and data transmission and real-time communication through the RS485 communication module and the host computer operating platform. The system has high versatility, high cost performance and easy operation. And can evaluate the operation performance and operation efficiency of photovoltaic power plant, and on this basis, improve and optimize the design of photovoltaic power station, which can provide data support for the construction of photovoltaic power plants with larger capacity.

【技术实现步骤摘要】
一种光伏电站监控系统
本技术涉及的是一种光伏电站监控系统。
技术介绍
光伏电站监控技术是一个太阳能光伏电站稳定运行的关键方面，投入运营后电站的维护和监控是电站方案设计的必要考虑因素，对电站未来的收益增长、资产评估以及风险控制等方面有着重要的意义。伴随着光伏产业的迅猛发展，相应地，作为光伏电站的重要组成部分，虽然光伏监控系统不论在技术上还是功能上都愈加成熟，但是仍存在以下问题：（1）普通的8位单片机性能较低，其指令运行速度也相对较慢慢，可扩展性差、不利于系统的模块化设计。（2）监控系统采用的AD转换芯片通常是8位的AD0809等，模数转换精度比较低，导致测量误差大，后期数据分析的误差也大，这将影响工作人员对光伏电站运行状态的分析与判断。
技术实现思路
为了上述问题，本技术提出了一种光伏电站监控系统，用于提高通用性、且易于操作。该光伏电站监控系统主要包括上位机和下位机，下位机包括光伏电压监测模块、光伏电流监测模块、交流电压监测模块、交流电流监测模块、环境温度监测模块和辐照度监测模块，上位机包括上位机操作平台，控制芯片和RS485通信模块，所述下位机中各监测模块将采集到的物理量以数据的形式通过总线方式发送到上位机中的控制芯片，控制机芯片对数据进行处理，并通过RS485通信模块与上位机操作平台进行数据传输与实时通讯。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。图1为根据技术的光伏电站监控系统的结构图。具体实施方式为了更好的理解本技术的技术方案，下面结合附图详细描述本技术提供的实施例。3kW光伏电站监控系统主要包括上位机和下位机两大模块。下位机模块负责监测光伏电压、光伏电流、逆变器输出电压、逆变器输出电流、环境温度、辐照度等相关参数，并将采集到的物理量以数据的形式通过总线方式发送到上位机。上位机主要功能为实现监测参数的实时显示、处理相关监测数据以及与下位机之间进行相互通信和控制。上位机与下位机之间采用RS485总线转RS232总线的串口通讯方式进行数据传输与实时通讯。当监控系统监测到光伏电压过高，即逆变器的输入电压值超出一定的额定范围时，光伏电站相关工作人员根据实际情况可以按下上位机操作平台上的停止按钮来切断光伏逆变器与光伏电压之间的连接，实现对光伏逆变器的保护作用，最终达到了系统的控制目的。上位机中控制芯片采用STM32F100C8T6型芯片，其拥有12位的A/D转换器，一共16个通路，电压转换范围为0～3.6V。不论是在处理速率、运行功耗与稳定性等性能方面，还是在可扩展性、应用范围等功能方面都要优于普通的单片机芯片。一般情况下，普通的8位单片机最高转换速率只可以达到10us左右，但STM32F100C8T6的最高转换速率要远远优于前者，基本可以达到1.2us左右，而且其运行频率最高可达24MHz，这一数值也要优于普通单片机的21MHz最高外界晶振频率。在本技术中需要对3kW光伏逆变器的交流电压和交流电流进行采样检测，这就要求系统的A/D采样率保持在一个较高水平，而哈佛结构的STM32F100C8T6正好可以满足这一技术要求，DMA使其同时具备高速度与高效率的A/D采样能力。在光伏电流监测电路中，根据大量的实际工程案例，如果直流电流较小（通常指1A以下的小电流），此时通常会利用采样电阻把电流信号转换成电压信号。如果直流电流较大时（通常指大于1A的电流）一般有两种测量方式可以得到目标电流的数值大小。第一种方式是利用霍尔电流传感器把原始的较大电流转换为相应的小电流信号后再进行检测。另一种方式是利用更为便宜的分流器把大电流按照一定的比例进行缩小后再进行测量，但是用这种方法对电流进行测量存在着精度不高的缺点，因此更适合于对测量精度要求较低的场合。本系统需要监控的光伏电流即为3kW光伏逆变器的输入电流，是由非晶硅太阳能电池板产生的直流电流，最大值约为15A。所以利用采样电阻的方式显然不符合实际要求，根据实际监测要求综合分析后，本技术采用霍尔电流传感器的方式监测光伏电流。在光伏电压监测电路中，通常情况下，当直流电压较小时会直接采用在分压电阻后面接运放的方式对直流电压进行测量。如果直流电压较大则常常使用霍尔电压传感器进行测量。本系统需要监控的光伏电压即为3kW光伏逆变器的直流输入电压，最大值约550V，对于这样几百伏直流高压的测量采用分压电阻的方式显然不符合实际情况，综合分析，采用霍尔电压传感器是比较理想的测量方案，而且可以同时满足精确性与经济性的要求。交流电流监测电路中，本系统需要监控的交流电流即为3kW光伏逆变器的输出电流，频率为50Hz，最大值约为15A。一般情况下对于较大的交流电流通常有两种测量方式可以得到目标电流的数值大小。第一种方式是利用霍尔电流传感器把原始的大电流按照一定比例缩小为相应的小电流后再进行检测。另一种方式是利用电流互感器把原始大电流按照一定比例缩小为相应的小电流进行测量。由于在交流电流的检测方面电流互感器与霍尔电流传感器相比在价格上更有优势，而且精度也比较高，完全满足本系统的设计需求，所以本技术选择采用电流互感器的方式。在交流电压监测电路中，本系统需要监控的交流电压即为3kW光伏逆变器的输出电压，在本系统中也就是光伏电站的并网电压，理论值为220V，频率为50Hz。和逆变器输出的交流电流类似，一般情况下对于这么大的交流电压通常也有两种测量方式可以测得目标电压的数值大小。第一种方式是利用霍尔电压传感器把原始的高电压按照一定比例缩小为相应的低电压后再进行检测。另一种方式是利用电压互感器把原始高压按照一定比例缩小为相应的低压进行测量。同样地，经过综合分析，在完全满足测量精度的前提下，由于在交流电压的检测方面电压互感器与霍尔电压传感器相比在价格上更具备优势，所以本技术选择采用电压互感器的方式对并网电压进行监测。该太阳能光伏电站监控系统通用性较强、性价比较高且易于操作。并且可以对光伏电站的运行性能和运行效率进行评估，在此基础上，改进和优化光伏电站的设计，可以为建设更大容量的光伏电站提供数据支持。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏电站监控系统，主要包括上位机和下位机，下位机包括光伏电压监测模块、光伏电流监测模块、交流电压监测模块、交流电流监测模块、环境温度监测模块和辐照度监测模块，上位机包括上位机操作平台，控制芯片和RS485通信模块，所述下位机中各监测模块将采集到的物理量以数据的形式通过总线方式发送到上位机中的控制芯片，控制机芯片对数据进行处理，并通过RS485通信模块与上位机操作平台进行数据传输与实时通讯。

【技术特征摘要】
1.一种光伏电站监控系统，主要包括上位机和下位机，下位机包括光伏电压监测模块、光伏电流监测模块、交流电压监测模块、交流电流监测模块、环境温度监测模块和辐照度监测模块，上位机包括上位机操作平台，控制芯片...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明明，夏林，
申请(专利权)人：沧州市荣昌电气设备有限公司，
类型：新型
国别省市：河北,13