一种光伏发电站通信非干扰式信道扩展的系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种光伏发电站通信非干扰式信道扩展的系统和方法，光伏电站的智能设备的运行数据通过所述通信信道与监控系统主机中的通信采集单元连接，该系统包括通过总线相互通信的端口服务器和逻辑分析器；所述系统还包括分别连接逻辑分析器的实时数据库和看门狗模块；所述系统的端口服务器分别连接智能设备通信信道和监控设备通信信道；所述逻辑分析器通过扩展通信信道连接调度监控系统。本发明专利技术的系统和方法在不破坏、不衰减原有通信信道的基础上进行信道扩展。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏发电站通信非干扰式信道扩展的系统及方法
本专利技术涉及一种光伏电站监控
的方法，具体讲涉及一种光伏发电站通信非干扰式信道扩展的系统及方法。
技术介绍
近些年来，以太阳能、风能为代表的新能源在全球得到迅猛发展。目前，太阳能是世界上最具前景的清洁能源之一，各国都将太阳能资源利用作为构建可持续发展战略的重要内容。光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、维护简便等优点，是近年来出现爆发式增长趋势的太阳能利用方式。我国太阳能资源十分丰富，全国有90%以上的陆地太阳能资源属于较丰富、很丰富或最丰富，这为我国光伏发电的发展提供了基本条件。光伏电站是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。光伏电站是由太阳能电池阵列、汇流箱、交流逆变器等设备组成。光伏电站监控系统用于对光伏电站设备进行实时持续的监视记录和控制、系统故障记录与报警以及各种参数的设置，还可以通过网络进行远程监控。监控系统数据包括实时阵列电压、发电功率等电气运行数据，日照辐射强度、组件温度、环境温度等气象数据，还包括累计发电量统计、累计减少CO2排放量等统计分析数据。通过计算机分析，监控系统实时掌握设备的工作状态，对于工作状态异常的设备，发出故障报警信息，保证光伏发电的可靠性。光伏电站智能设备的运行数据通过光伏电站通信信道与监控系统主机中的通信采集单元连接。通信媒体包括电缆和光纤，通信接口包括串口和以太网。串口包括RS-232和RS-485接口。RS-232接口只能提供“点对点”通讯，通讯设备数量只能有一个，并且标准距离不超过15米；RS-485接口采用总线型接线，抗干扰能力强，可以接多个设备，并且在通讯速率不高的情况下距离可达1200米。以太网包括电缆和光纤。电缆传输接口通常采用RJ-45，通讯线采用铜质超五类双绞线；或者采用BNC，通讯线分细缆和粗缆。光纤的传输模式包括单模和多模。单模光纤是指在工作波长中，只能传输一个传播模式的光纤，通常光波长有1310nm和1550nm；多模光纤将光纤按工作波长以其传播可能的模式为多个模式的光纤，通常光波长是850nm。串口在一定条件下可以转换成以太网，接口模式和数据传输层都可以通过软硬件结合的方法转换，所以串口也可以采用光纤传输信号。光伏监控系统是光伏电站的重要组成部分，为了提高光伏电站的自动化水平和运行管理水平，配合各个地区的能量管理系统（EMS）调节光伏电站电能质量和功率输出，无论是无人值守还是有人值班光伏电站，都需要把所采集的重要信息传输给EMS调度系统。同时光伏电站也需要接受EMS发出的调度指令。由光伏电站向EMS发送的信息，通常称为“上行信息”；而由EMS向光伏电站发送的信息，称“下行信息”。光伏电站与EMS之间相互传输的这两种信息统称“远传信息”，以便与光伏电站内部各智能设备与监控系统之间传输的“内部信息”相区别。但是现在的光伏电站与EMS之间还没有建立起大规模的通讯连接，少数的实验性质光伏电站建立起的通讯连接也只是将远传信息先下发到监控系统，监控系统再转发给智能设备，中间环节较多且可靠性堪忧。对光伏发电设备的电能质量检测和功率输出调节最优选择是直接与交流逆变器设备通讯，根据监测交流逆变器的有功电能输出进行补贴并且配合电网调度进行在线功率调节。这需要交流逆变器开放通讯端口及通信协议。然而一方面EMS的建设滞后于光伏电站的发展，另一方面很多进口交流逆变器也没有提供专门供EMS通讯用的端口。正常情况下光伏电站监控系统与智能设备之间建立通讯连接，监控系统与智能设备之间通过串口或以太网建立通信信道，使用定义好的通信协议进行数据传输。在整个数据的传输过程中只有监控系统与智能设备之间进行“对话”。如果外界需要介入其通讯过程，则需要监控系统或智能设备开放通讯接口，建立新的通信信道，才能够为第三方建立数据传输的通信信道。目前针对新能源领域的远程控制、调节要求越来越多，传统的监控方法已不能满足新的要求。比如，根据国家鼓励发展光伏产业的扶持政策中就有具体的规定，要求接受国家政策补助的光伏电站需向远程数据中心上传实时运行数据，并接受能量管理系统（EMS）的调度。然而许多光伏电站建设初期采购的智能设备和监控系统都是同一厂家生产的封闭的通讯系统，接口不标准，互操作性差，售后维护不包括通讯接口的开发，成套采购的国外进口光伏发电系统尤甚。因此，需要提供一种在现有监控系统与智能设备的通信信道中非干扰式通信信道扩展的方法和系统。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种光伏发电站通信非干扰式信道扩展的系统及方法，该方法为一种非干扰式的通信信道扩展方法，在不破坏、不衰减原有信道的基础上进行信道扩展。实现上述目的所采用的解决方案为：一种光伏发电站通信非干扰式信道扩展的系统，所述光伏电站的智能设备的运行数据通过所述通信信道与监控系统主机中的通信采集单元连接，其改进之处在于：所述系统包括通过总线相互通信的端口服务器和逻辑分析器；所述系统还包括分别连接逻辑分析器的实时数据库和看门狗模块；所述系统的端口服务器分别连接智能设备通信信道和监控设备通信信道；所述逻辑分析器通过扩展通信信道连接调度监控系统。进一步的，所述总线包括数据总线和控制总线；所述数据总线为所述端口服务器和逻辑分析器间的报文双向传输的通道；所述控制总线为所述逻辑分析器对所述端口服务器下发指令的单向传输的通道。进一步的，所述端口服务器将从所述通信信道中接收的报文通过数据总线传至所述逻辑分析器。进一步的，所述逻辑分析器分析所述智能设备与监控系统之间传输的报文内容，获得所需的数据，将所述数据存储至所述实时数据库并发送至扩展通信信道，并且将扩展通信信道接收到的调度指令下发至智能设备。进一步的，所述逻辑分析器不截留所述智能设备和监控系统之间的报文，不干扰智能设备和监控系统之间的报文传输。进一步的，所述看门狗模块包括定时器，所述逻辑分析器在单位时间内发送心跳信号至所述看门狗模块，所述看门狗模块根据接收的心跳信号重置定时器。进一步的，当所述逻辑分析器进入死锁状态，无法发送所述心跳信号，则重启系统。一种光伏发电站通信非干扰式信道扩展的方法，所述光伏电站的智能设备的运行数据通过所述通信信道与所述监控系统主机中的通信采集单元连接，其改进之处在于：所述方法包括步骤：I、端口服务器接入智能设备通信信道和监控设备通信信道之间，所述端口服务器切断所述智能设备和所述监控系统原有的通信信道，建立分别与智能设备和监控系统通信的扩展通信信道；II、所述端口服务器将从所述通信信道中接收的报文通过数据总线传至所述逻辑分析器；III、所述逻辑分析器分析报文，获取数据并存储至实时数据库，并在单位时间内发送报文至另一通信信道；IV、所述逻辑分析器通过所述控制总线控制所述端口服务器阻塞监控系统通信信道；所述逻辑分析器发送调度指令至所述智能设备通信信道；所述逻辑分析器在调度指令正确下发后通过控制总线解除对监控系统通信信道的阻塞，监控系统发出的报文能正确传输到智能设备，监控系统认为通讯没有任何中断。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术的方法及系统不干扰原有通信信道正常工作情况下接收和分析报文，并向其它通信系统发送分析的报文内容。（2）本专利技术的方法及系统实现对光伏电站本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏发电站通信非干扰式信道扩展的系统，所述光伏电站的智能设备的运行数据通过所述通信信道与监控系统主机中的通信采集单元连接，其特征在于：所述系统包括通过总线相互通信的端口服务器和逻辑分析器；所述系统还包括分别连接逻辑分析器的实时数据库和看门狗模块；所述系统的端口服务器分别连接智能设备通信信道和监控设备通信信道；所述逻辑分析器通过扩展通信信道连接调度监控系统。

【技术特征摘要】
1.一种光伏发电站通信非干扰式信道扩展的系统，所述光伏发电站的智能设备的运行数据通过所述通信非干扰式信道与监控系统主机中的通信采集单元连接，其特征在于：所述系统包括通过总线相互通信的端口服务器和逻辑分析器；所述系统还包括分别连接逻辑分析器的实时数据库和看门狗模块；所述系统的端口服务器分别连接智能设备通信信道和监控设备通信信道；所述逻辑分析器通过扩展通信信道连接调度监控系统。2.如权利要求1所述的一种光伏发电站通信非干扰式信道扩展的系统，其特征在于：所述总线包括数据总线和控制总线；所述数据总线为所述端口服务器和逻辑分析器间的报文双向传输的通道；所述控制总线为所述逻辑分析器对所述端口服务器下发指令的单向传输的通道。3.如权利要求1所述的一种光伏发电站通信非干扰式信道扩展的系统，其特征在于：所述端口服务器将从与所述智能设备和监控设备建立的扩展通信信道中接收的报文通过数据总线传至所述逻辑分析器。4.如权利要求1所述的一种光伏发电站通信非干扰式信道扩展的系统，其特征在于：所述逻辑分析器分析所述智能设备与监控系统之间传输的报文内容，获得所需的数据，将所述数据存储至所述实时数据库并发送至扩展通信信道，并且将扩展通信信道接收到的调度指令下发至智能设备。5.如权利要求1所述的一种光伏发电站通信非干扰式信道扩展的系统，其特征在于：所述逻辑分析器不截留所述智能设备和监控系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：杭晗，周邺飞，赵上林，华光辉，俞斌，孔爱良，梁硕，张新龙，赫卫国，丁杰，吴福保，杨波，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：