專利名稱：一種光伏發(fā)電站監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光伏發(fā)電站監(jiān)控系統(tǒng)，屬于太陽(yáng)能發(fā)電監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，全球能源危機(jī)和大氣污染問(wèn)題日益突出，太陽(yáng)能作為綠色能源之首，是人類取之不盡用之不竭的可再生能源，已經(jīng)越來(lái)越得到人類的重視。隨著太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用產(chǎn)品不斷增多，針對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電的在線監(jiān)測(cè)和控制研究顯得十分重要。目前，國(guó)內(nèi)外的光伏電站越來(lái)越多，由于光伏電站所建地區(qū)多為日照時(shí)間長(zhǎng)、環(huán)境惡劣的地區(qū)，如果由專人值守巡查將耗費(fèi)大量人力物力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種光伏發(fā)電站監(jiān)控系統(tǒng)，較完整地實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)、控制、保護(hù)等功能，成為開(kāi)發(fā)人員和用戶監(jiān)測(cè)光伏發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)、獲得研究數(shù)據(jù)的主導(dǎo)窗口，實(shí)現(xiàn)電站無(wú)人值守或少量人值守，解決背景技術(shù)存在的上述問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種光伏發(fā)電站監(jiān)控系統(tǒng)，包含通信控制單元、直流電壓模塊、直流電流模塊、光照強(qiáng)度模塊、風(fēng)速風(fēng)向模塊、溫度環(huán)境模塊、顯示及鍵盤、遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)、 大屏幕顯示、跟蹤控制器和電量變送器，直流電壓模塊、直流電流模塊、光照強(qiáng)度模塊、風(fēng)速風(fēng)向模塊和溫度環(huán)境模塊分別與通信控制單元連接；顯示及鍵盤、遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)、大屏幕顯示、跟蹤控制器和電量變送器也分別與通信控制單元連接。由通信控制單元為主導(dǎo)，通信控制單元CPU采用Atmel公司的AVR ATmegal^單片機(jī)，具有U8KB的Flash和4KB的E2PROM, 8路10位A/D轉(zhuǎn)換器和2路異步通信UART， 看門狗復(fù)位電路，工作電壓1. 8 6. 0V，抗干擾性能較強(qiáng)。直流電壓模塊、直流電流模塊采用霍爾傳感器采集信號(hào)，光照強(qiáng)度模塊采用光照度傳感器采集信號(hào)，風(fēng)速風(fēng)向模塊采用風(fēng)速傳感器采集信號(hào)，環(huán)境溫度模塊由溫度傳感器來(lái)采集；
液晶及鍵盤由觸摸屏完成，構(gòu)成人機(jī)交互界面，通過(guò)RS-232與通訊控制單元相連，可以實(shí)現(xiàn)逆變器各種功能操作和參數(shù)設(shè)置及修改。初始化界面顯示3秒鐘后，自動(dòng)切換至主界面。主界面包括輸入?yún)?shù)、輸出參數(shù)、外界環(huán)境及發(fā)電功率等相關(guān)信息，同時(shí)顯示當(dāng)前日期時(shí)間；
遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)配有系統(tǒng)專用的上位機(jī)監(jiān)控軟件，通過(guò)RS-485與通信控制單元相連，可以在計(jì)算機(jī)上查看和存儲(chǔ)電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)，還可以通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)控制逆變器的運(yùn)行； 跟蹤控制器，由太陽(yáng)光跟蹤傳感器檢測(cè)光伏陣列是否對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)； 電量變送器通過(guò)RS-485與通信控制單元相連，用于采集并網(wǎng)的電流、電壓、功率、電網(wǎng)頻率等監(jiān)控所需數(shù)據(jù)。本發(fā)明還具有基于Modbus協(xié)議的遠(yuǎn)方通信功能。本發(fā)明的積極效果較完整地實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)、控制、保護(hù)等功能，是開(kāi)發(fā)人員和用戶監(jiān)測(cè)光伏發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)、獲得研究數(shù)據(jù)的主導(dǎo)窗口，實(shí)現(xiàn)電站無(wú)人值守或僅用少量人力即可。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例示意圖中通信控制單元1、直流電壓模塊2、直流電流模塊3、光照強(qiáng)度模塊4、風(fēng)速風(fēng)向模塊5、溫度環(huán)境模塊6、顯示及鍵盤7、遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)8、大屏幕顯示9、跟蹤控制器10、電量變送器Ilo
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。一種光伏發(fā)電站監(jiān)控系統(tǒng)，包含通信控制單元1、直流電壓模塊2、直流電流模塊 3、光照強(qiáng)度模塊4、風(fēng)速風(fēng)向模塊5、溫度環(huán)境模塊6、顯示及鍵盤7、遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)8、大屏幕顯示9、跟蹤控制器10和電量變送器11，直流電壓模塊、直流電流模塊、光照強(qiáng)度模塊、風(fēng)速風(fēng)向模塊和溫度環(huán)境模塊分別與通信控制單元連接；顯示及鍵盤、遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)、大屏幕顯示、 跟蹤控制器和電量變送器也分別與通信控制單元連接。在實(shí)施例中，通信控制單元CPU采用Atmel公司的AVR ATmegaU8單片機(jī)，具有 128KB的Flash和4KB的E2PROM, 8路10位A/D轉(zhuǎn)換器和2路異步通信UART，看門狗復(fù)位電路，工作電壓1. 8 6. 0V，抗干擾性能較強(qiáng)。直流電壓模塊、直流電流模塊采用霍爾傳感器采集信號(hào)，光照強(qiáng)度模塊采用光照度傳感器采集信號(hào)，風(fēng)速風(fēng)向模塊采用風(fēng)速傳感器采集信號(hào)，環(huán)境溫度模塊由溫度傳感器來(lái)采集；這些電氣參數(shù)和環(huán)境參數(shù)通過(guò)傳感器采集后，接入到通信控制單元的輸入電路中， 由CPU的AD電路來(lái)實(shí)現(xiàn)采樣，這些數(shù)據(jù)采樣后，運(yùn)用到各種控制當(dāng)中；直流電壓模塊、直流電流模塊、光照強(qiáng)度模塊除用于數(shù)據(jù)計(jì)算和顯示外，還可用于控制逆變控制器的并網(wǎng)的啟動(dòng)和停止；風(fēng)速風(fēng)向模塊檢測(cè)用于保護(hù)光伏陣列單元的安全，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到或大于定值時(shí)， 控制部分發(fā)出指令，通過(guò)接口電路驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)整光伏陣列到水平角度，減小風(fēng)的阻力，從而起保護(hù)作用(此方法適用于跟蹤式光伏陣列)。液晶及鍵盤是指帶觸摸功能的人機(jī)交互界面，通過(guò)人機(jī)交互界面可以實(shí)現(xiàn)逆變器各種功能操作和參數(shù)設(shè)置及修改；人機(jī)交互界面通過(guò)RS-232與通信控制單元相連；初始化界面顯示幾秒鐘后，自動(dòng)切換至主界面。主界面包括輸入?yún)?shù)、輸出參數(shù)、外界環(huán)境及發(fā)電功率等相關(guān)信息，同時(shí)顯示當(dāng)前日期時(shí)間；主界面顯示后即可準(zhǔn)備啟動(dòng)運(yùn)行，點(diǎn)擊主界面的啟動(dòng)按鈕，將看到密碼輸入界面，輸入密碼即可啟動(dòng)設(shè)備。需要停止設(shè)備時(shí)，單擊停止按鈕， 輸入密碼后點(diǎn)擊OK按鈕，設(shè)備停止；點(diǎn)擊復(fù)位按鈕，輸入密碼后系統(tǒng)復(fù)位；在主界面中點(diǎn)擊設(shè)置按鈕，輸入密碼后進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置選擇界面，即可選擇對(duì)系統(tǒng)的基本參數(shù)、保護(hù)參數(shù)、 時(shí)間進(jìn)行設(shè)置；選擇相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置后，會(huì)顯示相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置顯示界面，點(diǎn)擊修改，輸入密碼后即可修改想要修改的參數(shù)；修改完成后點(diǎn)擊OK鍵，系統(tǒng)顯示發(fā)送成功及校驗(yàn)正確界面。當(dāng)逆變器遇到故障時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入報(bào)警界面。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)配有系統(tǒng)專用的上位機(jī)監(jiān)控軟件，通過(guò)RS-485與通信控制單元相連， 可以在計(jì)算機(jī)上查看和存儲(chǔ)電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)，還可以通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)控制逆變器的運(yùn)行；監(jiān)
4控軟件基于VB語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，用戶可以直觀的看到電站的各項(xiàng)數(shù)據(jù)；系統(tǒng)提供了各項(xiàng)參數(shù)的曲線按鈕，通過(guò)點(diǎn)擊所要查看的參數(shù)名稱就可以看到當(dāng)日的參數(shù)曲線圖，非常直觀和方便；還有歷史記錄功能，可以查看以往任意一天的參數(shù)曲線，并可以生成報(bào)表，把每一天的數(shù)據(jù)以 WORD格式輸出并保存起來(lái)。大屏幕顯示可以直觀的告訴電站用戶有關(guān)電站的各種數(shù)據(jù)，如當(dāng)前并網(wǎng)功率、累計(jì)發(fā)電量、電壓電流等電氣參數(shù)和光照強(qiáng)度風(fēng)速等環(huán)境參數(shù)。還可根據(jù)用戶需求，顯示電站的各種相關(guān)信息。大屏幕可以通過(guò)RS-485與通信控制單元相連，也可以通過(guò)RS-485/232 與上位機(jī)相連，達(dá)到顯示功能。跟蹤控制器，由太陽(yáng)光跟蹤傳感器檢測(cè)光伏陣列是否對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)；當(dāng)太陽(yáng)光垂直照射到跟蹤傳感器上時(shí)，跟蹤傳感器四個(gè)方位的輸出信號(hào)全部為零，表示跟蹤傳感器已對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)；當(dāng)太陽(yáng)光偏離垂直照射時(shí)，跟蹤傳感器能檢測(cè)出當(dāng)前太陽(yáng)偏離跟蹤傳感器的方位并進(jìn)行控制調(diào)整；根據(jù)太陽(yáng)能電池板的特性可知，它的發(fā)電量與照射到它上面的光照強(qiáng)度成正比，而接受太陽(yáng)的直射光，可以得到太陽(yáng)的最大光照強(qiáng)度。電量變送器通過(guò)RS-485與通信控制單元相連，用于采集并網(wǎng)的電流、電壓、功率、 電網(wǎng)頻率等監(jiān)控所需數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種光伏發(fā)電站監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包含通信控制單元(1)、直流電壓模塊(2)、 直流電流模塊(3)、光照強(qiáng)度模塊(4)、風(fēng)速風(fēng)向模塊(5)、溫度環(huán)境模塊(6)、顯示及鍵盤 (7)、遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)(8)、大屏幕顯示(9)、跟蹤控制器(10)和電量變送器(11)，直流電壓模塊、 直流電流模塊、光照強(qiáng)度模塊、風(fēng)速風(fēng)向模塊和溫度環(huán)境模塊分別與通信控制單元連接；顯示及鍵盤、遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)、大屏幕顯示、跟蹤控制器和電量變送器也分別與通信控制單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之光伏發(fā)電站監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于通信控制單元CPU采用 Atmel 公司的 AVR ATmegal28 單片機(jī)，具有 128KB 的 Flash 禾口 4KB 的 E2PROM, 8 路 10 位 A/D轉(zhuǎn)換器和2路異步通信UART，看門狗復(fù)位電路，工作電壓1.8 6. 0V，抗干擾性能較強(qiáng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述之光伏發(fā)電站監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于直流電壓模塊、直流電流模塊采用霍爾傳感器采集信號(hào)，光照強(qiáng)度模塊采用光照度傳感器采集信號(hào)，風(fēng)速風(fēng)向模塊采用風(fēng)速傳感器采集信號(hào)，環(huán)境溫度模塊由溫度傳感器來(lái)采集；液晶及鍵盤由觸摸屏完成，構(gòu)成人機(jī)交互界面，通過(guò)RS-232與通訊控制單元相連，可以實(shí)現(xiàn)逆變器各種功能操作和參數(shù)設(shè)置及修改；初始化界面顯示3秒鐘后，自動(dòng)切換至主界面；主界面包括輸入?yún)?shù)、輸出參數(shù)、外界環(huán)境及發(fā)電功率等相關(guān)信息，同時(shí)顯示當(dāng)前日期時(shí)間；遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)配有系統(tǒng)專用的上位機(jī)監(jiān)控軟件，通過(guò)RS-485與通信控制單元相連，可以在計(jì)算機(jī)上查看和存儲(chǔ)電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)，還可以通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)控制逆變器的運(yùn)行；跟蹤控制器，由太陽(yáng)光跟蹤傳感器檢測(cè)光伏陣列是否對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)；電量變送器通過(guò)RS-485與通信控制單元相連，用于采集并網(wǎng)的電流、電壓、功率、電網(wǎng)頻率等監(jiān)控所需數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光伏發(fā)電站監(jiān)控系統(tǒng)，屬于太陽(yáng)能發(fā)電監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)方案是直流電壓模塊(2)、直流電流模塊(3)、光照強(qiáng)度模塊(4)、風(fēng)速風(fēng)向模塊(5)和溫度環(huán)境模塊(6)分別與通信控制單元(1)連接；顯示及鍵盤(7)、遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)(8)、大屏幕顯示(9)、跟蹤控制器(10)和電量變送器(11)也分別與通信控制單元連接。本發(fā)明的積極效果較完整地實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)、控制、保護(hù)等功能，是開(kāi)發(fā)人員和用戶監(jiān)測(cè)光伏發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)、獲得研究數(shù)據(jù)的主導(dǎo)窗口，實(shí)現(xiàn)電站無(wú)人值守或僅用少量人力即可。
文檔編號(hào)H02J13/00GK102420461SQ201110304280
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者任曉鵬, 劉立軍, 包鳳永, 張喜軍, 王文瑞, 高姊敬 申請(qǐng)人:保定天威集團(tuán)有限公司, 天威新能源系統(tǒng)工程(北京)有限公司