基于modbus協(xié)議的光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控通訊方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于MODBUS協(xié)議的光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控通訊方法，該方法建立了一種用于光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)的工況記錄本地保存流程及完善MODBUS協(xié)議指令，使得上層監(jiān)控計(jì)算機(jī)（區(qū)域運(yùn)行調(diào)控中心）可以完整的記錄所有光伏電站的運(yùn)行情況，保證企業(yè)（或組織）所屬所有太陽能光伏電站系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。本發(fā)明的有益效果是：即使光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)與區(qū)域運(yùn)行調(diào)控中心通訊中斷一段時(shí)間，在通訊恢復(fù)以后，區(qū)域運(yùn)行調(diào)控中心也可以得到這段時(shí)間里該光伏電站的運(yùn)行狀態(tài)記錄。保證了系統(tǒng)所監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的完整性，對(duì)電站的安全運(yùn)行、故障分析和處理、事故追憶和專家系統(tǒng)的運(yùn)行有著重要作用。
【專利說明】基于MODBUS協(xié)議的光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控通訊方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及能源技術(shù)和工業(yè)控制領(lǐng)域，尤其是太陽能光伏電站遠(yuǎn)程控制的通訊技 術(shù)，具體地說是一種基于MODBUS協(xié)議的光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控通訊方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著太陽能光伏技術(shù)的快速發(fā)展，國內(nèi)已經(jīng)建成眾多的大中型太陽能光伏電站， 特別是在西部五省的沙漠戈壁地區(qū)，分布著各大光伏廠商或發(fā)電企業(yè)的光伏電站。然而，傳 統(tǒng)的光伏電站均在光伏電站所在地點(diǎn)設(shè)立本地監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)電站運(yùn)行調(diào)度及管理人員均 在電站所在地點(diǎn)值守。隨著電站數(shù)量的不斷增加，如何安全高效運(yùn)營所屬電站，并給所屬企 業(yè)帶來穩(wěn)定的現(xiàn)金流，已成為一個(gè)不可回避的重要問題。要解決這個(gè)問題，除了在各個(gè)電站 建設(shè)初期的統(tǒng)籌規(guī)劃及建設(shè)質(zhì)量等各環(huán)節(jié)把關(guān)之外，建立一套完整的高效的電站智能監(jiān)控 系統(tǒng)將是解決方案中重要的一環(huán)。隨著高速通訊網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和互聯(lián)網(wǎng)的日益發(fā)達(dá)，建設(shè)區(qū) 域運(yùn)行調(diào)控中心，并通過基于VPN的高速網(wǎng)絡(luò)把企業(yè)（或組織）所屬的電站連接起來，電站 運(yùn)行調(diào)度人員在區(qū)域運(yùn)行調(diào)控中心通過高速專網(wǎng)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制所屬多個(gè)電站的運(yùn)行，這樣 的模式將成為發(fā)展趨勢(shì)；這種模式下，就可以把電站運(yùn)行模式由目前分散的本地運(yùn)行控制 升級(jí)為區(qū)域調(diào)度中心統(tǒng)一管理；提高運(yùn)行管理效率的同時(shí)，大大地縮減運(yùn)行人員編制；同 時(shí)，由區(qū)域運(yùn)行調(diào)控中心統(tǒng)一接口電網(wǎng)調(diào)度中心，提高了電站與電網(wǎng)調(diào)度的溝通效率，從而 提高了電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。
[0003] 但是，光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)與區(qū)域運(yùn)行調(diào)控中心的高速通訊連接（以及備用通 訊線路）有可能由于各種故障原因發(fā)生中斷，區(qū)域運(yùn)行調(diào)控中心就無法得到從通訊中斷到 通訊恢復(fù)這個(gè)時(shí)間段內(nèi)的下屬電站的運(yùn)行情況，造成系統(tǒng)數(shù)據(jù)的不完整。
[0004] 目前的光伏并網(wǎng)電站監(jiān)控系統(tǒng)中通常都集成有專家系統(tǒng)。集成于監(jiān)控系統(tǒng)中的專 家系統(tǒng)，通過對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的分析和專家判斷，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的影響電站發(fā)電效 率的非功能性故障或缺陷。例如：系統(tǒng)調(diào)試完成后，各子電站的發(fā)電效率和發(fā)電功率曲線 有一個(gè)參考值，隨著時(shí)間的推移，太陽能組件效率有一定的衰減，其他設(shè)備的損耗也逐漸加 大，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，通過時(shí)間上縱向和系統(tǒng)或設(shè)備間的橫向分析比較和計(jì)算，再結(jié)合專家系 統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)值，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的影響電站發(fā)電效率的非功能性故障或缺陷。從電 站長期運(yùn)行來看，這將有效提高電站的發(fā)電量。另外，通過大數(shù)據(jù)分析電站設(shè)備的運(yùn)行情 況，可以為后續(xù)電站建設(shè)時(shí)設(shè)備選型提供決策依據(jù)。
[0005] 但是由于上述的通訊故障造成的系統(tǒng)數(shù)據(jù)不完整，很可能造成無法滿足專家系統(tǒng) 運(yùn)行所需要的數(shù)據(jù)完整性和正確性的要求，這將對(duì)電站的安全運(yùn)行、故障分析及處理和專 家系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響，使得專家系統(tǒng)不具備數(shù)據(jù)分析和專家判斷功能，無法給出運(yùn) 行或后續(xù)設(shè)備選型決策支持，無法適應(yīng)大中型太陽能光伏并網(wǎng)電站商業(yè)化運(yùn)行的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有光伏電站監(jiān)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)而提供的一種基于MODBUS 協(xié)議的光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控通訊方法，該方法建立了一種用于光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)的 工況記錄本地保存流程及完善MODBUS協(xié)議指令，使得上層監(jiān)控計(jì)算機(jī)（區(qū)域運(yùn)行調(diào)控中 心）可以完整的記錄所有光伏電站的運(yùn)行情況，保證企業(yè)（或組織）所屬所有太陽能光伏 電站系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。
[0007] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0008] 一種基于MODBUS協(xié)議的光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控通訊方法，它包括以下具體步 驟：
[0009] a、建立一種光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)的工況記錄本地保存流程
[0010] 光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)與區(qū)域運(yùn)行調(diào)控中心通過基于VPN的網(wǎng)絡(luò)相互連接。當(dāng) 光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)與區(qū)域運(yùn)行調(diào)控中心通訊正常時(shí)，區(qū)域運(yùn)行調(diào)控中心以"工況記 錄時(shí)間間隔"主動(dòng)向光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出基于MODBUS協(xié)議的"查詢目前狀態(tài)指令 0x0801"或"時(shí)鐘同步指令0x0822 "，光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)返回當(dāng)前工況，包括出力狀 態(tài)、故障狀態(tài)和運(yùn)行模式數(shù)據(jù)，或執(zhí)行時(shí)鐘同步操作流程；當(dāng)光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)在超過 "工況記錄采集時(shí)間間隔"規(guī)定的間隔時(shí)間未收到區(qū)域運(yùn)行調(diào)控中心的任何指令時(shí)，即認(rèn)為 出現(xiàn)通訊故障，光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)將立即生成一條工況記錄，并寫入存儲(chǔ)在本地的工 況記錄文件；
[0011] b、完善基于MODBUS協(xié)議的專用指令
[0012] 在通訊正常后，區(qū)域運(yùn)行調(diào)控中心主動(dòng)向光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出工況記錄文 件上傳指令0x0802,光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)將及時(shí)通過FTP協(xié)議上傳存儲(chǔ)在本地的工況 記錄文件；上傳成功后，光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)將工況記錄文件移動(dòng)到本地特定文件 目錄里；區(qū)域運(yùn)行調(diào)控中心向光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)工況記錄文件保存成功通知指令 0x0808,光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)刪除前述本地特定文件目錄里的所有工況記錄文件；
[0013] 其中：所述工況記錄文件存儲(chǔ)在光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)的本地磁盤里，格式為二 進(jìn)制格式，數(shù)據(jù)域包括電站編碼、時(shí)間標(biāo)簽、設(shè)備編碼、設(shè)備類型、電量歷史累計(jì)、設(shè)備溫度、 直流電壓、直流電流、交流電壓、交流電流、交流頻率、斷路器狀態(tài)及設(shè)備故障狀態(tài)等。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：即使光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)與區(qū)域運(yùn)行 調(diào)控中心通訊中斷一段時(shí)間，在通訊恢復(fù)以后，區(qū)域運(yùn)行調(diào)控中心也可以得到這段時(shí)間里 該光伏電站的運(yùn)行狀態(tài)記錄。保證了系統(tǒng)所監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的完整性，對(duì)電站的安全運(yùn)行、故障分 析和處理、事故追憶和專家系統(tǒng)的運(yùn)行有著重要作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)涫疽鈭D。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 參閱圖1，本發(fā)明是光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的兩個(gè)子系統(tǒng)之間的通訊方法。負(fù) 責(zé)實(shí)施通訊的兩個(gè)具體設(shè)備分別是"區(qū)域運(yùn)行調(diào)控中心系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器"和"光伏電站本 地監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器"。具體實(shí)施過程如下：
[0017] 1、MODBUS 協(xié)議
[0018] MODBUS典型信息幀如下：
[0019]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于MODBUS協(xié)議的光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控通訊方法，其特征在于該方法包括 W下具體步驟； a、 建立一種光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)的工況記錄本地保存流程 光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)與區(qū)域運(yùn)行調(diào)控中屯、通過基于VPN的網(wǎng)絡(luò)相互連接；當(dāng)光伏電 站本地監(jiān)控系統(tǒng)與區(qū)域運(yùn)行調(diào)控中屯、通訊正常時(shí)，區(qū)域運(yùn)行調(diào)控中屯、W "工況記錄時(shí)間間 隔"主動(dòng)向光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出基于MODBUS協(xié)議的"查詢目前狀態(tài)指令0x0801"或 "時(shí)鐘同步指令0x0822"，光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)返回當(dāng)前工況，包括出力狀態(tài)、故障狀 態(tài)和運(yùn)行模式數(shù)據(jù)，或執(zhí)行時(shí)鐘同步操作流程；當(dāng)光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)在超過"工況記錄 采集時(shí)間間隔"規(guī)定的間隔時(shí)間未收到區(qū)域運(yùn)行調(diào)控中屯、的任何指令時(shí)，即認(rèn)為出現(xiàn)通訊 故障，光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)將立即生成一條工況記錄，并寫入存儲(chǔ)在本地的工況記錄文 件； b、 完善基于MODBUS協(xié)議的專用指令 在通訊正常后，區(qū)域運(yùn)行調(diào)控中屯、主動(dòng)向光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出工況記錄文件上 傳指令0x0802,光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)將及時(shí)通過FTP協(xié)議上傳存儲(chǔ)在本地的工況記錄文 件；上傳成功后，光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)將工況記錄文件移動(dòng)到本地特定文件目錄里； 區(qū)域運(yùn)行調(diào)控中屯、向光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)工況記錄文件保存成功通知指令0x0808， 光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)刪除前述本地特定文件目錄里的所有工況記錄文件； 其中；所述工況記錄文件是存儲(chǔ)在光伏電站本地監(jiān)控系統(tǒng)的本地磁盤里，格式為二進(jìn) 制格式，數(shù)據(jù)域包括電站編碼、時(shí)間標(biāo)簽、設(shè)備編碼、設(shè)備類型、交流輸出電量歷史累計(jì)、設(shè) 備溫度、直流電壓、直流電流、交流電壓、交流電流、交流頻率、斷路器狀態(tài)及設(shè)備故障狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】H04L29/06GK104468586SQ201410766256
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】牛彥, 袁佳寧, 張玉紅, 黃海, 陳偉 申請(qǐng)人:上海紐恩新能源科技有限公司