浅谈光伏并网电站智能监控系统设计和应用

【摘 要】在我国的电力事业中，光伏并网电站为我国的电力事业做出很多贡献，是国家电网的重要组成部分。但是在实际的光伏并网电站运行中，设计出光伏并网电站智能监控系统，不仅可以满足电站的监控需求，还可以监控电站电能质量、电能计量与并网控制，以下浅谈光伏并网电站中智能监控系统的设计及应用。

【关键词】光伏电站；智能监控系统；并网；光伏发电技术；智能电网

0.引言

在我国光伏并网电站中，针对光伏并网电站设计智能监控系统，不仅可以有效监视和控制全站设备，还能够实现对高压侧设备的智能监控，还将会提高光伏并网电站的安全性，提高我国电力建设的经济效益。以下对此做具体介绍：

1.光伏并网电站监控系统的需求分析

随着我国太阳能光伏发电技术的普及，从光伏并网电站的特殊应用到民用，再到辅助能源，可见光伏并网发电技术在电网发电中的重要性。由于我国传统的针对光伏并网电站的监控技术较为落后，多是采用单片机作为控制单元、通过RS-485 总线[1]作为通信网络而组成的监测系统，不仅系统的生产成本高，而且系统的通用性较差。因此，为提高我国光伏并网电站的监控系统水平，应该设计出具备智能监控性能的监控系统。基于我国当前光伏并网发电系统设计中，一般由太阳能光伏电池板、并网逆变器与防雷汇流箱等几个部分组成，因此在设计对于该光伏并网电站的智能监控中，应该实现对光伏并网电站设备运行状态的实时监测，对每部分器件的相应参数进行测量、存储和分析，以确保每部分器件能够正常运行。

2.监控系统的结构设计

针对智能化光伏并网电站监控系统的设计中，其主要包括上位机、下位机DSP以及前端传感器采集模块、 CAN 总线等几个部分，其结构设计如下图1所示：

图1 系统结构设计图

在结构设计中，其上位机中主要是由计算机、CAN 接口卡以及监控软件组成的，CAN 接口卡可以插在上位机扩展槽中，这样就可以实现下位机同上位机之间数据的高速交换，而对于监控软件，则可以通过 CAN接口卡来接收下位机发送出来数据，并对分析、存储以及显示数据，根据向下位机发送控制命令，从而对下位机设备进行到实时监控[2]。下位机 DSP 中，主要实现 A/D 采样功能，并采取CAN 协议与上位机进行通信，以此来保证系统的稳定运行；针对前端采集模块中，就是通过各种传感器，采集直流电压、直流电流、三相并网电压、电流、温度等参数。

3.系统的硬件设计

在针对光伏并网电站智能监控系统的硬件设计中，使用单片机为主的控制单元，采用 TI 公司的DSP 芯片以及TMS320F2407 来作为系统核心控制器，提高数据处理能力。并且在CAN 总线接口的电路设计中，使用RS-485 相比，采用SN65HVD230作为总线 CAN的 收发器，提高系统抗干扰能力，并通过总线收发器 SN65HVD230、控制器TMS320LF2407，实现对系统内部之间各单元的信号传送[3]。在设计数据采集电路中，选择TMS320LF2407，采用高性能静态CMOS 技术，减少控制器功耗，并同时具备低功耗电源管理模式，具有良好的性能，成本低。

4.系统的软件设计

在系统软件设计中，将会采用.NET 框架的 Visual C#. NET开发平台，提高智能监控系统人机界面的可操作性，同时也可以大幅度缩短智能控制软件的开发周期。并且在设计中，还应该利用SQL Server 2005 数据库，对监控数据进行存储分析，以便更好实时的监测逆变器、光伏阵列状态。在软件设计中，应该包括数据采集与显示的功能、数据管理的功能以及控制功能、故障报警功能。

以下就是系统数据处理中的发送与更新的程序代码：

发送数据程序：

while（UART_busy）；

ACC = dat；

if（P）

{

#if（PARITYBIT =ODD_PARITY）

S2CON &= ～S2TB8

#elif（PARITYBIT = EVEN_PARITY）

S2CON |= S2TB8；

#endif

}

else

{

#if

（PARITYBIT == ODD_PARITY）

S2CON |= S2TB8

；

#elif（PARITYBIT == EVEN_PARITY）

S2CON &= ～S2TB8

；

#endif}

UART_busy = 1；

S2BUF = ACC；

关于更新数据的程序：

Read_Reg_Address= READ_ADRESS_PAGE0；

SetPosition （0，5）；

Int2Char2

（Modbus_REG[1]）；

WriteWord （data_buff2，2）；

并且在软件设计中对于通信协议设计的方面，应该考虑到通信的可靠性与通信效率，因此可以采用数据帧进行通信。通信部分代码如下所示：

通信代码：

ipEnd = new IPEndPoint

（IPAddress.Parse（sqlutility.i-pAddress），sqlutility.port）；

listen_thd = new Thread

（new ThreadStart （lis-ten_fun））；

listen_thd.IsBackground = true；

listen_thd.Star（t）；

standard_thd = new Thread

（new ThreadStart（stan-dard_toclient））；

standard_thd.IsBackground = true；

localhost_IPSocket.Listen（1024）；

5.实际光伏并电网智能监控的应用

5.1实现本地监控

针对基于无线传感器的并网光伏电站智能监控系统设计中，不仅具有分布式数据采集的特点，同时也具有易组建、自组织的特点，可以在实际应用中实施对电站的现场监控。在智能监控系统中，可以对光伏并网电厂现场故障采取有效的应急控制；并且还可以安装中英文LCD 显示屏，人性化的将电站设备参数通过显示屏的形式，显示出历史故障数据等信息，这样就可以使电站管理人员可以及时对电站故障进行处理。

5.2实现远程监控

在实际远程智能监控中，工作人员可以通过以太网连接本地监控室，操作人员可以随时根据用户权限，查看其管辖范围内的电网信息，对电站内实时运行的数据进行分析，远程监控电站内的信息。

5.3实现上位机监控

在实际应用中，还可以根据光伏并网电站现场设备，采取RS485 通讯接口，然后再利用MODBUS通讯协议，通过分析各种样式图形图表，把所监控的数据经RS485 总线传输到上位机中，从而实现对数据的遥测通信，实现对电站的实时监控。

6.结论

综上所述，设计出基于光伏并网电站的智能监控系统，利用无线传感器网络分布的形式，实现对范围光伏电站的智能监控，引导电站提供符合需求的优质电能，还可以防止并网控制功能的孤岛效应能力，具有实际的应用价值。

参考文献：

[1] 王忠，孙浩钦，易茂祥. 基于CAN总线智能建筑监控系统的通信协议设计[J]. 电子科技，2012，24（32）：54-57.

[2] 邹伟，杨平，徐德. 基于MCGS组态软件的上位机控制系统设计[J]. 制造业自动化，2010，16（24）：34-35.

[3] 冯涛，宋胜利，钟江，张琦，肖宇，唐玉庆. 基于.NET的智能监控系统软件设计与开发[J]. 自动化与仪表，2011，06（34）：45-46.