光伏监控（精选7篇）
光伏监控 篇1
0 引言
太阳能的热能利用和光能利用是两个最重要的应用领域, 太阳能的利用引人注目的原因, 是由太阳能的特殊性所决定的, 它具有储量巨大、不会枯竭、不受地域限制等优点, 是一种清洁能源。近几十年来, 太阳能光伏发电技术得到了世界各国的重视, 光伏发电已经成为利用太阳能的主要方式之一。但是光伏电池一般安装在屋顶等无人看守的地方, 同时地域分布也比较大, 要对光伏发电系统进行实时监控比较困难, 基于此, 本文设计了一套基于Si4432无线数传芯片和GPRS无线网络的光伏逆变器监控系统, 可对光伏电站实现远程监控。
1 监控系统结构
整个监控系统是由光伏逆变器、Si4432无线数传模块、GPRS无线网络和上位机四部分构成的, 其结构框图如图1所示。光伏逆变器的参数由含有无线通信模块的光伏逆变器控制器通过无线网络传送给GPRS基站, GPRS基站将多个逆变器的参数收集后按照一定的协议通过GPRS网络传送给上位机GPRS模块, 上位机GPRS模块再通过RS485将参数传送给上位机。
2 硬件系统
2.1 上位机GPRS模块
上位机GPRS模块是由PIC24FJ32单片机控制, 它是由Microchip公司设计的一款具有丰富的外设功能集和增强的计算性能的16位RISC单片机。其原理框图如图2所示。
其工作原理是:单片机通过RS485与上位机监控中心连接, 通过UART串口与GPRS模块连接。发送过程中, 上位机监控中心首先发送指令给单片机, 单片机收到指令后, 再通过UART串口发送给GPRS模块, GPRS模块再通过AT指令将数据发送出去。接收过程中, GPRS模块首先将接收的数据通过UART串口送给单片机, 单片机再通过RS485传送给上位机。
2.2 基站GPRS无线通信模块
基站GPRS无线通信模块包含微处理器, Si4432无线数传模块和GPRS无线通信模块三部分, 微处理器也是采用PIC24FJ32单片机, 其原理图框图如图3所示。
Si4432无线数传模块将从逆变器接收的数据送给CPU处理, CPU收到数据后, 先对其中的内容分析, 然后执行相应数据控制和发送命令, 将处理后数据通过GPRS无线通信网络传送给上位机GPRS通信模块。
2.3 逆变器无线通信模块
逆变器主控芯片采用ds PIC30F6010, 该CPU芯片是16位单片机, 它融合了可管理高速计算活动的数字信号处理器功能, 具有功能强大的外围设备和快速中断处理能力。主控芯片除控制逆变器外, 还实现对Si4432无线数传模块的控制。其原理图框图如图4所示。微处理器对光伏逆变器的电压电流等参数进行控制, 并将采集的光伏逆变器的电压电流等参数通过Si4432无线数传模块发送给基站, Si4432无线数传模块与微处理器之间采用SPI通信方式。
3 软件系统
本系统软件包括上位机软件和单片机控制软件, 单片机控制软件采用C语言, 其软件子程序包括GPRS通信控制模块、Si4432无线模块数据接收发送程序、光伏逆变控制程序, A/D采样程序, 定时器中断程序等。
上位机监控软件采用VB, VB中含有串口通信控件MSComm1, MSComm1控件提供了两种处理通信的方式:事件驱动方式和查询方式。本系统采用事件驱动接收方式来接收数据。上下位机的通信协议采用Modbus协议, 其格式如表1所示:
系统采用主从发送方式, 主机发送命令至控制器, 控制器接收到地址信息后判断是否是本机地址, 如果是, 则继续接收后面的数据, 并根据功能码及相关要求返回相应的信息, 如果不是, 则不应答。
4 结语
用GPRS模块和Si4432无线数传模块实现了对光伏系统的远程监控, 充分利用现有的、成熟无线通信网络, 提高了系统的可靠性和开发成本。实验的结果表明:该系统通信稳定、传输距离远、可靠性高, 基本满足了光伏系统远程监控的要求。
摘要：设计了一种基于GPRS的远程光伏监控系统, 介绍了系统的各个模块的功能和设计原理, 试验表明:该系无线监控系统性能稳定、传输距离远、通信速度较快、抗电磁干扰能力强。
关键词：光伏电池,GPRS,无线通信, 远程监控
参考文献
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[4]吕世家.多模块并联DC/AC电力变换技术研究[D].哈尔滨工程大学, 2010.
光伏并网监控系统的设计与应用 篇2
随着不可再生能源的逐渐减少, 太阳能等新型能源的开发必将得到足够的重视。所谓的光伏并网发电, 其实就是利用太阳电池的光生伏特效应将太阳能转换成电能进行发电。但就目前来看, 有关的光伏并网发电技术尚不够成熟, 所以还需要利用配套的监控系统对光伏并网过程进行监控。而利用该系统, 能够实现对光伏并网设备的有效调节和控制, 因此能够使光伏发电并网稳定运行。
1 光伏并网监控系统结构
从系统设计原理上来看, 光伏并网发电系统包含有并网发电单元、并网逆变器, 可以进行三相电的输出。利用双分裂升压变压器, 并网发电系统就可以接入中压电网, 然后实现并网发电。根据光伏并网发电的特点, 设计出的光伏并网监控系统应由现场监控、上位机监控和远程监控构成。在对现场进行监控的过程中, 系统可以利用应急启停按键和LCD显示屏进行系统下位机设备的监控。而系统下位机设备包含汇流箱、并网逆变器和环境采集仪等等。
2 光伏并网监控系统的设计与应用
2.1 现场监控的设计与应用
在监控系统中, 现场监控部分主要有两部分功能, 即监控设备运行数据的实时显示功能和现场故障应急启停控制功能。通过在现场设备上进行人性化LCD显示屏的安装, 就可以使设备的各项运行数据、历史故障数据、历史发电量数据和总发电量数据显示出来, 从而为人员的管理提供依据。而设备运行信息则包含电网频率、并网电流、当天发电量、电网电压和机内温度等各种参数信息, 能够为人员了解设备运行状态提供便利。在显示屏选择方面, 可以选择液晶显示器, 并且利用单片机进行显示屏的控制。在现场通信方面, 可以使用DSP控制板进行数据通信实现。
2.2 上位机监控的设计与应用
由于光伏并网的现场设备上带有RS485通讯接口, 所以在进行上位机监控设计时可以使用MODBUS通讯协议。使用该通讯接口, 则可以将现场监测数据传输至系统上位机监控室, 从而实现系统的遥信和遥测。利用本地监控计算机, 则可以实现上位机的监控功能。利用计算机上的监控软件, 系统将能完成采集数据的存储和分析, 并且利用各种图形和图标进行现场设备运行状况的反映。同时, 利用打印设备, 还可以将需要数据打印导出。完成数据的专业分析后, 操作人员就可以进行相应控制信息的输入, 然后通过改变设备运行状态进行现场的控制管理。由于系统配有Web服务器, 所以能够将设备运行状态信息发布到网上。从上位机监控功能的软件设计上来看, 可以使用LABVIEW平台进行系统编程开发。因为, 利用该平台可以完成数据的采集、分析和显示, 并且能够实现图形化编程。同时, 利用其进行监控软件开发和测试, 将能有效提升系统的编程效率。
2.3 远程监控的设计与应用
利用以太网, 操作人员可以通过连接本地监控室服务器进行光伏并网的远程控制。利用IE浏览器, 操作人员也能够进行网站的登录, 然后利用操作管理权限进行现场设备运行情况的查看和分析, 具体包含电站收益、设备参数和故障报警等并网运行数据信息。而系统的远程监控设计不仅能够实现本地监控计算机上的所有监控功能, 同时还能够进行人员岗位工资的管理, 所以能够为电站的管理提供较大的便利。利用系统的远程监控功能, 高层管理人员也可以根据检测信息对自己负责的控制活动作出及时、有效的决策。在实现系统远程监控功能时, 需要利用Visual Studio2010 这一微软的开发工具进行系统软件设计[3]。考虑到系统数据信息量较多的问题, 需要使用三层体系结构的服务器, 以便使系统具有一定的可扩展性, 并且利用清晰的系统结构实现系统数据交互。
3 结论
总而言之, 利用光伏并网监控系统, 可以实现光伏并网的自动化管理, 所以能够为发电企业节省大量的人力和物力, 继而为企业获得更多的效益。而随着光伏产业的发展, 相信该种监控系统也将在电力系统管理中得到有效应用, 从而使电力企业的工作效率和经营效益得到提高。
摘要：在光伏并网发电的过程中, 电站的控制管理工作相对复杂, 容易出现过压、过载和过流等情况。而设计一套光伏并网监控系统, 则可以利用现场监控、上位机监控和远程监控等操作进行光伏并网控制, 继而使光伏电站在无人值守的情况下保持良好的运行状态。因此, 有必要对光伏并网监控系统的设计与应用问题展开分析, 从而更好的促进电力事业的发展。
关键词：光伏并网,监控系统,设计与应用
参考文献
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[2]杨海柱, 张永生, 张辉.并网型户用太阳能光伏发电监控系统的设计[J].电源技术, 2013, 02:269-271.
光伏监控 篇3
天津中新生态城光伏项目是根据天津市电力公司的相关政策和部署建设的, 其主要目的是建设分布式智能光伏系统, 研究和展示分布式并网光伏在家庭型用户中的应用。该项目充分利用太阳能发电清洁无污染的特点, 结合储能及智能光伏控制技术, 最终建成一个集光、储、用为一体的协调稳定运行的智能光伏系统。该系统既可以独立运行, 也可以平滑连接到市电系统后与市电系统联网运行;剩余电力可以上送电网, 不足电力由电网自动补充, 互为备用, 共同为用电负荷提供高品质电源, 充分展示分布式智能光伏系统的实用性、可靠性和经济性。
1 光伏系统的结构组成
尽管不同的光伏系统在规模上不相同, 但是其主要的组成结构基本相同, 即由太阳能电池板、控制器、蓄电池、逆变器和光伏监控系统构成。光伏系统结构框图如图1所示。
(1) 太阳能电池板。太阳能电池板作为光伏系统的核心部分, 也是光伏系统中价值最高的部分, 它的主要功能是将太阳能转换为电能, 存储到蓄电池中或直接推动负载工作, 作为整个系统能量的来源。由于材料和技术的原因, 单个太阳能电池板的发电量十分有限, 在实际应用中将太阳能电池板串并联组成太阳能电池阵。
(2) 控制器。控制器在整个系统中控制和管理光伏设备的工作状态, 并且对蓄电池进行过充电和过放电的保护, 其主要功能是使光伏系统始终能够处于最大发电功率点附近, 以获得最高的光电转换效率。
(3) 蓄电池。蓄电池的作用是存储太阳能电池阵转换的电能, 并随时向负载供电。在光伏发电系统中, 蓄电池应处于浮充放电状态, 所以蓄电池的特性影响着整个系统的工作效率和特性。光伏系统中的蓄电池一般为铅酸电池, 但是在小型或微型光伏系统中, 也可以用镍镉电池、镍氢电池或者锂电池替代。
(4) 逆变器。在很多场合, 都需要供电系统提供220V或110V的交流电源。但是一般情况下太阳能电池板的直接输出是12V、24V或48V的直流电, 所以能将光伏发电系统所发出的直流电能转换为交流电能的DC-AC逆变器就必不可少。
(5) 监控系统。监控系统能监控整个光伏系统的运行状态, 包括光伏设备参数, 系统发电量、光电转换率、环境等数据。通过计算机等终端设备显示相关数据, 达到实时监控的目的, 并且能够在系统出现故障时及时报警。
2 光伏监控系统功能要求
根据实际需求, 光伏监控系统应具备以下功能:
(1) 数据采集。系统实时采集太阳能电池阵的输出电压、电流, 太阳能电池阵充放电电流, 单体电池电压、温度, 环境温度, 逆变器输出电压、电流以及配电开关状态等。
(2) 故障监测。系统实时监测光伏系统设备的运行状态, 当设备出现故障时, 应立即发出告警信号, 通知相关人员及时处理。
(3) 电池管理。系统根据蓄电池的工作特性可为蓄电池选择合适的充电方式, 以延长蓄电池的使用寿命。当电池放电至终止电压时, 及时切断用电负载, 避免电池过放电, 以达到保护电池的目的。
(4) 数据存储。系统将光伏系统的运行数据存储在存储器中, 出现故障时能将运行数据传送到远程监控中心, 以便工作人员及时分析和定位故障。
(5) 远程监控。系统具有远程通信接口, 可保证远程监控中心及时了解光伏设备的工作状态, 并对其进行远程控制, 即系统具有遥测、遥控、遥信、遥调的功能。
3 光伏监控系统设计方案
光伏监控系统是对运行的光伏系统进行实时监视、设备管理、自动化控制的必要手段。天津中心生态城项目配置了光伏自动化监控软件及相应的计算机、网络通信等硬件设备, 以智能光伏为核心, 实现集中监控及管理, 建立完整的光伏监控系统, 完成整个光伏系统所有电源、储能、负荷的信息整合和共享、综合监视以及操作控制, 提高了运营操作和维护的自动化管理程度, 实现了光伏系统整体的调度及运行管理。
天津中心生态城光伏监控系统采用分布式、分层式、开放式的结构, 应用集中管理、分散控制的模式, 将站内监测和远程监控相结合, 即为每个光伏电站内部配备1个站内监测系统、1个远程监控中心系统监控多个光伏电站。光伏电站站内监测系统由左而右分为中央层、站控层和设备层, 其结构框图如图2所示。设备层为分布式采集模块, 主要作用是测量站内设备的相关数据, 与站控层之间利用RS-485总线进行通信。站控层为站内监控计算机, 主要作用是设置模块的参数定义和显示系统所采集的相关数据, 以实现人机交互。正常情况下, 站控层和中央层之间采用光纤进行通信, 当设备处于无光纤覆盖区域时, 则采用无线技术进行中转。中央层为远程监控中心, 在线实时监测光伏设备的运行情况。
3.1 站内分布式监测系统
因为独立运行光伏系统和并网光伏系统所需要监测的数据并不完全相同, 所以根据需要采集的系统数据的不同, 光伏监控系统采用分布式数据采集模块对系统数据进行采集, 模块的种类及数量还可添减, 以适应不同需求。
站内分布式监测系统主要由数据采集系统、数据传输系统、数据处理系统和人机交互系统组成。数据采集系统采用分布式结构将相应传感器分散安置在站内每个区域, 实现数据的采集。数据采集系统通过RS-485或RJ45接口直接连接逆变器、控制器及独立子系统等, 实现系统与各设备或子系统之间的通信, 完成数据采集和控制命令下发。数据传输系统主要由传输接口和传输网络构成, 其主要作用是将采集系统所采集的数据上传至处理系统, 同时将处理系统的命令下发至采集系统, 实现采集系统与处理系统的通信。数据处理系统作为监测系统的核心, 主要负责整个系统数据的存储、运算、备份与还原, 同时能够支持系统程序的运行和功能的实现。人机交互系统位于系统的最上层, 主要通过监测计算机、鼠标、键盘、打印机等硬件实现工作人员与监测系统的交互功能。
3.2 远程监控系统
光伏监控系统采用站内监控计算机和远程监控计算机相结合的方式来实现远程监控。站内监控计算机通过接入Internet网络与远程监控计算机连接并进行数据通信。站内监控计算机接收远程监控计算机和现场的控制要求, 将控制命令下发给对应设备, 同时响应主站监控计算机的命令, 将相关数据实时上传给远程监控计算机。通信结构示意图如图3所示。
4 应用效果
4.1 发电监控系统
光伏发电监控系统主要对系统所有的分布式光伏发电的实时运行信息、报警信息进行全面监视, 并对光伏发电进行多方面的统计和分析, 实现对光伏发电的全方面掌控。发电监控系统主要实现以下功能:
(1) 实时显示光伏系统的当前发电总功率、每日总发电量、累计总发电量、累计CO2总减排量以及每天发电功率曲线图。
(2) 查看每台光伏并网逆变器的直流电压、直流电流、直流功率、交流电压、交流电流、发电功率、频率、功率因数等运行参数。
(3) 查询每台光伏并网逆变器的历史运行数据, 并形成相关数据报表和历史曲线。
4.2 储能监控系统
储能监控系统主要对储能双向逆变器和储能电池的实时运行信息、报警信息进行全面监视, 并对储能进行多方面的统计和分析, 实现对储能的全方面掌控。储能监控系统主要实现以下功能:
(1) 实时显示双向逆变器的运行模式、运行状态、告警信息等;对双向逆变器的管理参数进行远方查询、修改。
(2) 实时显示储能系统当前可放电量、可充电量、最大放电功率、当前放电功率、可放电时间、今日总充电量、今日总放电量;控制电池充放电时间、充放电电流、电池保护电压, 实现对交直流双向变流器相关参数的调节。
5 结束语
我国目前面临着能源危机和环境污染, 光伏发电这种清洁能源的使用势在必行, 大量光伏电站的建设也是大势所趋, 因此光伏监控系统也应快速发展, 以保障光伏系统正常稳定的运行。光伏监控系统是现代化光伏电站管理必不可少的组成部分, 是优化电站建设, 提高太阳能利用率的有力工具, 必将在天津中心生态城光伏项目中扮演重要的角色。
参考文献
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光伏监控 篇4
光伏发电监控系统的优劣在一定意义上代表着现代发电站的自动化水平,它直接影响系统的运行安全、电能质量以及生产效益等。本文设计的光伏发电在线监控系统是光伏电站自动控制系统的重要组成部分,该装置所记录的实时数据为工作人员了解光伏发电系统运行状态和分析光伏发电系统故障原因,及时处理事故提供可靠的依据,同时,根据故障记录数据还可以分析故障时的系统运行参数、各电气量及开关量的变化规律,便于进行故障定位和处理。
1 系统的工作原理
在自动化测控的系统中,最重要的环节是数据采集。数据采集信可分为直流采样和交流采样两种。本装置由ADE7758芯片完成光伏发电系统的交流采样,DSP内部的AD完成对光伏阵列电压和电流的直流采样。系统框图如图1所示。ADE7758通过互感器与逆变器交流输出端相连,网侧电压U、逆变器输出电流I分别经电压传感器和电流传感器转换成三相二次弱电信号,经过信号处理后送入ADE7758转换。光伏阵列电流由电流传感器CSNE151-204检测并将其转换毫安信号,再由信号调理电路转换为0-3V电压信号输入到DSP进行AD转换。DSP计算出机端电压U、逆变器输出电流I、有功功率P、无功功率Q、光伏阵列电流Id和交流电压频率F等运行参量,同时判断系统交直流过流/过压、逆变器异常、频率故障、孤岛效应、PDP故障等故障状态。现场开关量,如并网开关、功率柜故障、风机启停等IO信号经过光电隔离后进入DSP进行处理。DSP每隔20毫秒采样一次,并将采样的数据保存到相应的故障数据区和显示数据缓冲区中进行监控显示。当发生故障时,DSP记录下光伏发电系统故障时间、故障类型、故障数据等并将记录的数
据信息存入F M 2 4 C 2 5 6 L中。当接收到上位机的上传故障记录命令时,D S P将存储在FM24C256L中的数据通过RS485传送给上位机。上位机接收到数据后显示系统运行参量和运行状态,其中故障数据以曲线形式显示。上位机故障诊断专家系统或值班工程师就能利用这些数据记录和波形对发电系统进行故障定位、分析和处理。
本系统中,主控DSP与FM24C256L之间通过I2C总线通讯;DSP芯片与ADE7758之间采用高速SPI总线交换数据;DSP与上位机之间通过RS485方式进行通讯。
2 系统的硬件设计
本系统选择高速DSP芯片TMS320LF2407作为主控制器,电能计量专用芯片ADE7758作为AD转换器,铁电FM24C256L作为数据存储设备,同时配置USB接口可接入大容量存储设备存储系统运行数据。
2.1 关键芯片简介
TMS320LF2407是TI公司推出的16位定点DSP。它具有TMS320系列DSP的基本功能,静态CMOS技术,供电电压降为3.3V,减少控制器的功耗;片内有32K×16位的Flash程序存储器,2.5K×16位的数据RAM,544×16位双端口DRAM,2K×16位的单口SRAM;2个事件管理模块,事件管理模块适用于控制各种电机和逆变器;可扩展的外部存储器达192K×16位,其中程序存储器空间、数据存储器空间、IO寻址空间各为64K×16位;片内看门狗定时器、10位ADC转换器、CAN2.0B控制器模块、串行SCI通信模块、16位串行SPI模块、基于锁相环的时钟发生器;5个外部中断,3种低功耗电源管理模式,能独立地将外设器件转入低功耗工作模式。此外,该芯片有多达41个可单独编程或复用的通用IO脚,用户可根据需求进行软件设置。由于TMS320LF2407片内外设丰富,片内存储容量大,不用再外扩存储器,大大提高了系统的集成度,为许多需要加强运算的嵌入式应用提供了高度的灵活性和高性价比解决方案[7]。
ADE7758是一款高集成度的三相电能专用计量芯片,集成了6路2阶Sigma-Delta ADC采样通道,带有一个SPI兼容的串行通讯接口,两路脉冲输出。采用数字校准技术,可通过标准的SPI三线串行接口完成对芯片的设置、电量数据的传输和校准。ADE7758内部集成有温度传感器,单5V供电,低功耗,适用于三相三线和三相四线电力系统中,测量精度小于0.1%。
2.2 系统的硬件连接
基于DSP、ADE7758组成的光伏发电系统在线监控和故障记录系统的硬件连接如图2所示。该系统硬件设计包括:交流量采集和信号调理模块、交流电量计量与转换模块、直流量采集和转换模块、开关量采集模块、实时数据的处理与控制模块、人机交互和报警等几个部分。
系统交流量的采集由PT,CT完成,即将逆变器输出并网电压、输出电流分别转换成二次弱电信号;信号调理电路完成信号进入ADE7758前的调整和滤波,该电路模块主要目的是将信号处理成ADE7758可以直接接收的小于等于500m V的电压信号;ADE7758有电压和电流采集通道,它们能接收的交流信号幅值最大为500m V,通过6路A/D采样通道完成数字化。ADE7758内的微处理器对数字化的被测信号进行各种判断、处理和运算,并将结果储存在18个只读寄存器中。ADE7758转换结束后向DSP提出中断申请;光伏阵列电流由霍尔传感器CSNE151-204完成测量,光伏阵列的电压由分压电路完成测量,这两路直流量经过放大器处理成0-3V信号直接由DSP内部AD转换;实时数据的处理与控制模块由DSP芯片来完成,DSP接收到中断后使相应片选有效,在通过3线的SPI接口读取ADE7758相应电参量并存入RAM中,然后DSP对这些数据进行处理,处理完毕的数据可以在LCD上实时显示出来。当状态参量超过报警阈值时,监控系统能实时显示报警信息并能完成故障数据的记录和存储;本系统分别采用MAX232、75LBC184芯片完成电平的转换,方便通过串口与计算机进行通信,其中DSP和75LBC184之间通过ADUM1201进行双通道数据隔离。
为了保证系统的安全性和可靠性,本系统没有用DSP芯片内的看门狗,而专门设计了外部看门狗电路。采用AD公司生产的ADM691芯片,利用DSP的PWM口产生的占空比可调的脉冲信号作为喂狗信号,监视电源电压和微处理器的工作状态,大大提高系统的安全性和可靠性。另外,为了使系统具有一定的广泛使用性,配置了支持USB2.0B的接口,目的是方便在没有计算机的情况下进行大量的数据采集和存储。
3 系统的软件设计
以DSP为核心的系统程序设计框图如图3所示。主程序只进行键盘扫描,显示刷新,命令处理等。对于中断的判断和处理以及故障数据的记录是该程序的核心部分。根据具体的功能需要,中断包括外部中断、定时中断和串行中断3种。
3.1 外部中断IRQ0
ADE7758的IRQ脚连接DSP的IRQ0脚,当IRQ0脚被置低时,表示ADE7758产生中断,则DSP调用相应中断服务子程序通过SPI总线读出ADE7758中的电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率和频率等数值;
3.2 定时中断
DSP内部有4个16位定时器/计数器,此处采用定时器T1做为1ms定时器,该定时器可作为系统基本时基。定时器3做一个20ms定时中断,该中断刷新开关量、记录光伏发电系统运行参量、刷新显示数据等。
3.3 事件记录和故障录波子程序
事件记录子程序在20定时中断中调用,主要负责记录逆变器各运行量Ua、Ia、Ud、Id、P、Q、Po、F在故障前8秒、后12秒的数据。
为了保证失电时故障数据不会丢失,在F M 2 4 C 2 5 6 L中定义一个连续的数据区1 0 0 H-3F7FH,用来保存DSP送过来的故障数据。每组数据即一个结构体占用16字节,则1000组共占用内存16000字节。
事件记录子程序每20ms将采样的数据送到结构体数组中。为数据缓冲区定义两个结构体数组指针Data_P和Start_P,其初始值指向结构体数组的第一个元素即Rcd_data[0]。每记录一组数据,数组指针Data_P=Data_P+1,Start_P=Data_P。在没有故障时,数据是循环记录的。当故障到来时开始启动软件计数器Rcd_numb,即每记录一个故障数据Rcd_numb=Rcd_numb+1当记录完故障后12秒数据即Rcd_numb=700时,则停止记录。这样数组指针Index=Start_P正好指向故障前8秒记录数据的第一个数据起始地址。DSP将临时缓冲区Rcd_data中的记录数据通过I2C总线存储到FM24C256L中,具体传送过程是从Rcd_data[Index]处开始顺序将环型缓冲区中故障数据存储到FM24C256L的100H-3F7FH中,存储完毕设置记录结束标志并等待命令将记录数据上送。具体程序流程图如图3所示。事件记录子程序主要记录机组运行状态改变时的时间、类型、各电气量的大小等。系统采用循环记录方式,能保存100组这样的事件记录。
4 系统监控软件设计
上位机监控软件是以VB6.0为平台,利用MSComm控件,以事件驱动方式实现计算机与DSP之间串行通讯,完成数据的交换。上位机程序包括用户界面设计、通讯和数据处理程序、显示程序等。
上下位机之间的通讯通过485串行总线来实现的,采用上位机召唤和下位机定时上传相结合通讯方式。其中光伏发电系统逆变器并网电压、输出电流,光伏阵列电压、电流和开入开出量等监控数据每隔1s定时上传一次,而故障记录数据则采取上位机召唤上传的方式。
5 系统运行验证结果
本文在5k W太阳能电池阵列的平台上,用1台单相额定功率为4.5k W光伏并网逆变器组建了一个光伏并网发电系统。在系统运行前,需要对上位机和下位机的通讯参数进行设置,包括波特率、校验方式、数据位位数和停止位位数等。在DSP使用RS485总线和上位机进行串口通信时,下位机的通讯参数也可以通过上位机设置界面进行设定,同时设定监控装置的各级报警阈值。
本试验直流电压由实验室可调直流电源代替光伏阵列,在光伏发电系统正常运行时,调节直流电压从正常的384V的工作电压下调10%,以此来验证监控装置工作情况,图4是该装置监控到的系统光伏电压发生异常时记录的波形和事件记录,为了节约文章的篇幅,仅选择本次故障中一个事件记录如表1。从图4可以看出,系统电压在当时发生跌落时本监控装置已经进入异常报警保护状态,记录异常数据和相关事件的并发出报警。当直流电压从384V降到346V时,并网电压略有下降,此时为220.39V;输出功率从4.14Kw下降到3.24Kw;电网频率基本还是50HZ,同时事件记录也详细的记录了异常数据并发出直流欠压告警。该装置完整的记录了本次系统异常过程数据。
6 结束语
本装置采用具有D S P内核的三相电能专用计量芯片A D E 7 7 5 8代替通用A D芯片,以TMS320LF2407作为主CPU,实现了对光伏发电系统电参数的快速测量和控制,满足光伏发电监控系统的实时性和快速性;同时系统配置了大容量存储设备USB接口,满足实时数据存储要求,通常情况下完全可以取代普通监控计算机,降低了成本,提高了产品的可靠性。通过实验室动态模拟实验,本装置性能可靠、操作方便、界面友好,能够很好地满足光伏发电系统在实时线监控显示、故障记录、故障分析的需要,对于保证光伏发电系统的安全、稳定、可靠运行具有重要的意义。
摘要：本文介绍了基于DSP的光伏发电在线监控和故障记录装置的设计方法。它由高速DSP芯片、高精度三相计量芯片ADE7758芯片组成,能实现高速数据采集、光伏发电系统运行参量的在线监控、故障数据和事件记录及报警等功能。在VB环境下实现与上位计算机的串行通讯,实时显示光伏发电系统各种运行参量和运行状态。其中系统故障时间、故障类型、故障数据等保存在FM24C256L中,故障数据能以波形的形式显示出来。实验证明,该系统采集的数据准确,可靠性高,操作方便,图形界面友好,应用效果好。
关键词：DSP,在线监控,故障录波,串行通讯
参考文献
[1]Hwang I H,Ahn K S,Lim H C,etal.Design,development and performance of a 50 kW grid connected PV system with three phase current-control inverter[EB/OL].2000-05-11.http://iee-explore.ieee.org/iel5/7320/19792/00916221.pdf?arnum-ber=916221.
[2]李立伟,王英,包书哲.光伏电站智能监控系统的研制[J].电源技术.2007.
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[4]ADE7758 Data Sheet,Poly Phase Multifunction Energy MeteringIC with per Phase Information.ANALOG DEVICES,2003.
[5]刘和平,王维俊,江渝,邓力,等.TMS320LF240X DSP C语言开发应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.
光伏监控 篇5
光伏电站主要是通过太阳电池自身的光生伏特效应来将敷设直接转换成电能的一种发电系统,这种发电系统不仅环保,而且能够提升新能源的利用效率。在电站建设上主要由变压器、PT、刀闸、出现和开关等设备组成,还包括箱变、汇流箱和光伏阵列等发电设备,而光伏电站中的监控系统则是通过对这些设备实施监测和控制调节来保证电站运行的稳定性。
1 光伏电站监控系统的功能概述
大型光伏电站中的监控系统涉及到的内容较多,包括通信网络、通信规约、功率控制、电压调节、设备监测控制等等,需要实现的功能较多,对于系统设计和硬件要求也在不断发生变化,在大型光伏电站运行当中,监控系统主要需要满足以下几点功能:一是对光伏电站中的发电设备进行监测控制,包括收集箱变、汇流箱和逆变器等设备的运行数据,并且通过指令来对逆变器功能功率和开关进行调节;二是接入升压站保护,接收监测控制信息,将变压器的保护信息和监测信息接入,将高低压线路的保护信息和监测信息接入,将直流电源的监测信息接入等;三是实现五防信息之间的交互。强大的监控系统能够对五防系统进行信息教化,将升压站内的相关信息进行共享转发,并且对五防系统中的操作数据进行获取判断。
2 光伏电站监控系统的硬件结构
2.1 控制设备层
根据大型光伏电站的建设要求,在数字量、温度模拟量、辐射量、电流模拟量和环境温度模拟量上进行调整和设置,每个光伏电站的占地面积可以控制在100×100m,一个汇流箱对应一个现场的I/O设备,然后将其安装在中心的汇流箱上,这样总站CPU和profibus总线就能够实现现场I/O设备的通讯功能,然后将主站安装在逆变器室中的控制柜上。在完成室内硬件设备的安装之后,用工业以太网来将整个PLC系统连接起来,并和上级光伏电站调度系统进行连接,实现整个系统的通讯功能。
2.2 监控层
监控层中主要是应用wincc组态软件来实现系统监控功能,该软件能够对设备的运行状态进行监控,对设备运行过程中的数据进行收集,对设备、线路运行中的事故进行报警,记录设备、线路报警,并且还能根据收集来的系统数据对历史趋势进行分析,从而为监控调度提供决策参考。在进行监控层设计时需要在控制室中设置工程师站和操作员站,通过终端设备将设备运行的状态和参数直接显示出来,其中操作员站的职能主要在于对全场设备进行监控,可根据系统中设备的日期和站号进行不同选择,对设备的发电量、运行时长等进行查询记录,根据具体的数据变化来调整操作指令,对全场生产进行指挥,保证整个系统的运行能够安全、有效的进行。
监控层是整个监控系统当中的关键,对这一层的设计上主要需要满足界面友好、操作方便、功能全面和贯穿集中管理等要求,在设计上基于PLC的监控系统主要有以下几个特点:一是系统结构上具备较强的灵活性,能够在后台进行功能定制,方便维护人员后期进行维护;二是监控系统在开发上采用模块模式,接口丰富,能够根据系统的不同要求在后期进行功能扩展,还能够支持操控指令接口进行接入,方便接收指令实现远程操作;三是系统能够支持多种类型数据库,方便后期系统扩展;四是系统提供全方面的系统日志,能够对系统运行状态进行全记录,以便操作人员能够及时对其进行查询,对于故障判断和系统扩展具有重要价值。
2.3 通信层
通信层主要是利用profibus总线进行通讯,在主站和分站之间进行连接,然后方阵和中央控制室则采用工业以太网进行连接,实现中央控制室和方阵之间的通讯连接。为了保证通讯的实时性和有效性,在服务器和方阵、中央控制器之间形成冗余环网,网内的传输介质则应用光纤进行传输,保证数据传输的速度和可靠性。中央控制室中的操作人员利用wincc软件能够对数据服务器进行访问,并且可以实现远程操作的功能,对各个方阵当中的PLC系统进行远程监控,对其运行过程中出现的故障进行诊断,同时利用环境检测仪能够利用传感器将模拟量数据直接传输到主机的PLC系统输入模块当中。
3 光伏电站监控系统延展
光伏电场占地面积广,因而多个相邻光伏电场共用同一套管理体系已成为事实,如何快速有效的将运行数据上报给上一级管理调度成为当务之急。对于这一问题的解决,在设计上可以通过设置lever2级服务器来实现运行数据的传输运行有效性,将lever1级所采集的数据进行运算处理、分析,将重要信息上传上一级调度。Lever2所分析的数据也可上传到lever3服务器,由lever3服务器运算处理将集团公司所需数据上传给集团公司调度。真正实现生产执行、生产销售、企业计划快速实时进行。
4 结语
在常规光伏电站监控系统建设中所应用到的设备价格都比较高,且所应用的单片机在监控数据采集功能上的表现并不理想,其所需要的双绞线距离较长,而在本次研究中采用PLC设备进行电缆硬接线,维护方便,对外界因素的抗干扰能力较强,使用寿命长,能够有效保证整个监控系统运行的稳定性,并且还具备功能延展性,能够根据不同的需要来进行程序修改,从而有效增强了监控系统的智能化功能。
摘要：大型光伏并网电站建设当中监控系统占据着重要位置,在对光伏电站的监控系统进行分析的基础上,结合PLC下位机建立相应的监控系统结构和网络,以有效满足光伏电站当中的监控要求。本文主要对基于PLC的光伏并网电站监控系统设计进行了分析探讨,显示监控系统能够有效保证电站运行的可靠性,且成本较低,值得推广。
关键词：光伏并网电站,监控系统,PLC
参考文献
[1]陈国良,孙丽兵,王金玉.大型光伏并网电站功率预测系统设计[J].电力与能源,2014(01):93-95.
光伏监控 篇6
关键词：光伏,可行性,集控中心,监控,通信
0 引言
光伏电站地域分散,不同光伏电站的设备、光照、环境等不同,导致各子系统发电情况也不相同。管理人员需要随时掌握各光伏电站的运行情况,并对不同电站运行情况相互比较,掌握全局,而光伏电站当地的监控系统无法满足要求。在这种情况下,建设光伏集中控制系统可提高光伏电站的运行维护水平。
1 系统建设的可行性
远程控制系统在远方控制如本地控制一样便捷,其将主控室从各分散点集中到一点,实现集中控制。关键是建立一条安全稳定的通道以及和本地一样的网络环境。
系统可通过电网110/220 k V线路上的专用光纤通道或电信部门电信通道,从各光伏子站延伸到集控中心。系统建成后,利用各光伏子站当地的监控系统实现远程对断路器、刀闸的控制。图像监控系统同样可通过电站视频及环境监控系统专用通道传递到集控中心,实现对各电站的远程视频监控。
2 计算机监控系统设计
2.1 设计原则
(1)系统采用分层分布、开放式结构,便于功能和硬件的扩充,满足多个光伏子站的接入要求,使用成熟、可靠、标准化的软硬件系统。(2)系统采用全冗余双网结构(A/B网),高度可靠,容错设计,不因个别设备或系统故障而引起整个系统功能性缺失或崩溃。(3)系统实时性好,抗干扰能力强,人机界面个性、友好,操作方便。(4)系统具有详细的权限划分机制,可根据需求进行相应调整,对访问用户分级处理,且支持多用户同时登录。(5)各光伏子站实行无人值班运行方式,各子站相关信息通过专网上送至地调调度中心。
2.2 监控系统网络结构设计
系统采用开放式、广域型、分层分布式结构,分主控级(集控中心)和分控级(光伏子站)两个主要层次,通过不同软硬件体系、统一的网络通信程序和运行控制模式,实现主控级对各分控级的实时监控。主控级站控层采用千兆以太网构建,双网(A/B网)结构,配置光伏电站接入子网,子网也采用全冗余双网(A/B网)结构,可通过增加接入子网交换机来满足多个光伏子站的接入需求。集控中心通信网络具备高可靠性,单点链路故障不应影响整个系统运行。
2.3 系统互联
集控中心还包含保护信息处理、电能计量、报表生成、发电量预测等子系统,需要通过监控系统实行对上述系统的数据处理和展示等。监控系统与其他系统的连接如图1所示。
为确保网络安全,依据《电力二次系统安全防护规定》、《电力二次系统安全防护总体方案》有关要求,二次安防系统坚持“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的原则。
横向隔离是电力二次安防体系的横向防线,采用不同强度的安全设备隔离各安全区。在生产控制大区与信息管理大区之间采用电力专用横向单向安全隔离装置,隔离强度接近物理隔离,其作为横向防护的关键设备,是生产控制大区与管理信息大区之间的必备边界防护措施。严禁E-mail、Web、FTP等安全风险高的通用网络服务和B/S或C/S方式的数据库访问穿越专用横向单向安全隔离装置。
生产控制大区内部的控制区与非控制区之间采用硬件防火墙或具有访问控制功能的设备进行逻辑隔离。
纵向加密认证是电力二次安防系统的纵向防线,采用认证、加密、访问控制等技术措施实现数据的远方安全传输以及纵向边界的安全防护。纵向加密认证装置为广域网通信提供认证和加密,实现数据机密、完整保护。
3 远程通信系统设计
3.1 设计原则
光伏子站至集控中心通信系统方案的选取应根据光伏电站实际情况,充分利用已有资源,同时能降低工程成本,为光伏电站的商业化运行、现代化管理提供保证。通信系统主要用于传输各个光伏电站到集控中心的专有业务,要求具有极高的可靠性和较短的传输时延。对于无法使用电网专用通道的光伏电站,可租用电信通道。
3.2 通信方案
集控中心与各光伏子站的通信方案需结合子站规模、集控中心与各个光伏电站的地理分布和距离、监控系统的投资规模、通信通道带和可靠性等因素综合考虑。
集控中心与各光伏电站监控系统通信主要有以下两种模式:(1)由集控中心与光伏子站远动管理机直接通信,经子站监控系统实现“四遥”功能;(2)由集控中心直接与各光伏子站内的现场控制终端(LCU)通信,直接控制电站内的设备,各光伏电站不设置计算机监控系统。
考虑到已建成的光伏电站均已建立当地的计算机监控系统,各个电站后台监控信息较多,同时考虑到公司未来发展,越来越多的LCU设备直接接入集控中心会导致集控中心负担增大,不利于集控中心远程监控、调度功能的专业化实现,因此选用集控中心与光伏子站监控系统远动管理机直接通信模式较为合理。
3.3 硬件配置及通道要求
集控中心侧与光伏电站侧通信前置机(远动管理机)均采用双机冗余配置。各光伏电站监控系统至集控中心需提供传输通道,以满足光伏电站监控系统接入集控中心远动信息要求。远动通信通道带宽为2 Mb/s,可通过租用电网或电信部门的两条传输通道建立双通信链路。通道租用方案根据各光伏电站具体情况而定。
3.4 网络安全
为确保整个系统安全稳定运行,在系统接入设计上采用以下网络安全保障措施:(1)在广域网侧设置专用网段(广域网交换机),将集控中心监控系统所处的内网段与广域网区域隔离。(2)在光伏电站接入子网交换机上划分虚拟局域网(VLAN),同时通过访问控制列表(access-list)技术,将各光伏电站之间相互隔离,确保光伏电站之间无数据传输。(3)集控中心与地调调度通信的调度数据网配合两个纵向加密认证装置,双向数字认证。
4 控制方式
光伏子站分为4级控制方式:电网调度控制、集控中心计算机监控系统控制、子站计算机监控系统控制和子站终端设备(LCU)控制。
4.1 控制权限
为确保光伏子站的操作安全,光伏子站的设备控制必须只有一个指令源,该指令源由光伏子站选取,即通过远方/就地切换开关来选择是由集控中心监控系统还是光伏子站监控系统控制。控制权限按就地、光伏电站、集控中心、电网调度由高到低设置,子站控制权以子站为单位单独设置。
4.2 控制实施
(1)在LCU上可实现远方(子站监控系统)/就地控制方式切换。(2)子站全站控制权方式切换点在光伏子站侧,由子站选择是否远方(集控中心)控制。(3)正常运行时由集控中心对所有光伏子站进行管理,当子站检修维护时,切换到由子站控制。
5 结语
光伏集控中心建设的目的是实现对旗下多个光伏子站的集中控制管理,同时满足电网调度信息的上传和调度指令的下发以及广域网用户的访问查询,因此光伏集控中心监控系统必须具备结构牢固、兼容性强、扩展方便、信息安全等功能。
参考文献
[1]光伏发电站接入电力系统技术规定:GB/Z 19964-2005[S].
[2]电力系统调度自动化设计技术规程:DL/T 5003-2005[S].
光伏监控 篇7
随着能源日益紧缺和环保压力的不断增大, 石油的枯竭几乎像一个咒语, 给人类带来了不安。何为石油等不可再生能源的替代者?各国都开始力推可再生能源, 其中开发和利用太阳能已成为可再生能源中最炙热的“新宠”, 发展太阳能已经是大势所趋, 太阳能时代已经为时不远了。
近几年来, 太阳能产业在我国得到了迅猛的发展, 中国已成为仅次于日本和德国之后居世界第三的光伏产品生产大国, 这是我国为改善全球日益恶化的环境做出的巨大贡献, 而中国随着相关法律和政策的出台, 能源长期性短缺的中国将有望成为世界上最大的光伏发电市场。化石能源终将耗尽, 绝对储量不可能满足人类长期发展的需要, 寻找替代能源势在必行。太阳能是人类必然的能源选择[1]。
开发利用太阳能, 对于节约常规能源、保护自然环境、促进经济发展和提高人民生活都有极为重要的意义。太阳能光伏发电由于资源无限、无污染和能把太阳能直接转变为电能, 系统无运动部件、运行可靠、维护少、寿命长, 且电能有益于输送、储存的优点。所以光伏能源被认为是21世纪最重要的新能源。
2 太阳能光伏供电监控系统的优势
高速公路道路监控面临很多挑战, 用交流220 V供电的话, 首先电缆线成本很高, 同时距离不能太远 (一般不超过2 km) 。其次是交流供电用的民用市电, 经常不是很稳定, 容易出现断电或者电压异常等现象, 很容易对相对比较贵重的监控设备造成威胁。而太阳能监控刚好弥补了这些问题, 同时也是响应国家节能环保建设低碳经济的号召。
太阳能供电的监控设备优势分析:
1) 太阳能不但减少了铺设电缆成本, 同时还可以防止电缆被偷的隐患。
2) 太阳能是绿色能源是取之不尽用之不竭的, 一次投资终生受益的, 每年省下的电费钱也是比较可观的。
3) 提供稳定性, 太阳能如果按照正确的配置方法来配置的话, 一般都可以做到连续阴雨天14天以上不断电 (50年一遇) 。同时蓄电池提供的电压是相对很稳定的, 不会对设备造成冲击效应, 保护了监控设备的安全运行。
综上所述, 太阳能改造是明智的选择, 也是将来道路监控的发展方向。
3 太阳能光伏供电监控系统的技术要点
3.1 系统原理构造
高速公路监控设备光伏供电系统是以太阳能作为主供能源, 由太阳能电池方阵、控制器、蓄电池组、蓄电池数据采集器、太阳能及蓄电池监控软件、蓄电池保温箱、固定支架及蓄电池防盗保温箱等组成的可完全独立运行、由监控中心统一控制的直流电源系统。
由于运行在高速公路沿线、无人看管的苛刻环境下, 系统设计为无人值守监控中心统一控制, 将维护量降至最低状态, 使用寿命达到20年以上 (不包括蓄电池组) 。
3.2 系统组成部分
系统共分为组件、蓄电池、控制器、应急充电、负载配电、系统在线检测几个部分。除了组件和蓄电池在线检测部分外, 其余部分组成中心控制板模块, 安装在一块中心控制板上, 中心控制板是一块很小的板子, 它已经安装了控制器、应急充电、负载配电盒通讯适配器所有的零件和设备, 可以方便的安装在摄像机控制箱中, 它和组件、蓄电池的连接非常的简单, 这样现场的安装会非常的方便。
3.2.1 太阳能组件部分
太阳能组件部分作用是将太阳能光能转换为直流电能, 也是最为昂贵的设备, 太阳光能虽然取之不尽却有局限性, 因此太阳能组件的输出电能来之不易, 为了保证组件发电有最高效率和最佳的性能, 组件的安装和连接需要一个非常合理的方案。
1) 电池片:采用高效率 (17%以上) 的单晶硅太阳能电池片封装, 保证太阳能电池组件发电功率充足。
2) EVA胶膜:采用加有抗紫外剂、抗氧化剂和固化剂的厚度为0.78 mm的优质EVA膜层作为太阳电池组件的密封剂和与玻璃、TPT之间的连接剂, 具有较高的透光率和抗老化能力。
3) TPT背膜:太阳电池组件的背面覆盖物—氟塑料膜为白色, 对阳光起反射作用, 因此对组件的效率略有提高, 并因其具有较高的红外发射率, 还可降低组件的工作温度, 也有利于提高组件的效率。当然, 此氟塑料膜具有太阳电池封装材料所要求的耐老化、耐腐蚀、不透气等基本要求。
4) 铝合金边框:所采用的铝合金边框具有高强度, 抗机械冲击能力强。
5) 低铁钢化玻璃:采用低铁钢化绒面玻璃 (又称为白玻璃) , 厚度3.2 mm, 在太阳能电池光谱响应的波长范围内 (320~1 100 n P) 透光率达91%以上, 对于大于1 200 n P的红外光有较高的反射率。此玻璃同时能耐太阳紫外光线的辐射, 透光率不下降。
3.2.2 蓄电池部分
蓄电池是电源的储能设备, 太阳能光伏电源完全在野外使用, 环境条件极为恶劣, 温度会影响蓄电池的容量和寿命, 会使设备中断供电;连续的阴雨天会使蓄电池充电不足, 也会影响蓄电池寿命和无法对设备供电。需要选用最好的蓄电池, 也需要一个合理的方案来保护蓄电池。
蓄电池储备容量的大小主要取决于负载的耗电情况, 此外还要考虑现场的气候条件, 环境温度, 系统控制的规律性及系统失效的后果等因素。蓄电池在太阳电池系统中处于浮充电状态, 充电电流远小于蓄电池要求的正常充电电流。尤其在冬天, 太阳辐射量小, 蓄电池常处于欠充状态, 长期深放电会影响蓄电池的寿命, 故必须考虑留有一定余量, 选择适当的放电深度。过大的放电深度会缩短蓄电池的寿命;过小的放电深度又会增加太阳电池方阵的规模, 加大总的投资成本, 放电深度最大到80%较为合适。确定蓄电池的储备容量和无日照天数、放电深度后, 可计算出所需蓄电池的实际容量, 即可初步选定蓄电池的标称容量[2]。
3.2.3 太阳能充放电控制单元部分
太阳能充放电控制单元, 通常被称做能源管理器。太阳能充放电控制单元是太阳能光伏电源的核心控制设备, 电源系统的核心控制功能都由太阳能充放电控制单元来完成。我们需要它具有满足要求的智能化控制管理模式。
控制器用途非常的广泛, 它赋予用户非常大的灵活性, 来调整控制器的设置, 监控系统的运行。为了满足非技术和技术两种用户的需要, 控制器预设了四种程序, 不需用户了解系统运行的细节即可使用。同时, 为那些已经充分了解系统及控制的用户, 准备了另外一种程序, 可视需要, 自行调整设置。提供蓄电池低电压切断负载功能, 当蓄电池电压降到设定值后控制器就会切断负载, 避免由于负载过度地从蓄电池中消耗能量而损害蓄电池, 但当蓄电池电压只是很短时间降低时, 此功能并不启动;当蓄电池电压升到预设电压上一段时间后, 负载就会重新接通。
3.2.4 应急充电部分
当出现长期阴雨天, 蓄电池电能消耗较大, 不能够向设备正常供电时, 此时蓄电池会处于亏电状态, 如果长期得不到补充, 少则监控设备不能正常工作, 严重情况下还会损坏蓄电池造成严重损失。这样当出现严重亏电状态时, 监测设备设定因素将发出报警信号, 提示需要采用市电或发电机进行应急充电。
为了减少因蓄电池欠压而造成高速监控系统无法工作的现象, 特别为每台电源系统设计应急充电接口是必须的, 而直接使用正常的蓄电池接口是无法工作的, 甚至会烧毁系统部件。应急充电装置由汽车、5k W单相发电机、快速充电装置组成, 发电机安装于汽车内部, 实现移动发电目的, 快速充电装置是一台AC/DC转换装置, 充电过程中为蓄电池提供100 A左右的充电电流, 这样只需4小时就可以达到90%的额定容量, 以达到快速充电目的。
3.2.5 负载配电部分
从控制单元的输出端口直接向负载供电是危险的, 一旦系统出现故障或负载出现故障, 将危及负载或系统太阳能充放电控制单元的安全。因此必须在系统的输出端设置负载配电设备来保护相关设备。
3.2.6 太阳能光伏电源在线检测系统
具有高精度、高可靠性和安全性的特点。应用现代测量技术与微处理器技术, 实现信号测量和数据采集:采用现代通信技术实现远程数据传输, 利用计算机软件和数据库技术, 完成数据处理。具有以下优点:
1) 某一子系统运行异常, 不影响系统中其它子系统的正常运行。
2) 硬件系统设计采用可靠的电气隔离, 具有良好的电磁兼容性和电气隔离性能, 与被监测对象的连接点均为全隔离, 因此, 监测系统若出现硬件或软件方面的故障, 均不会影响被监测设备的正常运行。
3) 具有自诊断功能, 对通信中断、软硬件故障应能够诊出故障并及时告警。
3.2.7 辅助设备部分
辅助设备主要包含组件安装支架、蓄电池防护井、保温箱三部分, 用来支撑和保护系统的主要设备。优质的辅助设备能保证主设备的安全, 延长主设备的使用寿命, 提高系统的工作效率和可靠性。
4 结束语
太阳能光伏供电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位, 不但要替代部分常规能源, 而且将成为世界能源供应的主体。我国拥有丰富的太阳能资源, 全国太阳辐射平均值为5 800 MJ/m2, 太阳能光伏发电业已经在我国得到了广泛的利用。太阳能光伏供电应用在高速公路监控系统中, 实现无人看管, 无需铺设电缆, 大大降低了建设成本。而且太阳能供电系统为固定安装, 系统部件全部模块化, 易于安装、拆卸和移动, 采用智能化的控制使操作简单、易于扩容和应急维修, 同时也大大的提高了系统的可靠性。太阳能光伏供电在高速公路监控系统中的应用将越来越广泛, 也必将大力促进高速公路机电行业的发展。
摘要：随着能源危机意识的增强, 发展太阳能已经是大势所趋。太阳能光伏供电监控系统是利用太阳能组件将太阳能光能直接转换为电能, 由监控中心统一控制的直流电源系统, 以其节能、运行可靠、维护少、寿命长, 且电能益于输送、储存的优势, 将广泛的应用于高速公路监控系统中, 也是将来道路监控的发展方向。
关键词：太阳能,光伏供电,监控系统
参考文献