1MW太阳能光伏电站参数数据收集与上传

1MW 太阳能光伏电站参数数据收集与上传

作者：计算机通信技术第1小组

广西大学电气工程学院 自动化xx 班

摘要: 随着煤、石油、天然气等化石能源所带来的负面影响日益严重，可再生能源愈来愈受到重视。光伏电站在国内得到很大的推广，本文就1MW 太阳能光伏电站采用多种串口通信、无线与有线数据传输等计算机通信技术进行数据收集与上传，对计算机通信技术对光伏电站在数据收集与上传上的功能进行描述。 关键词：1MW 光伏电站、数据的收集、数据的上传

Abstract: Fossil fuels such as coal, oil, natural gas to the serious negative impact brought by the renewable energy more and more attention. Among them, the solar energy clean, no pollution, and an inexhaustible, inexhaustible new energy is an extremely promising. So the photovoltaic. Power generation has emerged. Photovoltaic power generation is based on the principle of the optical born v effect, using solar cells convert sunlight directly into electricity.

Keywords: 1MV PV power station 、data collection、data uploading

一、 光伏电站的工作原理及当前发展状况

（一） 光伏电站工作简介

在介绍1MW 太阳能光伏电站数据的收集与上传前，我们先来了解光伏电站的大致结构，如图1：

图1 光伏电站具体组成

在光照条件下，太阳电池组件产生一定的电动势，通过组件的串并联形成太阳能电池方

阵，使得方阵电压达到系统输入电压的要求。再通过充放电控制器对蓄电池进行充电，将由光

能转换而来的电能贮存起来。晚上，蓄电池组为逆变器提供输入电，通过逆变器的作用，将直流电转换成交流电，输送到配电柜，由配电柜的切换作用进行供电。蓄电池组的放电情况由控

制器进行控制，保证蓄电池的正常使用。光伏电站系统还有限荷保护和防雷装置，以保护系统

设备的过负载运行及免遭雷击，维护系统设备的安全使用。

对于光伏电站，从逆变器到交流输出的部分，与一般电站是一样的。从太阳能电池方阵得

到的电动势是无序而不均的，我们必须要对各项电压电流及环境因素的数据进行收集，上传加

以分析，从而得到我们想要的电能，存储到蓄电池组里去。

（二） 当前发展状况

在光伏产业方面，各国一直通过扩大规模、提高自动化程度、改进技术水平、开拓市场等措施降低成本，并取得了巨大进展。太阳能光伏发电系统是利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。独立运行的光伏发电系统需要有蓄电池作为储能装置，主要用于无电网的边远地区和人口分散地区，整个系统造价很高；在有公共电网的地区，光伏发电系统与电网连接并网运行，省去蓄电池，不仅可以大幅度降低造价，而且具有更高的发电效率和更好的环保性能。社会在发展，与此同时，全球能源危机也越来越严重，煤炭、石油价格在上涨，煤炭和石油正面临枯竭。在这种情况下，人们有理由大力开拓可再生能源，比如太阳能。太阳能光伏产业有无可比拟的优点：如清洁性、安全性、广泛性、长寿命和免维修、实用性、资源的充足性及潜在的经济性等。

二、 光伏发电数据的收集与上传

数据采集系统采集独立光伏发电系统主电路电压电流、蓄电池温度、太阳光光强变化等，为光伏控制器提供MPPT 控制器（“最大功率点跟踪”（Maximum Power Point Tracking）太阳能控制器）追踪、能量管理的计算和判断依据。

整个数据采集系统配置由传感器、信号调理模块、智能控制器(以MSP430F149为核心) 、液晶显示器、扩展USB 接口、USB 通讯电缆、计算机构成。如图2所示，是一个基于低功耗MSP430F149芯片的独立光伏发电装置数据采集系统，系统采用CHV 一25P 霍尔电压传感器采集电压信号，用CHB-25NP 霍尔电流传感器采集电流信号，用PTl00铂电阻采集温度信号，用光敏电阻采集太阳光光强变化信号，所采样信号以模拟信号的形式传输到MSP430F149进行数据处理，经处理后的数据通过液晶屏就地显示，同时将数据通过USB 串行总线传输到上位机，通过LabView 监控系统显示并记录。MSP430F149是具有超低功耗特性的功能强大的单片机，它具有丰富的外围设备，MSP430F149芯片集成了精密硬件乘法器、2路USART 通信端口、一个12位的A ／D 转换器、2个16位的定时器、6

路并行输入输出口、一个比较器、一个DCO 内部振荡器等。在独立光伏发电系统中，智能控制器完成数据采集和决策控制(MPPT追踪、能量管理) 两大功能。智能控制器应用MSP430F149内部12位A ／D 转换器采集信号并进行数据滤波等处理，经算法分析做出决策，MSP430F149内部定时器的比较模式产生PWM 波输出经驱动电路控制光伏发电系统的DC ／DC 变换器。IO 口输出开关量信号控制电路保护继电器等。

图2 数据收集

现场各逆变器采用TW-RTD 系列无线微型采集、控制与通讯一体机对每个逆变器的电流、电压参数进行监测与控制开关. 如图3：

图3 监控现场

主要监测与控制的对象包括：

1.采集每路逆变器的电压、电流等电量参数；

2.控制每路逆变器的开停状态检测(可实现单路控制）；

TW-RTD 采集到的各种数据通过无线zigbee 通讯方式组网，其中每一个控制箱都可做为路由节点，采用无线网状网的方式将数据发送到无线网关中，无线网关基于通用Python 可编程系统平台，用户可将原始数据在网关中预存与预处理；网关可配置3G/GPRS/Wi-Fi/以太网等接口，将数据直接发送到控制站内服务器中。

（1）TW-RTD 无线采集、控制与通讯一体机（包括八路继电器开关控制，四路电流量、四路电压检测，一路无线zigbee 通讯）；

（2）无线网关（将无线zigbee 网络转成Wi-Fi 或有线以太网）；TW-RTD 系列微型无线采集、控制器功能简介：

1·具有8路独立的开关量继电器输出，可以作为遥控、跳闸或者告警。·具有8路开关量光隔输入，也可以作为脉冲量输入。·具有4路交直流电量采集。·具有4路电压采集。

2·具有1路无线zigbee 通信接口，支持MODBUS 规约。·工作温度：-40至85摄氏度。

控制站服务器内控制、监控软件：

有如下功能：

1、实时监控太阳能电池板的电压、电流及其运行状况

2、防雷器状态、断路器状态采集与显示

3、实时监控逆变器工作状态，监控其故障信息

4、系统详细运行参数显示5、故障记录及报警

6、具有电量累计、系统分析、历史记录功能

7、简单易用的参数设置功能

总结：本论文只是大而泛之地讲述了光伏电站数据收集与上传的设想。对于所涉及的单片机、通信技术等技术问题没有进行深入的研究，这是作者水平所限。就目下状况而言，太阳能光伏发电的前景是远大的，对其进行深入研究，力争走到行业前沿，前途一定光明。