[發明專利]一種基于工業無線網絡的光伏電站監控系統

有效

• 申請號: 201210004774.2
• 申請日: 2012-01-09
• 公開（公告）號: CN103197613A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 肖金超;張瓊;鄭軍;楊帆;曾鵬;于海斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;H02N6/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;許宗富

技術領域

本發明涉及無線通信技術，具體地說明了一種基于WIA工業無線網絡的對光伏電站的運轉進行實時監測和控制的通信系統。

背景技術

光伏發電是根據光生伏特效應原理，利用太陽能電池將太陽能直接轉化為電能，目前光伏電站的主要組成部分包括：太陽能電池組，匯流箱，逆變器，變壓器等設備。該系統需要監測的主要數據有太陽能電池組的實時角度，匯流箱輸入輸出的直流電流電壓值，逆變器的電流、電壓、功率、發電量、開關量、告警量等參數。由于帶有跟蹤系統的太陽能電池組會比固定安裝的太陽能電池組提高10％到30％的發電量，因此原有光伏電站的跟蹤系統還需要使用PLC模塊對太陽能電池組的角度進行控制。

對于這些需要采集和控制的數據，目前主要采用有線連接方式。無論使用RS485接口還是以太網，都需要針對每一個太陽能電池組、匯流箱、跟蹤支架等設備進行有線連接，直至連接到控制室的上位機。由于光伏電站的場地面積較大，如果按照現有方式采取有線方式監控，則系統的布線復雜，還需要額外增加PLC等控制設備，且對PLC無法做到實時監控，設備的布局都將受到限制，不僅增加建設和維護的成本，且可擴展性較差。

發明內容

為了克服現有技術的不足，降低光伏電站的建設和維護成本，提高整體布局的靈活性，方便用戶的管理，本發明的目的在于為光伏電站提供一種基于WIA工業無線網絡的監控系統，該系統能完全取代現有的有線連接系統，完成對設備的數據采集，太陽能電池組的追日控制，電站的日常管理等功能。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：一種基于工業無線網絡的光伏電站監控系統，包括

上位機，布局于監控室中，為用戶提供監控系統的人機交互界面，與通過以太網與無線網關連接，用于對光伏設備的監控；

無線網關設備，完成與無線節點設備之間的數據和控制命令交換，為上位機提供查詢和控制接口；

無線節點設備，分散布局于每個被監控的的太陽能電池組跟蹤支架和光伏匯流箱處，采集太陽能電池組和光伏匯流箱的數據。

所述上位機通過以太網與無線網關設備連接，使用MODBUS?TCP協議進行通信。

所述無線節點設備與無線網關設備采用基于WIA工業無線網絡進行通信。

所述無線節點設備與太陽能電池組跟蹤支架的電機相連，依據內置太陽跟蹤算法，實時改變電池組的角度，實時將太陽能電池組的當前角度，通過無線網關上報到上位機中。

所述無線節點設備與光伏匯流箱通過RS485接口連接，使用MODBUS?RTU協議進行通信，完成數據采集。

所述無線節點設備采用光伏匯流箱內部提供的電源，無線節點設備的天線置于光伏匯流箱內。

所述無線節點設備采集太陽能電池組和光伏匯流箱的數據的方式包括自動模式、手動模式和緊急模式，可隨時進行采集方式的切換。

所述自動模式為：無線節點設備將從無線網關獲取每天的日出日落時間等信息，實時計算某一個時刻太陽能電池組的最佳受日照角度，控制跟蹤支架分時段、分季節不間斷的自動跟蹤控制，以達到提高發電效率的目的。

所述手動模式為：太陽能電池組跟蹤支架按照上位機的控制命令進行動作。

所述緊急模式為：在用戶獲得惡劣氣象報警的特殊情況下，通過管理員對上位機的操作，控制全部太陽能電池組調整到安全的角度位置。

本發明提出的基于WIA工業無線網絡的光伏電站監控系統，是在充分考慮光伏電站結構特點的前提下提出的，具有布局簡單，維護方便，實時性好等優點，具體表現在：

1.整個光伏電站監控系統采用WIA工業無線網絡布局，提高了系統的靈活性，降低了管理和維護的難度，無線節點安裝完畢后，即可自動入網，接受網關的統一管理，無需人為干預，這極大的提高了監控系統的可擴展性；

2.以無線節點取代PLC，完成對太陽能電池組跟蹤系統的監控，可省去復雜的控制連線，降低實施難度，節約成本。另外，無線網關可統一管理每個無線節點，從而減低管理難度，提高控制系統的工作效率；

3.無線節點可以和匯流箱設備實現一體化設計，省去匯流箱額外的控制設備和連線，既方便了用戶對匯流箱各輸入輸出參數的監測，又提高了匯流箱布局的靈活性；

4.WIA工業無線網絡的單跳通訊距離可達一公里以上，加之無線節點都具備轉發功能，整個無線系統的覆蓋面積可以不受場地的限制，這非常適合于光伏電站的場地面積大的特點；

5.無線網關和節點都支持MODBUS協議，可以方便的與匯流箱、逆變器、上位機實現連接及通信功能。