[發(fā)明專利]基于現(xiàn)場總線的大型跟蹤式光伏電站集散控制系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210029418.6
• 申請日: 2012-02-10
• 公開（公告）號: CN102541031A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設計）人: 黃忠
• 申請（專利權）人: 四川鐘順太陽能開發(fā)有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 劉凱

技術領域

本發(fā)明涉光伏電站控制系統(tǒng)技術領域，特別是一種基于現(xiàn)場總線的大型跟蹤式光伏電站集散控制系統(tǒng)。

背景技術

當前，我國光伏電站建設正處于示范項目建設期到中大規(guī)模普及階段過渡期，在大規(guī)模光伏電站監(jiān)控管理系統(tǒng)上比較薄弱。而光伏電站通常地處偏遠、交通不便，較低的自動化、信息化管理水平，為電站的管理和維護方面帶來諸多困難。現(xiàn)有跟蹤式光伏電站主要采用單機控制模式或主從模式，多數(shù)是基于PLC的控制解決方案。

現(xiàn)場總線技術，通過采用全分散、全數(shù)字化、雙向多點的通信控制模式，在實時性、可靠性、維護性、實現(xiàn)性等方面具有顯著優(yōu)點。現(xiàn)場總線在光伏電站中的應用較少，偶有展現(xiàn)也是對其進行強行移植到光伏領域，沒有針對該領域而開發(fā)出有針對性的網(wǎng)絡結構和設備。由于成本、穩(wěn)定性、系統(tǒng)可靠性、可拓展性等方面的原因，現(xiàn)有跟蹤式光伏電站的控制模式還不能滿足大型跟蹤式光伏電站建設的需要。在跟蹤式光伏電站，特別是大型跟蹤式光伏電站集散控制中的應用，仍然處于初步探索階段。

發(fā)明內容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種適用于多樣化跟蹤式光伏發(fā)電設備的光伏電站智能監(jiān)控管理系統(tǒng)，可對跟蹤平板、跟蹤聚光、單軸跟蹤、雙軸跟蹤等不同類型的跟蹤式光伏發(fā)電機組成的，不同規(guī)模離網(wǎng)/并網(wǎng)型光伏電站進行有效的統(tǒng)一監(jiān)測、分散控制和多樣化遠程管理。

本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：基于現(xiàn)場總線的大型跟蹤式光伏電站集散控制系統(tǒng)，其特征在于：包括現(xiàn)場控制層、陣列控制層、主控層和管理層；

所述現(xiàn)場控制層包括用于驅動光伏組件對準太陽的跟蹤控制器、匯流箱、逆變器、升壓變壓器以及氣象站，同機型的跟蹤控制器或者有共同特征的跟蹤控制器構成一個陣列；

所述陣列控制層包括陣列控制器和485集線器，每一個由太陽能光伏組件組成的陣列通過RS485總線與對應的陣列控制器連接，所述陣列控制器通過RS485總線與485集線器連接，所述匯流箱、逆變器、升壓變壓器以及氣象站分別通過RS485總線與對應的另一個485集線器連接；

所述主控層包括區(qū)域服務器以及LINK，所述陣列控制器通過對應的485集線器與區(qū)域服務器連接，所述區(qū)域服務器通過獲取GPS準確的UTC時間和經(jīng)緯度來對整個區(qū)域的跟蹤控制器授時進行時間同步及信息查詢和控制；

所述管理層由現(xiàn)場管理系統(tǒng)和遠程管理系統(tǒng)構成，用于接收主控層傳輸?shù)男盘枺瑢φ麄€電站的設備進行全自動監(jiān)控管理。

本發(fā)明所述的基于現(xiàn)場總線的大型跟蹤式光伏電站集散控制系統(tǒng)，其所述區(qū)域服務器、陣列控制器、LINK、跟蹤控制器均為具有獨立智能自動控制的基于ARM?+?RTOS嵌入式系統(tǒng)結構。

本發(fā)明所述的基于現(xiàn)場總線的大型跟蹤式光伏電站集散控制系統(tǒng)，其在管理層中，所述現(xiàn)場管理系統(tǒng)用于對整個電站所有區(qū)域服務器、氣象站、跟蹤控制器、匯流箱、逆變器進行全自動監(jiān)控管理；所述遠程管理系統(tǒng)包括遠程電站監(jiān)控和移動監(jiān)控。

本發(fā)明所述的基于現(xiàn)場總線的大型跟蹤式光伏電站集散控制系統(tǒng)，其在遠程管理系統(tǒng)中，所述遠程電站監(jiān)控通過INTERNET實現(xiàn)對整個電站所有設備進行監(jiān)控和管理，所述移動監(jiān)控通過GPRS實現(xiàn)對整個電站所有設備進行監(jiān)控和管理。

一種根據(jù)上述權利要求任意一項所述的基于現(xiàn)場總線的大型跟蹤式光伏電站集散控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

a）、區(qū)域服務器從GPS獲取當前的UTC時間和當?shù)亟?jīng)緯度信息對各個陣列進行時間同步；

b）、區(qū)域服務器采用以CORTEX-M3內核的高性能CPU作為控制核心，對各個陣列進行信息查詢和重要控制；

c）、現(xiàn)場跟蹤控制器在時間同步后，根據(jù)實時時間和經(jīng)緯度信息按照地平坐標系計算出太陽當前位置，驅動電機進行跟蹤。

本發(fā)明所述的基于現(xiàn)場總線的大型跟蹤式光伏電站集散控制系統(tǒng)的控制方法，在現(xiàn)場控制層中，氣象站實時采集現(xiàn)場各項參數(shù)與逆變器和匯流箱等設備通過MODBUS協(xié)議接入主控層的LINK，并經(jīng)由主控層的485集線器通過光纖傳輸至管理層，由現(xiàn)場管理系統(tǒng)清晰展示整個電站的環(huán)境和運行情況。