[發明專利]自修復光伏發電監測系統環境監測器及其實現方法

在審

• 申請號: 201310710601.7
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103727977A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 朱正偉;郭楓;孫廣輝;張丹;鮑海虹;周謝益;張南;錢露
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

本發明涉及一種自修復光伏發電監測系統及其實現方法，尤其涉及一種自修復光伏發電監測系統環境監測器及其實現方法。

背景技術

隨著人們對太陽能的研究、利用的不斷深入，光伏系統已經被應用到各種領域中。由于光伏系統的運行一般都是在無人值守的情況下進行的，要對地域上廣泛分散的光伏系統進行監測維護是十分困難的。一旦光伏系統發生故障要及時地、有針對性地進行修復來提高光伏系統的運行效率，因此對光伏發電系統的監測顯得尤為重要，而對環境因素的監測又是其中必不可少的部分。

當前，已有的環境監測器的硬件都是固定的，在布置完環境監測器后就再也不能改變其硬件配置。而當環境監測器因故障原因不能起到準確監測環境因素的作用時，只能通過將故障問題傳入上位機顯示并人工修復，這樣不僅消耗了人力、物力還浪費的時間。因此環境監測器能自主檢測和修復故障顯得至關重要。

目前，電子系統的結構趨于復雜化發展，若系統出現故障，傳統的容錯與系統功能恢復方法難以實現。而仿生硬件能實現電路局部故障的自我修復，可編程陣列由于其動態重構特性，為實現系統自修復提供了新的手段和平臺。

隨著嵌入式研究的不斷發展，現成可編程陣列FPAA/FPGA為解決動態重構問題提供了可選方案。現場可編程陣列內部提供了很多元件資源，比如放大器、濾波器、邏輯門、開關陣列等，各元件的取值及相互間的連接關系受到配置數據的控制，以實現用戶所需的電路功能。現場可編程陣列具有集成度高、功耗低、配置方便等優點，應用越來越廣泛，因此，采用現場可編程陣列實現光伏發電監測系統環境監測器內部電路模塊動態重構非常方便。當信號調理部分的前置放大模塊和低通濾波模塊出現故障時，利用可編程陣列內部模塊代替出現故障的部分以實現故障部分的自修復和自重構；當電源管理模塊和通信模塊出現故障時，利用冗余模塊，結合可編程陣列，實現節點的動態重構和自修復。?

發明內容

為了克服現有技術存在的缺陷，本發明提出了一種自修復光伏發電監測系統環境監測器及其實現方法。

本發明的技術方案如下：

本發明自修復光伏發電監測系統環境監測器，包括冗余模塊、故障診斷模塊、可編程陣列、故障檢測信號線、故障診斷信號線、傳感器模塊、電源管理模塊和通信模塊，其中冗余模塊包括電源管理冗余模塊和通信冗余模塊，故障診斷模塊由故障診斷電路串接微處理器組成，可編程陣列包括動態重構模塊和冗余動態重構模塊，動態重構模塊由前置放大模塊和低通濾波模塊組成，冗余動態重構模塊包括兩個I/O模塊、兩個冗余I/O模塊和兩個開關S；傳感器模塊的輸出端接入前置放大模塊的輸入端，前置放大模塊的輸出端接入低通濾波器的輸入端，并且前置放大模塊的輸出端、低通濾波模塊的輸出端、電源管理模塊的輸出端和通信模塊的輸出端分別通過故障檢測信號線接入故障診斷電路的輸入端，故障診斷電路的輸出端通過故障診斷信號線分別與前置放大模塊、低通濾波模塊、電源管理模塊和通信模塊連接，微處理器的輸出端接入可編程陣列的輸入端，電源管理模塊依次串接第一I/O模塊、第一開關S1、第一冗余I/O模塊和電源管理冗余模塊，通信模塊依次串接第二I/O模塊、第二開關S2、第二冗余I/O模塊和通信冗余模塊。

所述的自修復光伏發電監測系統環境監測器的實現方法，包括如下步驟：

（1）將微處理器發出的測試信號依次經過故障診斷電路、故障診斷信號線分別輸出至前置放大模塊、低通濾波模塊、電源管理模塊和通信模塊；

（2）采用故障診斷電路通過故障檢測信號線接收前置放大模塊輸出的前置放大信號、低通濾波模塊輸出的低通濾波信號、電源管理模塊輸出的電源信號和通信模塊輸出的通信信號，將采集到的前置放大信號、低通濾波信號、電源信號和通信信號經過故障診斷電路得到檢測信號；

（3）采用微處理器接收步驟（2）所述的檢測信號并將上述檢測信號與微處理器中存儲的基準信號比較得到實際的誤差信號：當實際的誤差信號小于微處理器中存儲的基準誤差信號時，則正常工作返回步驟（1）；當實際的誤差信號大于微處理器中存儲的基準誤差信號時，則有異常情況發生，微處理器輸出相應的故障單元的自動修復信號，故障單元即發生故障的前置放大模塊、低通濾波模塊、電源管理模塊和通信模塊；

（4）將步驟（3）所述的自動修復信號輸入至可編程陣列：

當前置放大模塊或低通濾波模塊發生故障時，則可編程陣列中的動態重構模塊接收到相應的自動修復信號，然后切斷前置放大模塊和低通濾波模塊與環境監測器的連接，并在動態重構模塊內部進行重新配置，配置完成后再與環境監測器連接；