光伏系统远程监控技术.doc

光伏系统的远程监控技术 ??2012-4-20 ?? 据欧洲光伏产业协会EPIA必威体育精装版发布的报告显示，2011年全球光伏并网系统装机量增至27.7GW，而2010年装机量为16.6GW，全球累计光伏装机量逾67.4GW。这意味着光伏已成为仅次于水电和风能的第三大可再生能源。随着太阳能光伏发电技术不断成熟与普及，太阳能光伏发电正在逐步由特殊应用转向民用、由辅助能源向基础能源过度，尤其是光伏并网系统的出现，使太阳能光伏发电的应用前景更加光明。 光伏（电站）系统的运行一般都是在无人值守的情况下进行的，要对地域上广泛分散的光伏系统进行检测维护是十分困难、繁琐的，需要大量的人力、物力。采用远程监控技术对光伏发电系统进行实时监控，其意义在于： （1）可对光伏系统的运行状况进行实时监测与控制。 （2）对光伏系统的实时检测，可以获得原始测量数据，为系统的改进与优化、科学研究提供有用数据。 一、光伏系统中的远程监控技术 目前，光伏系统中的远程监控技术中，应用比较多的有线远程监控技术包括： （1）采用工业总线，如485总线、CAN总线等来实现下位机（DSP、单片机、工控机等）与监控住PC机间的通讯； （2）采用调制解调器（Modem）通过公用电话网来实现； （3）利用互联网（Internet）与前两种方式相结合来实现，这种方式的使用范围更广、距离更长。 图一基于485总线与互联网的有线远程监控系统 图1所示是一个采用485工业总线及Internet实现的太阳能光伏发电有线远程监控系统，485总线可以实现多个本地光伏系统的联网监控，然后通过转换接口与本地入网计算机连接，再通过Internet实现异地监控。 图二基于公用电话网和Modem的有线远程监控系统 图2所示是一个通过公用电话网和Modem实现的有线远程监控系统，它借助公用电话网，通过Modem的链接实现点对点有线远程监控。 二、应用实例 1、光伏远程监控系统 图5是一个基于485总线和Internet的光伏远程监控系统，它是一个基于网关服务器的设备网络接入方案，系统由监控终端、主控微机及监控系统软件、网关软件、通信接口组成。监控终端可以嵌入到光伏系统的功率调节系统中。通过WebChip的PS2000A芯片及底层网关服务器软件实现与本地主控机系统通讯。异地机系统通过Interner建立与本地机（IP地址）的联系，再由本地机上的网关服务器与监控终端系统建立通信链接。整个系统可通过主控机对负载运行实现远程开关控制。其原理见图6 图五基于485总线和Internet的光伏远程监控系统 图六基于网关服务器的设备网络接入方案 2、通信协议 网络控制器WebChip使用MCuNet和MCuuap协议通过Internet实现对下位机采集系统的直接控制。WebChip（如PS2000A）与MCu之间的通信基于MCuNet1.0协议。该协议是一个比Udp更简单的网络协议，它从4个方面定义了MCuNet与MCu之间的通信方法。WebChip的PS2000A芯片与网关服务器间的通信基于MCuuap1.0协议，可将WebChip中的设备属性表映射到WebChipmBeddedServerMCuuap1.0协议支持RS232、RS485、Modem3种物理层通信接口。WebChipmBeddedServer是符合OSG标准的网关服务器，具有低成本、易开发使用、基于Java技术、可跨OS平台进行以及可嵌入式特点。其运行的平台可以是PC机，也可以是STB、DSL、MODEM、CABLEMODEM、WEBPHONE和移动电话。它除了在设备与网络间担当协议转换任务外，还具有完善的设备管理、客户管理和监视功能。 3、上位机系统软件 上位机系统软件是一个远程控制的客户端应用软件，其开发工具是Delphi60该软件能实现底层通信、实时数据显示、数据库管理和逻辑控制输出等功能。该软件通过底层通信模块，可每2s从下位机获得一次实测数据，如电压、电流、瞬时功率、温度等实时量，并能描绘出相应的实时曲线，每条实测数据都有对应的记录日志，方便查询分析；也可以设定每隔一定时间（如5min）从下位机获得实测数据存入数据库；数据库管理包括排序、查询、数据导出等。图7（a）是作者开发的上位机主监控系统界面，图7（b）显示通过主控机上传得到的监控终端测量、控制数据。监控终端的存储芯片可以保存半个月的测量数据，可根据需要定期上传，平时系统处于实时监控状态（每2s读一次，一次一条计录，16B）。记录字段包括年月日、时分秒、太阳能辐射量、日累计发电量、总累计产电量、充电电压、充电电流、环境温度、控制状态，如xxxx年xx月xx日、12时55分36秒、太阳能辐射880W/m2、日累计发电量168Wh、总累计产电量11.9kWh充电电压14V、充电电流3.56A、环