光伏电站监控系统技术的研究

论文摘要

随着能源危机的日益显现,加速开发清洁可再生能源已经成为世界各国的共识,光伏发电作为新能源技术的代表也已得到了广泛的应用。光伏电站监控系统作为光伏电站的重要组成部分,对准确掌握光伏电站运行情况、完成光伏电站性能评估、优化光伏电站设计起着重要的作用。本文结合东华大学新能源示范实验室的建设,采用集散分层控制思想,完成光伏电站监控系统的设计。主要介绍了系统的总体方案规划、光伏环境监测仪的硬件连接和软件控制流程、现场数据通讯网络构建以及监控中心界面设计。本系统具有数据传输量大、传输速度快、结构完整、界面直观、操作性强等特点,符合未来光伏电站管理智能化、人机交流便捷化的发展趋势。首先,对光伏电站监控系统的组成结构和工作原理进行了总体分析。针对系统拓扑结构、数据通讯方式及界面设计等关键环节的不同方案进行了对比选择。本系统将采用总线型拓扑结构,选择Profibus-DP现场总线和无线局域网实现现场数据传输及远程数据传输,使用组态王KingView 6.53作为监控中心界面开发工具。其次,阐述了光伏环境监测仪的软硬件设计方法。基于ARM7芯片实现对辐照量、环境温度、组件温度以及风速等环境参数的集中采集和数据处理,并给出相应的控制流程。再次,在深入研究Profibus-DP现场总线通讯原理的基础上,借助赫优讯公司Profibus-DP嵌入式通讯模块来完成现场数据的通讯任务,并给出相应的硬件连接方案、组网设置以及通讯协议的编写。最后,基于组态王King View 6.53完成监控中心界面的设计。采用模块化设计思想,以系统运行、数据分析、事件追溯为主线进行各界面的设计。除系统运行状态显示、,报警等常规功能外,还添加了XY控件、柱状图分析等数据分析工具,使用户更加准确地了解光伏电站运行情况并做出相关的操作。本课题将现场总线技术和组态软件技术引入光伏电站监控系统的设计中,在现有光伏电站监控系统功能的基础上,增加了数据分析、效益计算等实用工具,对今后高速便捷的光伏电站监控系统的设计进行了探索性的研究,对研制具有自主知识产权的光伏电站监控产品有着积极的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 光伏电站监控系统国内外现状
• 1.3 课题研究内容及意义
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 研究意义
• 第二章 光伏电站监控系统总体设计
• 2.1 引言
• 2.2 关键环节设计方案选择
• 2.2.1 网络拓扑结构选择
• 2.2.2 现场通讯方式选择
• 2.2.3 远程通讯方式选择
• 2.2.4 界面设计方式选择
• 2.3 光伏电站监控系统总体设计及特点
• 2.4 本章小结
• 第三章 光伏环境监测仪的设计研究
• 3.1 光伏环境监测仪总体设计
• 3.2 主控芯片及外围电路
• 3.2.1 STR711FR2概述及电路设计
• 3.2.2 电源电路设计
• 3.2.3 通讯接口电路设计
• 3.2.4 存储芯片电路设计
• 3.2.5 附属器件设计
• 3.3 信号采集及调理电路
• 3.3.1 AD转换电路设计
• 3.3.2 温度信号检测
• 3.3.3 辐射量检测
• 3.3.4 风速信号检测
• 3.4 光伏环境监测仪软件设计
• 3.4.1 主程序流程
• 3.4.2 信号采集及处理程序设计
• 3.4.3 通讯程序设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于Profibus-DP的现场数据通讯网络的设计
• 4.1 Profibus现场总线技术概述
• 4.2 硬件组网方案及实现
• 4.2.1 Profibus-DP通讯模块简介及工作原理
• 4.2.2 模块硬件连接
• 4.2.3 组网设置
• 4.3 通讯协议
• 4.3.1 Profibus-DP总线的技术规范
• 4.3.2 通信模型及协议制定
• 4.4 系统实时性检测
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于组态王的远程监控中心界面的设计
• 5.1 组态王概述
• 5.2 界面总体设计及参数定义
• 5.2.1 监控界面功能
• 5.2.2 界面结构设计
• 5.2.3 变量及报警组定义
• 5.3 主要界面设计
• 5.3.1 系统运行界面
• 5.3.2 数据分析界面
• 5.3.3 事件追溯及报警设置界面
• 5.3.4 光伏电站收益界面
• 5.3.5 系统设置界面
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录 攻读硕士期间发表的论文及申请专利
• 致谢