專利名稱：基于web的光伏并網(wǎng)發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
基于web的光伏并網(wǎng)發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于嵌入式操作系統(tǒng)構(gòu)建的、遠(yuǎn)程電站運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)， 尤其涉及一種基于web的光伏并網(wǎng)發(fā)電站遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]分布式新能源大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電，是解決目前電力供應(yīng)緊張以及環(huán)境污染問題的一個(gè)有效途徑。合理開發(fā)利用分布式新能源，減輕能源對(duì)外依靠的壓力，對(duì)改善我國電力系統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)，以及實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的道路具有重大意義。目前國內(nèi)外針對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)裝置，主要是對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制和運(yùn)行操作、光伏陣列及逆變器狀態(tài)的檢測(cè)， 主要對(duì)光伏電站內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和通信傳輸。由于大型光伏電站組的運(yùn)行一般都是在無人值守的情況下進(jìn)行的，要對(duì)地域上廣泛分布的光伏電站設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)、運(yùn)行控制及維護(hù)十分困難和繁瑣，需要大量的人力、物力及財(cái)力。[0003]部分光伏(或新能源并網(wǎng)發(fā)電站)為了實(shí)現(xiàn)信息共享和數(shù)據(jù)交流，采取了諸如 RS485，CAN總線等方式進(jìn)行組網(wǎng)。這種方式不僅網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍有限，而且維護(hù)和管理極其不便。實(shí)用新型內(nèi)容[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本實(shí)用新型的目的是提供一種覆蓋性更廣、實(shí)用性更強(qiáng)、成本低的光伏并網(wǎng)發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是這樣的基于web的光伏并網(wǎng)發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它包括溫度測(cè)量單元、照度測(cè)量單元、用于采集三相及中性點(diǎn)電壓的電壓采集單元和用于采集三相及中性線電流的電流采集單元，溫度測(cè)量單元和照度測(cè)量單元的輸出接A/D轉(zhuǎn)換模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊(通過485接口)和DSP處理模塊雙向連接；所述電壓采集單元和電流采集單元的輸出接電量采集與處理模塊，DSP處理模塊通過雙口 RAM傳輸模塊與電量采集與處理模塊雙向連接，電量采集與處理模塊輸出信號(hào)經(jīng)由雙口 RAM傳輸模塊輸入ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊；ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊的輸出依次通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和以太網(wǎng)上傳至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通過web服務(wù)器與客戶端雙向連接。[0006]本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括開入模塊和開出模塊，開入模塊的輸出接電量采集與處理模塊，電量采集與處理模塊的一路輸出接開出模塊。[0007]所述A/D轉(zhuǎn)換模塊采用AD7606數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。所述DSP處理模塊采用 TMS320C6747芯片的DSP處理器。[0008]本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括鍵盤，鍵盤的輸出接ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊的輸入，所述 ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊的輸出同時(shí)與顯示模塊連接。[0009]本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型利用電量采集與處理模塊實(shí)時(shí)在線采集光伏電站以及公共耦合節(jié)點(diǎn)的電壓、電流信號(hào)，以及新能源電站處的自然環(huán)境(光照強(qiáng)度和溫度)，計(jì)算光伏電站各項(xiàng)電能指標(biāo)，并根據(jù)測(cè)量流程中的各項(xiàng)指標(biāo)實(shí)時(shí)計(jì)算結(jié)果，再由統(tǒng)計(jì)分析得到監(jiān)測(cè)時(shí)間段內(nèi)的監(jiān)測(cè)指標(biāo)，再與規(guī)定的限值進(jìn)行比較并發(fā)出相應(yīng)報(bào)警信號(hào)。同時(shí)記錄并網(wǎng)光伏電站的長(zhǎng)期運(yùn)行數(shù)據(jù)及歷史報(bào)警事件，對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了 Browse/Server模式的遠(yuǎn)程查看，提高了電站的自動(dòng)化管理，節(jié)省了大量的人力和物力，提高了工作效率，有助于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的普及和推廣。[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型還具有以下優(yōu)點(diǎn)[0011]1、充分利用供電局現(xiàn)有的光纖環(huán)網(wǎng)，硬件開發(fā)、擴(kuò)展和安裝成本低，維護(hù)方便。[0012]2、采用了基于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和圖形用戶界面的ARM9硬件平臺(tái)的新型微處理器，具有處理能力強(qiáng)、實(shí)時(shí)性高、易于升級(jí)等特點(diǎn)，為新能源并網(wǎng)電站監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了一條新途徑。[0013]3、系統(tǒng)采用全嵌入式設(shè)計(jì)方法，其中評(píng)估軟件采用源碼開放的Linux嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，量測(cè)平臺(tái)采用ARM9、ARM7和DSP組成多CPU系統(tǒng)，極大提高了測(cè)量控制單元的可靠性，具有較強(qiáng)的可靠性、網(wǎng)絡(luò)通信能力和可擴(kuò)充性。[0014]4、裝置的強(qiáng)弱電布置完全分開，可大大減少外部電磁干擾在弱電側(cè)的耦合，增強(qiáng)裝置的抗干擾能力，保證系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行穩(wěn)定性和記錄數(shù)據(jù)的安全可靠性。[0015]5、能夠?qū)崟r(shí)顯示數(shù)據(jù)并有存儲(chǔ)功能，方便數(shù)據(jù)查詢和管理；通過網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任意一臺(tái)電腦即可利用瀏覽器對(duì)實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢或?qū)С?。此外，根?jù)月統(tǒng)計(jì)報(bào)表、年統(tǒng)計(jì)報(bào)表，可以進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)研究老化問題以及當(dāng)?shù)靥鞖馇闆r對(duì)電站運(yùn)行的中長(zhǎng)期影響。


[0016]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；[0017]圖2為本實(shí)用新型的web監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)圖；具體實(shí)施方式
[0018]
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。[0019]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖，如圖所示，本實(shí)用新型基于web的光伏并網(wǎng)發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括電量采集與處理模塊、溫度測(cè)量單元、照度測(cè)量單元、用于采集三相及中性點(diǎn)電壓的電壓采集單元和用于采集三相及中性線電流的電流采集單元；溫度測(cè)量單元和照度測(cè)量單元的輸出接A/D轉(zhuǎn)換模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊通過485接口和DSP處理模塊雙向連接；所述電壓采集單元和電流采集單元的輸出接電量采集與處理模塊，DSP處理模塊通過雙口 RAM傳輸模塊與電量采集與處理模塊雙向連接，電量采集與處理模塊輸出信號(hào)經(jīng)由雙口 RAM傳輸模塊輸入ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊；ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊的輸出依次通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和以太網(wǎng)上傳至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通過web服務(wù)器與客戶端雙向連接。[0020]本實(shí)用新型工作過程描述溫度測(cè)量單元和照度測(cè)量單元所測(cè)得的溫度和照度信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊、485接口和DSP處理模塊后轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并通過雙口 RAM傳輸模塊輸入電量采集與處理模塊進(jìn)行計(jì)算與處理；電量采集與處理模塊同時(shí)根據(jù)電壓采集單元和電流采集單元采集得到的三相及中性點(diǎn)電壓、三相及中性線電流進(jìn)行計(jì)算處理，所得信號(hào)經(jīng)由雙口 RAM傳輸模塊輸入ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊；ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊將相應(yīng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中數(shù)據(jù)經(jīng)以太網(wǎng)(通過RJ45接口)上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器。[0021]見圖1，本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括開入模塊和開出模塊，開入模塊和開出模塊為可選單元。開入信號(hào)通過開入模塊接電量采集與處理模塊，電量采集與處理模塊的一路輸出接開出模塊。開入模塊由后級(jí)的電量采集與處理模塊通過雙口 RAM傳輸模塊將數(shù)據(jù)傳至ARM9 數(shù)據(jù)管理與通信模塊。開出模塊用于執(zhí)行ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊發(fā)出的動(dòng)作指令，該指令通過雙口 RAM傳輸模塊和電量采集與處理模塊輸入到開出模塊，從而輸出開出信號(hào)。[0022]如圖1所示，本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括鍵盤，鍵盤的輸出接ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊的輸入，所述ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊的輸出同時(shí)與顯示模塊IXD連接。[0023]作為一個(gè)實(shí)施例，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊采用AD7606數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。所述DSP處理模塊采用TMS320C6747芯片的DSP處理器。[0024]圖2為本實(shí)用新型web監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)圖，如圖所示，web監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為三個(gè)部分，即現(xiàn)場(chǎng)層子系統(tǒng)、中間層子系統(tǒng)和客戶子系統(tǒng)，三個(gè)子系統(tǒng)均能夠進(jìn)行雙向信息交流。其中， 構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)層子系統(tǒng)的各可視化監(jiān)測(cè)設(shè)備即本遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電站的各電能質(zhì)量指標(biāo)、基本電量、暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)事件進(jìn)行測(cè)量和記錄，并通過LCD實(shí)時(shí)顯示；中間層子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和web服務(wù)器?，F(xiàn)場(chǎng)層子系統(tǒng)通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器后，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和統(tǒng)計(jì)，并提供數(shù)據(jù)查詢、索引、更新以及多用戶存取控制功能。Web服務(wù)器提供網(wǎng)頁瀏覽服務(wù)，根據(jù)用戶的請(qǐng)求內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)層子系統(tǒng)的查看，并可通過網(wǎng)頁進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)出、報(bào)表生成、繪制波形的功能?？蛻糇酉到y(tǒng)在本實(shí)用新型中指的即是客戶的PC及其瀏覽器工具，負(fù)責(zé)用戶請(qǐng)求的發(fā)出以及相應(yīng)響應(yīng)的接收與存儲(chǔ)。[0025]本實(shí)用新型采用全嵌入式結(jié)構(gòu)，由ARM9處理器、ARM7處理器和DSP處理器組成多 CPU系統(tǒng)，結(jié)合光伏發(fā)電站環(huán)境參數(shù)，全面檢測(cè)其運(yùn)行參數(shù)，包括有功功率、無功功率、視在功率、電壓、電流、光照強(qiáng)度、環(huán)境溫度以及各項(xiàng)電能質(zhì)量指標(biāo)，包括各次電流諧波、各次電壓諧波、電壓偏差、頻率偏差、電流三相不平衡度。電壓三相不平衡度、電壓波動(dòng)、電壓閃變、電壓驟升、電壓驟降。并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)以太網(wǎng)上傳至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，可由Brower/Server 方式進(jìn)行實(shí)時(shí)訪問。[0026]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.基于web的光伏并網(wǎng)發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于它包括溫度測(cè)量單元、照度測(cè)量單元、用于采集三相及中性點(diǎn)電壓的電壓采集單元和用于采集三相及中性線電流的電流采集單元，溫度測(cè)量單元和照度測(cè)量單元的輸出接A/D轉(zhuǎn)換模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊和DSP處理模塊雙向連接；所述電壓采集單元和電流采集單元的輸出接電量采集與處理模塊，DSP處理模塊通過雙口 RAM傳輸模塊與電量采集與處理模塊雙向連接，電量采集與處理模塊輸出信號(hào)經(jīng)由雙口 RAM傳輸模塊輸入ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊；ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊的輸出依次通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和以太網(wǎng)上傳至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通過web服務(wù)器與客戶端雙向連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于web的光伏并網(wǎng)發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括開入模塊和開出模塊，開入模塊的輸出接電量采集與處理模塊，電量采集與處理模塊的一路輸出接開出模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于web的光伏并網(wǎng)發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述 A/D轉(zhuǎn)換模塊通過485接口和DSP處理模塊雙向連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于web的光伏并網(wǎng)發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述 A/D轉(zhuǎn)換模塊采用AD7606數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于web的光伏并網(wǎng)發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述 DSP處理模塊采用TMS320C6747芯片的DSP處理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于web的光伏并網(wǎng)發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括鍵盤，鍵盤的輸出接ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊的輸入，所述ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊的輸出同時(shí)與顯示模塊連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于web的光伏并網(wǎng)發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，溫度測(cè)量單元和照度測(cè)量單元的輸出接A/D轉(zhuǎn)換模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊和DSP處理模塊雙向連接；電壓采集單元和電流采集單元的輸出接電量采集與處理模塊，DSP處理模塊通過雙口RAM傳輸模塊與電量采集與處理模塊雙向連接，電量采集與處理模塊輸出信號(hào)經(jīng)由雙口RAM傳輸模塊輸入ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊；ARM9數(shù)據(jù)管理與通信模塊的輸出依次通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和以太網(wǎng)上傳至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通過web服務(wù)器與客戶端雙向連接。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程查看，提高了電站的自動(dòng)化管理，節(jié)省大量的人力和物力，提高工作效率，有助于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的普及和推廣；同時(shí)覆蓋更廣、實(shí)用性更強(qiáng)、成本低。
文檔編號(hào)H02J13/00GK202276195SQ20112039693
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者劉永勝, 包拯民, 華靚, 姚海燕, 徐國鈞, 童鈞, 胡曉琴 申請(qǐng)人:余杭供電局