大规模分布式光伏电站远程智能监控技术研究概要.docx

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大规模分布式光伏电站远程智能监控技术研究概要

软件２０１１年第３２卷第２期

Ｓｏｆｔｗａｒｅ

国际ＩＴ传媒品牌

大规模分布式光伏电站远程智能监控技术研究

谌贻华’

谢建华１

郑

直２林立松２

（Ｉ．南京理ｆ大学计算机科学与技术学院，南京２１００９４ｔ

２．泰州中盛光电集团研发中心。

泰州２１０００２）

宰

摘要：

针对光伏电站日趋增大的规模及分布式运行的特点．设计了基于ａＰＲ￥无线通信网络的远程智能监测及运行控制系统实现了对大规模、分布式光伏电站的运行数据采集和运行状态控制。

所完成的系统运行稳定、可靠。

关键词：

光伏电站；智能监控；ＧＰＥＳ；单片机中图分类号：

ＴＰ

文献标识码：

Ａ

ｄｏｉ：

１０．３９６９，ｊ．ｉｓｓｎ．１００３・６９７０．２０１１．０２．００５

ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＲｅｍｏｔｅＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｆｏｒ

Ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＰＶＰｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎ

ＣＨＥＮ

Ｙｉ—ｈｕａｌ，ＸＩＥＪｉａｎ－ｈｕａ‘，ＺＨＥＮＧＺｈｉ２，ＬＩＮＬｉ．ｓｏｎｇｚ

（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒ，Ｎａｎｊｉｎｇ

Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ

ａｎｄ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ

２１００９４

Ｃｈｉｎａ；

２．Ｒ＆Ｄ

Ｃｅｎｔｅｒ，ＥＴＳｏｌａｒＧｒｏｕｐ，Ｔａｉｚｈｏｕ

２１０００２，Ｃｈｍａ）

［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｉｎ

ｖｉｅｗｏｆ

ＰＶｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎ’Ｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｓｃａｌｅａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｏｐｅｒｍｉｏｎ’Ｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，ｒｅｍｏｔｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ

ａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＧＰＲＳｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｍａｋｅｒｕｎｎｉｎｇｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄｒｕｎｎｉｎｇｓｔａｔｅｃｏｎｔｒｏｌｒｅａｌｉｚｅｆｏｒｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＰＶｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｔｅａｄｉｌｙａｎｄｒｅｌｉａｂｌｙ．

［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ＰＶｐｏｗｅｒｓｔａｔｉｏｎ，Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅｍｏｉｔｏｒｉｎｇ，ＧＰＲＳ，ＳＣＭ

０引言

太阳能作为一种开发潜力巨大的新能源和可再生能源受到国内外的空前重视，从能源供应安全和清浩利用的角度出发，世界各国正把太阳能的商业化开发和利用作为重要的发展趋势…。

欧盟．日本和美国把２０３０年以后能源供应安全的重点放在太阳能等可再生能源方面。

预计到２０３０年太阳能发电将占世界电力供应的１０％以上，２０５０年达到２０％以上。

大规模的开发和利用使太阳能在整个能源供应中占有重要地位。

大型光伏电站组的运行一般都是在无人值守的情况下进行的，要对地域上广泛分布的光伏电站设备进行监测、运行控制及维护・ｆ分困难和繁琐旺ｑｌ，需要大量的入力，物力及财力。

本系统开展丫大规模分布式光伏电站组实时远程智能运行控制系统的研发，通过高教传感器采集光伏电站不同设备的相关参数，如太阳电池阵输出电压、电流，电池组电压，充放电电流、单体电池电压，单体电池温度，专业气象站提供的环境温度、湿度和风速，逆变器输ｍ电压、电流以肢配电开关状态等光伏电站相关参数，实时监测光伏电站设备运行状态，当设备发

生故障时，立即发出声光及远程告警信号，通知维修人城及时

处理ｔ系统根据历史维护信息，诊断故障并给出合理的故障排除建议；针对光伏设备安装在户外且无人值守这一特点．采用

１

系统介绍

圈圈｛圈国国｛国

甲片机

单片机

ＧＰＲＳ模块Ｉ

ＧＰＲＳ模块

７≤天

＼

Ｉｎｔｅｒｎｅｔ

／

监拧服务中心

图国｜国

图１

人规模分布式光伏电站组实时智能监控系统结构图

・基金项目：

江苏省科技支撑计划（下业部分），项目编号：

ＢＥ２０１０１６６

，

雷者简介：

拳贻华１９—８６－．）圣：

錾一掣要塞生・丰墨哆妻｛燃为计算机软件与理论；郯Ａ（１９７５一），男，博士，中盛光电集团研发中心技术总监・林立松

（１９７５－），男，中盛光电集团研发中心研发工程师．

・

１８・

万方数据

软件谌贻华等：

大规模分布式光伏电站远程智能监控技术研究

具体的，由单片机系统完成对六大类设备数据的采集工作。

单片机将采集到的数据写入ＧＰＲＳ数据终端（ＤＴＵ），终端模块通过网络将数据发送到数据中心（ＤＳＣ），由此完成系统的数据通信部分。

监控中心（服务模块）在接收到数据以后，对数据进行处理与分析，并下发到在线的监控客户端（交互模块），监控客户端将当前的设备数据实时动态的展现出来。

２系统功能结构

２．１数据采集单片机

单片机系统完成各光伏设备的数据采集，数据解析、数据发送功能。

单片机与光伏设备之间通过ＭＯＤＢＵＳ总线通信，全透明设计。

数据解析完成后通过ＤＴＵ经由ＧＰＲＳ网络发送至数据中心（ＤＳＣ）。

单片机与ＤＳＣ之间每次数据交互均有应答功能，确保数据被ＤＳＣ收到。

此外，单片机还具有数据存储功能，当网络通讯不畅或是数据中心不在线时，能够保存数据。

待到网络恢复正常或是正线时，自动重新发送数据。

在光伏监控系统中，单片机与下级的各个子系统之间采用４８５总线（两线制）运行ＭＯＤＢＵＳ通讯协议。

该级别的

ＭＯＤＢＵＳ协议规约为：

波特率：

９６００数据位：

８位（ＲＴＵ）停止位：

１位校验位：

无校验ＣＲＣ校验（２字节）。

图２给出了单片机系统结构图。

图３给出了单片机工作流程图。

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函西终端

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——１’一

图２单片机系统结构图

图３单片机工作流程图

２．２

ＧＰＲＳ无线通信模块

本系统选用的是宏电Ｈ７７１０ＧＰＲＳＤＴＵ产品同。

ＧＰＲＳ

在无线监控领域已经得到应用卜副。

理论上。

ＧＰＲＳ的带宽可达１７１．２Ｋｂｐｓ，在实际应用中，带宽大约在４旷１００Ｋｂｐｓ，在此信

道上提供ＴＣＰ／ＩＰ连接ｌＣＤＭＡ

ｌｘ理论带宽可达３００Ｋｂ／ｓ，

目前的实际应用带宽大约在１００Ｋｂ／ｓ左右（双向对称传输）。

ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡＩｘ移动数据网络的信道可提供ＴＣＰ／ＩＰ连接，可以用于ＩＮＴＥＲＮＥＴ连接、数据传输等应用。

宏电公司开发的Ｈ７０００系列产品为用户提供高速，永远在线，透明数据传输的虚拟专用数据通信网络。

主要针对电力系统自动化、工业监控，交通管理，气象、环保、管网监控、金融、证

券等行业部门的应用，利用ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡＩｘ网络平台实现数据信息的透明传输，同时考虑到各应用部门组网方面的需要，在网络结构上实现虚拟数据专用网。

Ｈ７７１０是Ｈ７０００系列产品之一，具备ＲＳ２３２／４２２／４８５或ｒｒＬ电平接口，高性能．工业级，外置式，适用于使用环境恶劣的各种工业监控、交通管理、气象等应用场合。

图４数据服务中心系统总体架构

２．３数据服务中心系统设计

数据服务中心是整个软件系统的核心部分，负责接收来自ＧＰＲＳ的设备数据。

同时监听在线客户端的请求，图４给出了数据服务中心的系统框图。

主要包括下面几个服务：

（１）数据采集服务

此服务负责监听一个ＵＤＰ端口，ＧＰＲＳ网络将单片机上传的光伏设备数据转发到此端口上。

每当有数据到达时，该服务负责将数据存入到后台数据库中，同时调用数据分析对象对数据进行分析。

分析完毕后将数据下发到在线的监控客户端。

如若有报警信息，将报警信息也下发到监控客户端。

（２）监控及回控命令服务

此服务负责处理监控客户端发送到数据服务系统的命令。

包括客服端在线请求命令和控制命令。

服务器通过客户端发送的存线晴求命令判断客户端是否在线，从而决定是否将设备数据下发。

服务器还需要将监控客户端发出的控制命令下发到光伏设备，以此达到控制设备运行的目的。

（３）统计／查询服务

此服务负责监听客户端对于数据库数据的奄询请求。

通过此项服务，管理方可以全面的丫解整个光伏电站的运行情况。

２．４监控客户端

监控客户端宅要是对设备数据的町视化展示，提供用户和

・１９

・

万方数据

软件

谌贻华等：

大规模分布式光伏电站远程智能监控技术研究

设备进行交互的界面，图５给出了一个监控画面。

监控客户端主要具备以下几个方面的功能：

（１）监控数据实时动态展示（２）监控数据越界报警（３）统计报表生成（４）地理信息集成（５）用户权限管理

图５可视化监控画面

３结论

本系统已经在中盛光电集团承建的多个国内外大型光伏

ＬＥ接弟５页）

包含边的范围，以大概率边为主干、以小概率边为辅助，进行汉密尔顿环路的遍历，从而解决更大规模的ＴＳＰ问题。

２．３测试结果总结

（１）二点组合算法对中小规模精ＴＳＰ问题，效果比较理想，１００城市ＴＳＰ问题，平均误差为０．１８％，５００城市ＴＳＰ问题，平均误差为１．１９％，随着旅行商问题规模的增大，计算精度有所降低ｌ

（２）二点组合算法的解样本呈正态分布。

随机二点组合算

法产生的解，找到较小和较大概率都不大，产生解接近平均值

的概率较大。

（３）二点组合算法在计算精度和时间复杂度上优于蚁群算法，二点组合算法的解可以做简单的交集操作，对降低启发集的规模有实际意义。

３结束语

二点组合算法具有较强的理论价值，同时具有较强的实用价值，可以较好地完成中等规模的ＴＳＰ问题，还适用于一系列的优化组合问题：

如二次分配问题、大规模集成电路综合布线问题和车辆路径选择问题等。

・２０

电站系统上进行了应用与验证研究。

结果表明，该系统运行稳

定、具有较高的可靠性，为用户带来了良好的经济效益。

我们

下一步的工作是在此基础上，进一步完善其功能，力争做到商品化。

致谢

本文得到江苏省科技支撑计划（工业部分）资助，项目编号：

ＢＥ２０１０１６６

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万方数据

大规模分布式光伏电站远程智能监控技术研究

作者：

谌贻华，谢建华，郑直，林立松，CHENYi-hua，XIEJian-hua，ZHENGZhi，LINLi-song

作者单位：

谌贻华,谢建华,CHENYi-hua,XIEJian-hua（南京理工大学计算机科学与技术学院,南京,210094，郑直,林立松,ZHENGZhi,LINLi-song（泰州中盛光电集团研发中心,泰州,210002

刊名：

软件

英文刊名：

COMPUTERENGINEERING&SOFTWARE年，卷（期：

2011,32（2

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