CN104201986B - 一种光伏发电监控一体化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光伏发电监控一体化装置，通讯模块接收光伏发电子系统所属智能设备输出的信息，进行光电转换上传到电站监控系统中；或把接收的信息通过人机交互模块显示；直流量输入和交流采集模块对光伏发电子系统所属智能设备输出的直流量、交流量进行采集和A/D转换，通过人机交互模块进行显示；开入开出模块将外部的开入开出量与CPU模块1隔离联系，实现继电器动作或者告警；人机交互模块显示光伏发电子系统所属智能设备的参数。本发明集通讯管理机、光电转换器、测控保护设备加通信柜为一体，集成度高、体积小、投资少；内置通讯管理模块和光电转换模块，能实现通讯信息的集中传输和上传；可方便接入目前主流的电站监控系统。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种光伏发电监控一体化装置。
背景技术
目前，全球能源问题日益突出，传统的燃料能源正在一天天减少，绿色环保的能源开发利用越显重要。光伏发电作为新型可再生能源，具有安全可靠、清洁无污染、可再生等优点，各国政府也出台政策重点支持光伏产业。经过大量的调研，目前市场上光伏发电监控装置，大多都是测控、保护、通讯、光电转换分开的装置，这样不仅增加了放置的空间、中转接线增加、并且带来了安装麻烦以及投资成本加大等一系列的问题，给整个系统的安装、更新带来不便。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种能实现集测控、保护、通讯和光电转换于一体的光伏发电监控一体化装置，以解决现有技术存在的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种光伏发电监控一体化装置，它包括CPU模块，所述CPU模块分别与存储模块、开入开出模块、人机交互模块、直流量输入和交流采集模块、通讯模块连接；所述各功能模块与电源模块连接。
通讯模块接收与其连接的光伏发电子系统所属智能设备输出的信息，对所述信息进行光电转换上传到与通讯模块连接的电站监控系统中，实现光伏发电子系统所属智能设备通讯信息的集中和远程传输；或把接收的所述信息经处理后传给CPU模块，通过人机交互模块显示。
直流量输入和交流采集模块对所述光伏发电子系统所属智能设备输出的直流量、交流量进行采集和A/D转换，得到的信息量通过人机交互模块进行显示。
开入开出模块接收与其连接的所述光伏发电子系统所属智能设备输入的开关量，经光耦隔离后传送给CPU模块，通过CPU模块对开关状态信息的逻辑分析与判断，再经开入开出模块进行光耦隔离后输出开关量，传送给与开入开出模块连接的继电器，实现继电器动作或者告警。
人机交互模块显示光伏发电子系统所属智能设备的参数。
所述CPU模块采用型号为SEP4020的微处理器。
所述存储模块由铁电存储器、RAM芯片和闪存组成。
所述开入开出模块，包含开关量输入回路和开关量输出回路，实现30路开关量输入和4路开关量输出。
所述人机交互模块由分别与CPU模块连接的按键、LCD显示屏组成。
所述直流量输入和交流采集模块包括直流量输入模块、交流采集模块、多路选择开关、A/D转换模块；所述直流量输入模块、交流采集模块的输出端分别通过多路选择开关与A/D转换模块的输入端连接，所述A/D转换模块的输出端与CPU模块连接。
所述通讯模块包括通讯管理模块、光电转换模块、光纤以太网口、RS485接口、以太网口、无线通讯模块；所述通讯管理模块连接CPU模块、光电转换模块、RS485接口、以太网口、无线通讯模块，所述光电转换模块连接光纤以太网口。
本发明的有益效果：1、集通讯管理机、光电转换器、测控保护设备加通信柜为一体，面向包括逆变器、智能汇流箱在内的光伏发电子系统提供一体化通信解决方案，集成度高、体积小、投资少，系统结构简单、设计新颖、智能化高、安装方便、后期调试简单、运行可靠、管理使用方便，支持中小型金太阳示范工程到国家住房和城乡建设部数据中心的一站式接入；2、内置通讯管理模块和光电转换模块，通讯管理模块实现光伏发电子系统所属智能设备通讯信息的集中和传输，根据系统要求这些信息可以通过光电转换从光纤以太网口进行上传；3、本发明提供的4/6路光电隔离RS485接口，可接入逆变器、汇流箱等设备，其中每个RS485接口可接入设备32台，传输距离达1000米，也可以根据设备的通讯协议进行灵活定制；本发明出口提供的100Base-FX光纤以太网接口，传输距离可达20km，通信协议采用IEC60870-5-104，面向单个智能设备数据，实现Modbus到IEC60870-5-104的统一转换和传输，可方便接入目前主流的电站监控系统。
附图说明
图1为本发明的电路原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
参见附图1。本发明提供一种光伏发电监控一体化装置，它包括CPU模块1，所述CPU模块1分别与存储模块2、开入开出模块3、人机交互模块4、直流量输入和交流采集模块5、通讯模块6连接；所述各功能模块与电源模块连接。
电源模块，为各功能模块提供电源。
CPU模块1和存储模块2是本发明的核心模块，其中CPU模块1采用型号为SEP4020的微处理器，主频为96MHz，它能对外界采集到的数据经过逻辑分析判断，驱动继电器动作或者告警来实现保护功能，即实现对发电系统中变压器非电量保护，如重瓦斯跳闸、轻瓦斯告警、超高温跳闸、高温告警、油位低告警、压力释放告警等；存储模块2包括采用FM31256铁电存储器芯片（256K字节）、16位宽的W981216BH型RAM芯片（随机存取存储器，8M字节）以及16位宽的SST39VF6401型闪存（4M字节）组成，铁电存储器芯片用于对重要的运行数据进行掉电存储，RAM用于存储CPU模块运行的数据，闪存为外部存储器，用于存储程序和数据。
开入开出模块3，它包含开关量输入回路和开关量输出回路。其中，开关量输入主要是接点状态（接通或者断开）的输入信号；开关量输出直接驱动外部继电器或开关的动作。开入开出模块3能实现30路开关量输入和4路开关量输出，同时用于将外部的开入开出量与CPU模块1隔离联系起来，即采用光耦对CPU模块1与开入开出量进行电气隔离和信号传递。
人机交互模块4，它是本装置同操作者之间联系的纽带，操作人员和本装置之间的信息的传递由人机交互模块4完成。人机交互模块4由分别与CPU模块1连接的按键、LCD显示屏组成。其中，按键主要负责操作人员对本装置的信息输入，将控制信息传递给装置；LCD显示屏用来显示光伏发电子系统所属智能设备的各种参数，包括信息量（如交流电压电流及功率）和状态保护信息（如高温保护告警信息），光伏发电子系统所属智能设备包括汇流箱、逆变器、变压器高低压侧断路器、变压器等设备。
直流量输入和交流采集模块5包括直流量输入模块、交流采集模块、多路选择开关、A/D转换模块；直流量输入模块、交流采集模块的输出端分别通过多路选择开关与A/D转换模块的输入端连接， A/D转换模块的输出端与CPU模块1连接。其中，直流量输入模块，用于3路直流量的输入；交流采样模块，用于对光伏发电子系统所属智能设备（如逆变器等）输出的交流量进行采集，所得到的信息（如交流电流、交流电压、功率等）可以通过人机交互模块4的LCD显示屏进行显示，达到对相应智能设备信息量的监控；A/D转换模块，用于将直流量输入模块或交流采样模块送来的模拟量转换为高精度数字量输出给CPU模块1。
通讯模块6，包括通讯管理模块、光电转换模块、光纤以太网口、RS485接口、以太网口、无线通讯模块；所述通讯管理模块连接CPU模块1、光电转换模块、RS485接口、以太网口、无线通讯模块，光电转换模块连接光纤以太网口。其中，通讯管理模块，采用LPC2136FBD64芯片，用于实现光伏发电子系统所属智能设备通讯信息的集中和远程传输；光电转换模块，采用AL210芯片，把光纤以太网口接收到的光信号进行处理转换成电信号，输出给通讯管理模块，也可以把通讯管理模块输出的电信号经过处理转换成光信号从光纤以太网口输出；RS485接口采用4/6路光电隔离RS485接口，可接入逆变器、智能汇流箱等设备，每个RS485接口可接入设备32台，传输距离达1000米，也可以根据设备的通讯协议进行灵活定制；无线通讯模块采用GPRS模块；光纤以太网口采用100Base-FX光纤以太网接口，传输距离可达20km，通信协议采用IEC60870-5-104，面向单个智能设备数据，能实现Modbus到IEC60870-5-104的统一转换和传输，可方便接入目前主流的电站监控系统。
本发明的工作原理：在光伏发电系统中，光伏发电子系统所属智能设备可与通讯模块6的 RS485接口、以太网口、无线通讯模块连接。通讯模块6中的通讯管理模块接收光伏发电子系统所属智能设备输出的电流、电压、开关状态等信息，所述信息经光电转换模块进行光电转换后通过光纤以太网口上传到电站监控系统，实现光伏发电子系统所属智能设备通讯信息的集中和远程传输，或直接把光伏发电子系统所属智能设备输出的电流、电压、开关状态等信息通过通讯模块6处理传给CPU模块1，再通过人机交互模块4显示；本发明的直流量输入和交流采集模块5对光伏发电子系统所属智能设备输出的信息进行采集和A/D转换，得到的信息量通过CPU模块1处理后直接在LCD显示屏上显示；本发明的保护功能是：开入开出模块3接收与其连接的光伏发电子系统所属智能设备输入的开关量，经过光耦隔离，传送给CPU模块1，CPU模块1通过对开关状态信息的逻辑分析与判断，再经开入开出模块进行光耦隔离后输出开关量，传送给与开入开出模块（3）连接的继电器，从而达到继电器动作或者是告警。装置所有的信息量和保护状态信息等通过人机交互模块4的LCD显示屏显示。
Claims (7)
1.一种光伏发电监控一体化装置，其特征在于：它包括CPU模块（1），所述CPU模块（1）分别与存储模块（2）、开入开出模块（3）、人机交互模块（4）、直流量输入和交流采集模块（5）、通讯模块（6）连接；所述各功能模块与电源模块连接；
通讯模块（6）接收与其连接的光伏发电子系统所属智能设备输出的信息，对所述信息进行光电转换上传到与通讯模块（6）连接的电站监控系统中，实现光伏发电子系统所属智能设备通讯信息的集中和远程传输；或把接收的所述信息经处理后传给CPU模块（1），通过人机交互模块（4）显示；
直流量输入和交流采集模块（5）对所述光伏发电子系统所属智能设备输出的直流量、交流量进行采集和A/D转换，得到的信息量通过人机交互模块（4）进行显示；
开入开出模块（3）接收与其连接的所述光伏发电子系统所属智能设备输入的开关量，经光耦隔离后传送给CPU模块（1），通过CPU模块（1）对开关状态信息的逻辑分析与判断，再经开入开出模块（3）进行光耦隔离后输出开关量，传送给与开入开出模块（3）连接的继电器，实现继电器动作或者告警；
人机交互模块（4）显示光伏发电子系统所属智能设备的参数。
2.根据权利要求1所述的光伏发电监控一体化装置，其特征在于：所述CPU模块（1）采用型号为SEP4020的微处理器。
3.根据权利要求1所述的光伏发电监控一体化装置，其特征在于：所述存储模块（2）由铁电存储器、RAM芯片和闪存组成。
4.根据权利要求1所述的光伏发电监控一体化装置，其特征在于：所述开入开出模块（3），包含开关量输入回路和开关量输出回路，实现30路开关量输入和4路开关量输出。
5.根据权利要求1所述的光伏发电监控一体化装置，其特征在于：所述人机交互模块（4）由分别与CPU模块（1）连接的按键、LCD显示屏组成。
6.根据权利要求1所述的光伏发电监控一体化装置，其特征在于：所述直流量输入和交流采集模块（5）包括直流量输入模块、交流采集模块、多路选择开关、A/D转换模块；所述直流量输入模块、交流采集模块的输出端分别通过多路选择开关与A/D转换模块的输入端连接，所述A/D转换模块的输出端与CPU模块（1）连接。
7.根据权利要求1所述的光伏发电监控一体化装置，其特征在于：所述通讯模块（6）包括通讯管理模块、光电转换模块、光纤以太网口、RS485接口、以太网口、无线通讯模块；所述通讯管理模块连接CPU模块（1）、光电转换模块、RS485接口、以太网口、无线通讯模块，所述光电转换模块连接光纤以太网口。
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