分布式光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

朱綱立

摘 要：由于分布式光伏電站發(fā)電系統(tǒng)分布復(fù)雜，傳統(tǒng)的分布式光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)無法有效控制，精度和效率都不高。因此，構(gòu)建了一種精確高效的分布式光伏電站智能監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)由監(jiān)控模塊，感應(yīng)模塊和計算機(jī)組組成。該軟件給出了分布式光伏電站的計算機(jī)組遠(yuǎn)程控制流程圖和CISC單片機(jī)載波傳輸?shù)乃惴ùa設(shè)計。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計的系統(tǒng)具有較高的精度和效率。

關(guān)鍵詞：分布式光伏電站 遠(yuǎn)程智能監(jiān)控 系統(tǒng)設(shè)計

1分布式光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

分布式光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控模塊，感應(yīng)模塊和計算機(jī)組組成。監(jiān)控模塊可以實(shí)時監(jiān)控分布式光伏電站的數(shù)據(jù)傳輸信息，電路和元件的工作時間以及功率流等方面，并處理監(jiān)控對象的安全隱患。感應(yīng)模塊為分布式光伏電站的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的用戶提供分布式光伏電站的實(shí)時操作。可以在相應(yīng)的計算機(jī)上顯示，分析和處理監(jiān)控模塊和感應(yīng)模塊中的數(shù)據(jù)。每個模塊中不同電路的分布式處理構(gòu)成計算機(jī)組。

監(jiān)控模塊選用CISC單片機(jī)作為核心監(jiān)控組件，具有輕便，靈敏，命令豐富的優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)上具有廣泛的應(yīng)用范圍。CISC單片機(jī)在分布式光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)中扮演“管理者”的角色，使系統(tǒng)智能運(yùn)行，節(jié)省人力。監(jiān)控模塊有三個主電路和五個分支電路。主電路包括數(shù)據(jù)傳輸電路，定時電路和流電路，分支電路包括計算機(jī)接口電路，中斷電路，顯示電路，存儲電路和通信電路。 這些電路由CISC單片機(jī)監(jiān)控。 CISC單片機(jī)將監(jiān)控數(shù)據(jù)反饋給相應(yīng)的計算機(jī)進(jìn)行處理。

分布式光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)測系統(tǒng)的主要監(jiān)測對象是數(shù)據(jù)傳輸信息，包括光伏發(fā)電強(qiáng)度，電流和電壓的增減，以及分布式光伏電站的環(huán)境參數(shù)。由于分布式光伏電站的額定電壓和電流很大，分布式光伏電站的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)無法使用。因此，數(shù)據(jù)傳輸電路通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換減少了電壓和電流的等比例。

模/數(shù)轉(zhuǎn)換的工作流程如下：選擇合適的輸入端子（由于電壓和電流的轉(zhuǎn)換單位不同，應(yīng)選擇不同的輸入端），并輸入分布式光伏電站的電壓和電流數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)進(jìn)入虛擬開關(guān)之后，電路以編碼形式存儲初始數(shù)據(jù)，然后開始模塊/數(shù)字轉(zhuǎn)換。同時，計時器熄滅。轉(zhuǎn)換完成后，CISC單片機(jī)將轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)反饋給相應(yīng)的計算機(jī)。

分布式光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)中所有電路和元件的工作時間數(shù)據(jù)由定時電路提供。定時電路中有兩個定時器，可以給出不同的時間參數(shù)，有效降低分布式光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的遙控誤差。計時器直接連接到CISC單片機(jī)。

分布式光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的感應(yīng)模塊由溫度傳感器和光學(xué)傳感器組成。

溫度傳感器感應(yīng)系統(tǒng)的電路元件的溫度并報警并調(diào)節(jié)電路元件的異常溫度。光學(xué)傳感器感測分布式光伏電站中的太陽能強(qiáng)度并將數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶。用戶可以通過這些數(shù)據(jù)了解分布式光伏電站的運(yùn)行情況，并預(yù)測其未來的經(jīng)濟(jì)效益。太陽能強(qiáng)度直接決定了分布式光伏電站的位置。因此，光學(xué)傳感器在分布式光伏電站的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)中起著非常重要的作用。光學(xué)傳感器的工作原理是：當(dāng)光學(xué)傳感器感應(yīng)到太陽光時，它會自動將光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電流信號，并將電流信號輸入短路電路。測量短路電流并傳送到相應(yīng)的計算機(jī)進(jìn)行處理，以獲得分布式光伏電站獲得的實(shí)時太陽能強(qiáng)度。

2實(shí)驗(yàn)設(shè)計

為了確定此種方案的正確性，本文設(shè)計相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

誤差是衡量系統(tǒng)精度的重要標(biāo)準(zhǔn)。利用BP網(wǎng)絡(luò)模型，對SCADA分布式光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)及系統(tǒng)進(jìn)行了精度驗(yàn)證試驗(yàn)。BP網(wǎng)絡(luò)模型，也稱為“BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型”，可以準(zhǔn)確測量遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的誤差，是世界上應(yīng)用率最高的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。實(shí)驗(yàn)對象是市政分布式光伏電站。利用基于SCADA的分布式光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)及系統(tǒng)，對遠(yuǎn)程智能化實(shí)驗(yàn)電站的太陽能強(qiáng)度和實(shí)際電壓進(jìn)行監(jiān)控。

從圖1和可以看出，SCADA分布式光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的泰勒近似誤差曲線波動很大。

實(shí)驗(yàn)電站監(jiān)測太陽能強(qiáng)度的誤差平均值為0.2135，實(shí)際電壓誤差平均值為0.283，均達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)。 與SCADA分布式光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)測系統(tǒng)相比，本文系統(tǒng)的泰勒近似誤差曲線相對穩(wěn)定，太陽能強(qiáng)度誤差平均值為0.1528，實(shí)際電壓誤差平均值為0.1456，遠(yuǎn)低于國際標(biāo)準(zhǔn)，表明本文系統(tǒng)具有較高的準(zhǔn)確性。

分布式光伏電站的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的效率取決于每個電路與其相應(yīng)的計算機(jī)接口之間的傳輸效率，可以通過計算監(jiān)控圖像的遠(yuǎn)程讀取時間，監(jiān)控數(shù)據(jù)的解壓縮時間以及隱患糾正的時間進(jìn)行計算。對SCADA分布式光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)及系統(tǒng)的計算機(jī)接口傳輸效率進(jìn)行計算，結(jié)果智能監(jiān)控系統(tǒng)計算機(jī)接口傳輸效率要高于系統(tǒng)計算機(jī)接口傳輸效率，由此可以確定方案是可行的。

3結(jié)論

本文構(gòu)建了一個精確高效的分布式光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)，由監(jiān)控模塊，感應(yīng)模塊和計算機(jī)組組成。監(jiān)控模塊對分布式光伏電站的數(shù)據(jù)傳輸信息，電路和元件的工作時間，潮流等方面進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，處理監(jiān)控對象的安全隱患。感應(yīng)模塊由溫度傳感器和光學(xué)傳感器組成。溫度傳感器報警并調(diào)節(jié)系統(tǒng)電路元件的溫度。光學(xué)傳感器實(shí)時監(jiān)測分布式光伏電站中的太陽能強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有較高的精度和效率。

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