1.光伏發(fā)電數據采集系統(tǒng)

光伏發(fā)電系統(tǒng)利用數據采集系統(tǒng)可快速采集太陽能電池、蓄電池等器件的關鍵工作參數和太陽能輻射量、環(huán)境溫度等氣象參數，并且隨時將采集的數據存入裝置內的大容量非易失性數據存儲器，最大容量可存入十年的工作數據。根據需要，還可隨機將記錄的數據打印出來，供設計或使用部門進行系統(tǒng)定量分析及資料存檔，為今后光伏發(fā)電系統(tǒng)更合理的設計提供寶貴的科學依據。同時經常定期分析檢查采集的工作數據，還可及時發(fā)現系統(tǒng)各部件的故障或隱患，隨時排除故障或調整設計參數，以保證太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定可靠工作，并可有效地延長太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作壽命。

（1）數據采集系統(tǒng)的主要技術指標：

①蓄電池電壓：標稱值；最大值；采集精度1%；采集周期為1分鐘。

②太陽能輻射量：最大值；采集精度1%；采集周期為1分鐘。

③環(huán)境溫度測量范圍：-20℃～+60℃；采集精度1%；采集周期為1分鐘。

④蓄電池充電電流：最大值；采集精度1%；采集周期為1分鐘。

⑤蓄電池放電電流：最大值；采集精度1%；采集周期為1分鐘。

（2）數據采集系統(tǒng)的基本功能

①數據采集。每隔1分鐘將蓄電池電壓、太陽能輻射量、蓄電池充電電流、蓄電池放電電流、環(huán)境溫度等工作參數循環(huán)采集一次并暫存于數據緩沖區(qū)中。

②數據處理和記錄。每隔1小時，采集系統(tǒng)將前60次采集的參數分別求平均值作為當前值存入掉電不丟失數據的EEPROM中與以前存入的參數進行比較，求得5個參數今日的最大值和最小值也存入EEPROM中。EEPROM中最多可存前98天每小時的當前值、最大值和最小值。由于采集系統(tǒng)內有硬時鐘芯片，所以每到月底和年底，采集系統(tǒng)自動將蓄電池充電電量、放電電量和太陽能總輻射量進行累加統(tǒng)計并記錄，采集系統(tǒng)可記錄10年的累計值。

③顯示。采用中文點陣液晶顯示器，可分屏顯示：被采集的5個工作參數的當前值，今日最大值和今日最小值。瀏覽前98天內任意一天中的5個參數24小時的歷史記錄數據。瀏覽前10年中任意一年、任意一月的三個累計值。

④歷史數據打印。采用中文點陣打印機可打印任意選擇開始日期和結束日期之間6個工作參數的歷史數據（每天每小時的當前值、最大值和最小值）。

⑤硬時鐘校準設置?？呻S時調整當前日期（年、月、日）和當前時間（小時、分鐘）。

（3）數據采集系統(tǒng)的硬件結構

數據采集系統(tǒng)的硬件結構框圖如圖1所示，數據采集系統(tǒng)的功能如下：

①CPU將被采集的5路工作參數經信號處理電路處理后，輸入至對應A/D輸入端口，由軟件程序控制定時進行數據采集。

②數據采集系統(tǒng)是一個完整的單片機應用系統(tǒng)，如果按常規(guī)配置進行設計，除CPU微處理器外，還需要多個不同功能的外圍器件，如地址鎖存器、EPROM、RAM、PLD等才能構成一個實用的系統(tǒng)，這樣以來，將使整個系統(tǒng)體積變大、布線復雜。為此，在設計中可采用PSD3系列“可編程單片機通用外圍接口芯片”，可將單片機需要的多個外圍芯片集成在一個芯片內，從而大大簡化了電路設計。

③由于需要記錄存儲98天的多個采集處理數據和10年的累計數據，信息量很大，所以配置有內含電池的32K不掉電RAM，長期記憶系統(tǒng)的運行數據。

④設計中最大采集的蓄電池充電電流最大可達200A、放電電流最大可達300A，采集精度為1%，如采用傳統(tǒng)的分流器進行取樣，將很難保證采集精度要求。為此，選用先進的霍爾電流傳感器，不僅簡化了安裝工藝，還可提高采集精度和工作可靠性。

⑤數據顯示采用點陣圖形液晶顯示模塊，可清晰地顯示4行標準漢字或8行ASCⅡ碼字符，該LCD顯示器內含背光電路，使數據顯示更加清晰。當10分鐘內無按鍵操作時，將自動關閉背光電路，以降低采集系統(tǒng)的自身功耗。

⑥機內配置有標準的并行打印機接口電路，外接中文點陣打印機，可隨機打印系統(tǒng)運行的歷史數據，供資料存檔使用。

2.光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)

光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)結構如1所示，監(jiān)控系統(tǒng)和群控器（ClusterController）功能如下：

①光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體顯示的信息包括：日期、已發(fā)電總量、天發(fā)電量、當前輸出功率、逆變器總量、正常工作逆變器的數量。



②光伏發(fā)電系統(tǒng)的在線數據信息包括：并網逆變器的型號、編號；當前時間；并網逆變器輸出功率；并網逆變器的工作狀態(tài)；并網逆變器工作電壓；并網逆變器直流電流；并網逆變器交流電壓；并網逆變器交流電流；并網逆變器當天已工作時間。

③群控器監(jiān)控并網逆變器每天的發(fā)電量查詢時間(年/月/日)；并網逆變器的型號、編號；并網逆變器發(fā)電量。


④群控器監(jiān)控并網逆變器每天時段參數記錄：時間(年/月/日)；時段(例每天中每隔30分鐘的參數大小)；并網逆變器的編號；并網逆變器的參數(直流電壓、直流電流、交流電壓、交流電流、輸出功率、發(fā)電量)，存儲時段的參數可選擇。

⑤光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行報告包括：光伏發(fā)電系統(tǒng)報告；每臺并網逆變器的狀態(tài)；每臺并網逆變器的通信質量報告分析(通信最大容忍錯誤次數率、通信錯誤次數、通信質量率)；每臺并網逆變器的訪問報告(最大容忍的通信不上的時間、在線時間長度、下線時間長度、最近上線時間)；每臺并網逆變器的發(fā)電量報告(平均發(fā)電量、與平均發(fā)電量相比較的情況、昨天發(fā)電量)；每臺并網逆變器的狀態(tài)報告(狀態(tài)、故障、故障離當前時間)。

⑥光伏發(fā)電系統(tǒng)的事件包括：每臺并網逆變器開啟時間、人為對其設置的時間記錄查詢；每臺并網逆變器的歷史故障(故障名稱和時間、最近50次)。


⑦光伏發(fā)電系統(tǒng)的設置包括：密碼登錄設置（系統(tǒng)設置；語言、時間、軟件版本；待自動刷新顯示的并網逆變器參數通道選擇。外擴接口設置）；通信設置(對PC機，并網逆變器分別采用的通信口設置、波特率設置)；modem通信設置；外擴顯示設置(對于外擴的大顯示屏顯示接口設置)；外擴繼電器輸出設置。并網逆變器的地址設置（從電站中刪除一并網逆變器；并網逆變器巡檢啟動）；并網逆變器參數設置(逆變器啟動、關斷電壓，啟動時間長度)；發(fā)電補償量設置；數據存儲設置（是否存儲、存儲時間間隔、存儲天數、待存儲的并網逆變器參數選擇）；控制設置；極限設置（持續(xù)告警時間、不能通信上的最長時間、發(fā)電利用率、通信質量）；報警設置（揚聲器、報警燈）；開關控制設置（根據功率大小控制逆變器開停、時間定時控制逆變器開停）。傳真信息設置(事件、報告、發(fā)送、測試)

⑧群控系統(tǒng)可配置太陽輻射照度儀、方陣溫度傳感器、環(huán)境溫度傳感器、單個逆變器配置溫度傳感器等傳感器的接口AD芯片；對于大型光伏發(fā)電系統(tǒng)應配置與外界顯示屏有無線通信或紅外接口；電力MODEM通信接口；大容量EEPROM。

⑨并網光伏發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控通信方式有三種：RS485、Ethernet、GPRS。設備通信原理示意圖如圖3所示。

采用RS485/Ethernet/GPRS實現遠程通信功能，通過上位機監(jiān)控軟件，方便直觀地監(jiān)控當前逆變器的運行數據和工作狀態(tài)，以及歷史數據記錄和故障信息，同時可和環(huán)境監(jiān)測儀進行實時通信，了解太陽能電池陣列安裝現場的日照強度、風速、風向和溫度等情況。