[发明专利]光伏并网发电在线监测与状态评估系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于多CPU全嵌入式设计的分布式新能源并网发电在线综合性监测平台，尤其涉及一种光伏并网发电在线监测与状态评估系统。

背景技术

光伏发电具有污染少，可再生，技术成熟，安装方便等特点，已成为最重要的分布式电源之一。国内外的专家学者对光伏发电做了大量研究，光伏电站的输出功率随光照强度变化存在较大随机波动，对并网和独立光伏系统都会造成不利影响。具体来说，当大电网具有足够的备用容量和调节能力，一般不必考虑新能源发电站功率波动引起的频率偏差，而主要考虑功率波动引起的电压波动和闪变。而发电机组的偏远地区电网并入光伏发电、风电等新能源发电系统时，孤立运行时新能源发电站功率波动带来的电网频率偏移以及频率稳定问题是不容忽视的。此外，由于光伏发电系统需要利用电力电子装置实现并网，由其产生的电压、电流谐波也不可避免。

因此，有必要建立光伏并网发电系统量测技术平台，研究光伏发电站引起的电能质量问题，有针对性地提出相应改进策略以保证并网光伏发电系统的可靠和稳定运行。此外，能够为运行控制策略提供指导建议，还可为日后分布式光伏并网发电系统并网设计规划提供可靠的数据以及合理的解决方案，为分析实际运行中出现的问题提供充分的依据。光伏发电监测技术随着我国新能源发电技术的发展而逐渐深入开展。对光伏并网发电系统的监测涉及对各种参数分析计算以及对各种干扰源和电力系统的数学描述，需要开发相应的分析软件和工程方法来，针对光伏并网发电系统自身特点，在线实时对各种电能质量问题进行系统的分析。现今国内外尚没有专门针对光伏并网发电系统的量测运行状态综合评估的量测平台，也还未建立光伏并网发电站运行状态综合评估的指标体系和评估方法。光伏并网发电站的监测和评价指标较多，多个指标共同作用在一个系统中时，其不同的组合结果对配电网运行的不利影响和对发电站性能的降低等，都是十分复杂的问题。此外，由于是多指标的有机综合，单个指标的评价不能全面、真实地反映电能的质量，不同评价指标(包括基本电量、环境变量和电能质量等)之间的耦合关系复杂，不能简单明了地对光伏并网发电系统的运行状态进行客观、全面地评估。而采用基于概率统计与矢量代数或类似方法进行分级评估，则存在由于是单一方式定权，容易受赋权方法的影响而缺少客观性。

而对于现存的光伏等新能源并网发电站监控系统，一般采用的是8位或16位单片机作为核心控制器对光伏电站的各电能质量指标进行测量。与新型微处理器相比，这类控制器的缺点日趋明显，如芯片硬件功能简单、性能低、实时性和扩展性较差，致使系统升级困难，对于智能系统理论的应用也有一定的局限性、并且难以适应在线谐波、间谐波计算。同时，现存光伏并网发电站监控系统未集成综合评估功能，也未建立针对光伏的评估指标体系，难以对光伏并网发电站运行状态做出全面监测与客观的评估。

发明内容

针对光伏并网发电在线监测装置的上述不足之处，本发明的目的是提供一种准确性更高、实时性更强、成本低的、并能对光伏并网发电系统进行全面、客观综合评估的光伏并网发电在线监测与状态评估系统。

本发明的目的是这样实现的：一种光伏并网发电在线监测与状态评估系统，包括电量采集单元、CPLD/FPGA接口转换单元、开入单元、开出单元、ARM9数据管理及监测单元、双口RAM模块、温度与照度测量单元以及电源单元；所述电量采集单元由依次串联的信号调理模块、A/D采集模块、ARM7采样控制及频率测量模块以及DSP处理模块构成；电量采集单元依次通过双口RAM模块和CPLD/FPGA接口转换单元与ARM9数据管理及监测单元连接；其中，ARM7采样控制及频率测量模块将采样控制信号输入A/D采集模块；ARM7采样控制及频率测量模块和DSP处理模块输出的数字信号输入双口RAM传输模块；开入单元由信号调理电路、光耦隔离和开入DSP处理器组成，所述信号调理电路用于接收和调整开入信号，并将开入信号经光耦隔离传输到开入DSP处理器，开入DSP处理器根据等间隔同步采样脉冲信号，对接收到的开入信号进行处理后传输到ARM9数据管理单元；开出单元由开出DSP处理器、继电器、防火花保护电路组成，开出DSP处理器接收并处理所述上位机通过ARM9数据管理单元、双口RAM传输模块传来的控制信号，开出DSP处理器输出处理后的控制信号到继电器，继电器通过防火花保护电路投切电力负载；ARM9数据管理及监测单元通过CPLD/FPGA转换接口与双口RAM传输模块连接；温度测量单元和照度测量单元通过传感器将环境信号转换成电压信号，由A/D采集模块和DSP处理模块转化为数字信号。

光伏并网发电在线监测与状态评估系统与现有产品的光伏并网发电监测设备相比，具有以下优点：