[发明专利]一种基于直流载波的光伏接入监控系统及其监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏发电系统的监控技术领域，尤其是一种基于直流载波的光伏接入监控系统及其监控方法。

 

背景技术

当前光伏发电系统中的设备主要包括光伏组件、汇流箱和逆变器。逆变器一般安装在控制室内，汇流箱一般安装在光伏组件附近，而汇流箱与逆变器之间一般距离较长，通常使用屏蔽双绞线经RS485通信将汇流箱和光伏组件的数据采集上来，由于通信线与电缆线同时都要安排布线，布线工作量大。此外，由于目前光伏组件和汇流箱监控均采用Modbus协议，协议链路维护和开放性较差，给系统集成带来很大的工作量。

 

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种利用现有的直流电缆作为通信传输媒介，无需重新布置通信电缆；利用载波通道的TCP/IP连接接入，使光伏接入监控的数据采集具有开放性和通用性的基于直流载波的光伏接入监控系统。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于直流载波的光伏接入监控系统，包括用于采集汇流箱的电压、电流、开关量信号的监控终端，监控终端内的载波模块通过直流电力线与载波主节点相连，载波主节点通过TCP/IP协议与主站服务器通讯。

所述监控终端包括用于采集汇流箱电压信号的直流电压传感器、用于采集汇流箱电流信号的直流电流传感器和用于采集汇流箱开关量信号的开关量输入电路，直流电压传感器、直流电流传感器的输出端均与模拟开关的输入端相连，模拟开关的输出端通过模数转换芯片与DSP处理器的输入端相连，所述模数转换芯片采用MAX11046芯片，所述DSP处理器采用TMS320F28335芯片；开关量输入电路的输出端依次通过光电隔离电路、电平转换电路与TMS320F28335芯片的DB0～DB15口相连；TMS320F28335芯片的SPI口接载波模块。

所述TMS320F28335芯片的输入端分别与看门狗保护电路、有源晶振相连，TMS320F28335芯片的输入/输出端与以太网模块相连，TMS320F28335芯片的GPIO口与模拟开关相连，TMS320F28335芯片的SCI口通过电平转换芯片作为RS232串口，TMS320F28335芯片的I²C口接EEPROM存储器。

所述以太网模块采用W5100芯片，所述电平转换芯片采用MAX232芯片。

本发明的另一目的在于提供一种基于直流载波的光伏接入监控系统的监控方法，该方法包括下列顺序的步骤：

（1）监控终端中的直流电压传感器和直流电流传感器分别采集汇流箱的电压信号和电流信号，监控终端中的开关量输入电路采集汇流箱的开关量信号；

（2）监控终端中的DSP处理器将经过数模转换或电平转换后的电压、电流、开关量数据通过UART口以TCP/IP协议的方式与载波模块通信；

（3）载波模块以载波自有协议的方式通过霍尔传感器将数据耦合发送到直流电力线上；

（4）载波主节点也通过霍尔传感器将数据解耦接收下来，然后以TCP/IP协议的方式与主站服务器进行通信；

（5）主站服务器对接收到的汇流箱电压、电流和开关量信号进行实时监控。

所述主站服务器通过网口向载波主节点的网口发送TCP连接请求，请求报文中包含了IP地址和端口号，此时TCP的SYN标志置位；载波主节点收到SYN消息之后通过载波组网，利用载波自有协议，向下面的载波模块查找该IP地址和端口号，各载波模块中包含对应DSP处理器的IP地址和端口号；当匹配到某一个载波模块后，该载波模块向对应的DSP处理器发送TCP连接请求，然后经过三次握手，载波模块与DSP处理器之间成功建立TCP连接；再由载波主节点返回确认给主站服务器，也经过三次握手之后，载波主节点与主站服务器之间成功建立连接，至此，主站服务器与监控终端之间就通过载波通道的自有协议建立了连接。

在主站服务器与监控终端之间的连接建立成功之后，即可进行全双工的数据通信：主站服务器利用TCP/IP将数据发送给载波主节点，载波主节点将TCP数据包中的数据提取出来，搬移到载波自有协议的数据区中，通过直流电力线载波发送给载波模块，然后由载波模块再将载波自有协议数据区返回到TCP数据包内，发送给DSP处理器。