聚光光伏电站无线远程监控系统的研究

摘要

随着光伏发电技术的日益发展，聚光光伏发电技术由于其转换效率更高、成本更低的特点逐渐得到市场认可，近年来发展十分迅速，与传统的固定安装光伏电站相比，聚光光伏电站一般由数量众多、受光面积巨大的太阳跟踪器方阵组成，由于聚光光伏电站大多建在地广人稀的西部荒漠之中，因此，开发具有远程监控功能的聚光光伏电站监测系统，实现太阳跟踪器方阵的远程运行控制与状态监测以及聚光光伏电站整体发电状况的监测与维护，对保证光伏电站安全运行、保障光伏电站稳产高产具有重要意义。
　　聚光光伏电站占地面积广，监控数据点多，设备品种繁杂，通讯协议各不相同，鉴于各太阳跟踪器方阵之间使用有线方式通讯时，存在布线成本高，输电线路与控制线路信号干扰大，扩展性不好，不利于后期维护等缺点，本论文提出了开发聚光光伏电站无线远程监控系统的研究方案，论文研究了一种基于MODBUS/ZIGBEE通讯协议，将聚光光伏电站中各种设备控制器有线通信标准统一转换为ZigBee无线通信标准，研究了无线信号传输的组网模式，采用组态软件开发了上位机应用软件，实现了聚光光伏电站设备现场监控与统一管理。该系统不仅实现了对太阳跟踪器的远程控制以及跟踪状态、跟踪精度等参数的监测，而且实现了光伏电站各太阳跟踪器方阵发电电流、电压、发电量、各发电单元故障等远程监测，同时还包括光伏电站现场太阳辐照强度、环境温度、风速、风向、安防等条件参数的监控，通过现场实验与测试，证明本论文研究方案可行，基本达到了预期研究目标。本论文研究在大型光伏电站的运行维护方面将具有较好的应用前景。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 光伏电站远程监控系统国内外研究现状及发展趋势

1.3 课题的提出和意义

1.4 论文主要研究工作

1.5 课题来源

第2章 聚光光伏电站无线远程监控系统方案设计

2.1 聚光光伏发电系统组成

2.2 聚光光伏电站无线远程监控系统功能分析

2.3 聚光光伏电站无线监控系统通信方式的选择

2.4 MODBUS通讯协议简介

2.5 ZIGBEE简介

2.6 聚光光伏电站无线监控系统方案的确定

2.7 本章小结

第3章 无线远程监控系统的硬件设计

3.1 跟踪控制器硬件总体设计方案

3.2 ARM处理器模块

3.3 数据采集硬件电路设计

3.4 辐照表采集电路

3.5 风速仪传感器

3.6 太阳跟踪偏差监测

3.7 ZigBee模块电路

3.8 光伏汇流箱的选用

3.9 视频采集设备

3.10 本章小结

第4章 无线远程监控系统的软件设计

4.1 嵌入式系统MODBUS协议

4.2 ZigBee协议简介

4.3 ARM应用程序设计

4.4 基于紫金桥组态软件的远程监控系统设计

4.5 本章小结

第5章 实验与测试

5.1 ZigBee模块设置

5.2 嵌入式FreeModbus功能验证

5.3 ARM数据采集功能测试

5.4 上位机软件功能测试

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文及其它科研成果