学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

光伏并网远程监控系统的研究与设计

作　者: 叶琼茹
导　师: 杨冠鲁
学　校: 华侨大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 光伏发电远程监控 RS485总线 Zigbee网络现场监控中心
分类号: TM615
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 78次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

当今世界，煤炭、石油等化石能源频频告急，环境污染问题日益严峻。而太阳能作为最具潜力的可再生绿色能源，因其储量的无限性、存在的普遍性、利用的清洁性以及实用的经济性，越来越被人们所青睐。大力发展光伏产业、积极开发太阳能，在全球范围得到了空前重视，已成为各国可持续发展战略的重要组成部分。光伏产业也称太阳能电池产业，即利用太阳能级半导体电子器件吸收太阳光辐射能，并使之转换为电能的产业。如今，太阳能光伏发电技术不断成熟与普及，太阳能光伏发电除了普通的太阳能电池或者独立发电应用外，光伏并网系统也在广泛使用，这就使太阳能光伏发电的应用前景更加光明。光伏并网发电系统一般由太阳能光伏电池板、逆变器以及交流控制器等组成。为保证每部分器件能正常运行需要对不少参数进行测量，保存，分析和控制。众所周知，电站的日常运行数据对于电站系统的管理，设备的维护，以及今后的科研分析具有重要的参考价值。而且，太阳能电站一般在边缘地区并且占地面积较大，这样，数据采集显示过于零散，没有一个集中的平台进行集中观测、存储数据，导致分析和控制上的不便和困难。因此，采用远程监控技术对光伏发电系统进行实时监控就具有非常重要的意义。本文的研究目标是如何有效地对光伏并网发电站进行实时远程监控，主要内容包括如下：首先在分析了光伏并网系统的需求、系统功能、总体目标等基础上，提出一种灵活的、可扩展的统一监控管理平台，能对光伏并网系统进行实时监测和控制。实现了电站设备的统一运行监控、数据的集中管理。该平台做了良好的软硬件划分，充分整合现有的技术，这样，既简化了设计和实现的复杂度，又具有很强的灵活性和可扩展性。其次提出了基于RS485总线与互联网的有线远程监控系统，包括设计了具有数据转发和远程通讯功能的通信网关，硬件设计部分重点分析了PV前端模块和环境采集模块，软件设计部分重点分析了RS485通信模块中的三大模块：中断接收程序、命令帧处理程序和数据发送程序，该系统是采用RS485总线实现各监控终端（光伏阵列）的互联，并通过以太网与远程监控中心通信。这种监控方式比较简易、成本低，但受地域条件限制。最后提出了基于Zigbee网络的无线远程监控系统，从Zigbee无线监控系统功能要求和设计思想入手，进行软硬件的设计，并对预期的组建过程及结果进行分析。硬件设计部分也是重点分析PV前端模块和环境采集模块，软件设计部分重点分析了协调器软件和节点软件。该系统采用Zigbee实现各监控终端的互联，并通过GPRS与远程监控中心通信，这种监控方式可扩展性好、灵活，而且很适合偏远地区，但成本较高。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-22
  1.1 太阳能光伏发电技术概述  10-12
    1.1.1 光伏发电的优势  10-11
    1.1.2 光伏发电历史  11
    1.1.3 光伏发电在国内外的研究现状与发展趋势  11-12
  1.2 光伏发电系统概述  12-17
    1.2.1 独立光伏发电系统  12-15
    1.2.2 光伏并网发电系统  15-17
  1.3 课题背景  17-21
    1.3.1 光伏并网监控技术简介  18-20
    1.3.2 光伏并网远程监控的意义  20
    1.3.3 课题任务  20-21
  1.4 论文结构  21-22
第2章光伏并网发电站一体化监控平台的设计探究  22-44
  2.1 光伏并网系统的监控需求  22
  2.2 接入设备分析  22-24
    2.2.1 逆变器  23
    2.2.2 巡日系统  23
    2.2.3 光伏阵列  23-24
    2.2.4 视频  24
    2.2.5 气象监测仪  24
  2.3 系统功能分析  24-36
    2.3.1 应用层功能  24-32
    2.3.2 服务层功能  32-34
    2.3.3 设备驱动层功能  34-36
  2.4 总体目标与设计原则  36-37
    2.4.1 总体目标  36
    2.4.2 设计原则  36-37
  2.5 系统架构  37-43
    2.5.1 总体架构  37-38
    2.5.2 软件设计  38-40
    2.5.3 硬件设计  40-41
    2.5.4 关键技术分析  41-42
    2.5.5 系统软硬件配置方案  42-43
  2.6 本章小结  43-44
第3章基于 RS485 总线与互联网的有线远程监控系统设计  44-58
  3.1 RS485 总线  44-49
    3.1.1 RS485 接口  44-46
    3.1.2 RS485 通讯协议  46-49
  3.2 有线远程监控系统架构  49-50
  3.3 硬件设计  50-53
    3.3.1 硬件结构  50-51
    3.3.2 硬件设备 DSP 和 MCU 的选择  51
    3.3.3 SP485R 与 RS485 总线间链路分析  51-53
  3.4 软件设计  53-57
    3.4.1 软件流程  54-55
    3.4.2 RS485 通信模块分析  55-57
  3.5 本章小结  57-58
第4章基于 Zigbee 的无线远程监控系统设计  58-78
  4.1 Zigbee 简介  58-60
    4.1.1 Zigbee 技术的应用及市场发展  59
    4.1.2 Zigbee 技术的优势  59-60
  4.2 Zigbee 协议栈与网络拓扑  60-65
    4.2.1 Zigbee 协议栈的分层结构  60-63
    4.2.2 Zigbee 网络拓扑结构  63-65
  4.3 Zigbee 无线监控系统功能要求和设计思想  65-67
    4.3.1 系统功能要求  65
    4.3.2 设计思想  65-66
    4.3.3 系统架构  66-67
  4.4 硬件设计  67-72
    4.4.1 硬件结构  67-68
    4.4.2 硬件的选择  68-70
    4.4.3 系统模块设计  70-72
  4.5 软件设计  72-74
    4.5.1 协调器软件结构流程  72-73
    4.5.2 节点软件结构流程  73-74
  4.6 预期组建过程及结果分析  74-77
    4.6.1 传感器节点部分  74
    4.6.2 数据接收控制中心  74
    4.6.3 程序的初始化  74-75
    4.6.4 组网过程  75
    4.6.5 选择网络  75-76
    4.6.6 确认加入  76
    4.6.7 数据传送  76
    4.6.8 节点编号  76
    4.6.9 设备发现  76-77
  4.7 本章小结  77-78
第5章总结与展望  78-80
  5.1 论文工作总结  78-79
  5.2 进一步工作的展望  79-80
参考文献  80-83
致谢  83-84
个人简历、在学期间发表的学术论文和研究成果  84

光伏并网远程监控系统的研究与设计

内容摘要

全文目录

相似论文