光伏數據采集器設計與實現

周永濤　張宗元

摘? 要：光伏發電作為一種清潔能源，中國光伏發電的發展始于2010年，截至2013年底，全國光伏發電的累計并網容量為1942萬千瓦。其中，地面電站1632萬千瓦，分布式光伏電站為310萬千瓦。光伏電站的運行情況與電站投資收益息息相關，眾多的光伏電站分布范圍廣、數據龐大、設備種類多等難題為光伏電站的運維提出很高的要求。光伏數據采集器能夠高效實時地監控光伏電站運行情況，及時發現電站運行故障，提高電站投資收益，對光伏電站的智能化運維具有重要意義。本文以嵌入式系統為基礎，結合光伏電站運維的技術難題，進行光伏數據采集器的設計與實現。

關鍵詞：光伏;光伏電站運維;數據采集器

一、數據采集器的聯網方式

光伏電站建設規模和要求形式多樣可以分為、集中式電站、分布式電站、工商業屋頂與戶用光伏電站，由于其建設地點不同，其數據采集方式也需要根據不同的電站進行調整。集中式光伏電站因其建設規模較大對電網影響較大，故其監控采集速率和實時性要求較高多采用光纖方式傳輸數據;其他類型光伏電站需要根據安裝位置網絡情況進行采用合理的聯網方式，若現場有WiFi信號可直接采用基于WiFi模塊的光伏數據采集器，若現場位置較為偏遠，沒有WiFi信號覆蓋，則可以采用基于GPRS模塊的光伏數據采集器。

二、光伏電站數據采集的設備類型與數據詳情

光伏電站內的電氣設備主要有逆變器、匯流箱、電表、配電柜、環境檢測儀等組成，任何一個電氣設備需要采集的數據不限于運行告警信息、遙控信息、遙調信息、遙信信息、遙測信息。其中逆變器作為光伏電站中的核心電氣設備，其運行狀況直接關系到整個電站的收益情況，需要采集的數據較為詳細完整。告警信息主要包括運行故障詳細代碼、故障類型與持續時間，遙控信息主要包括電站內電氣設備的遙控參數、設備起停控制等，遙信信息主要包括電氣設備運行的參數調節，遙測信息主要包括電氣設備的采樣監測數據，遙信信息主要包括電氣設備的信號量數據。數據采集器以輪詢方式定期向光伏電站內電氣設備查詢數據，并將查詢的數據打包后加密發送到服務器云平臺。

三、數據采集器的遙控遙調設計

光伏數據采集器作為連接光伏電站與光伏云平臺的中樞紐帶，采用以太網、WiFi、GPRS等網絡方式與服務器建立穩定持久的TCP連接，可以高效實時地將光伏云平臺的控制指令下發至連接到采集上的逆變器、匯流箱等電氣設備內，同時可以將遙控結果返回至光伏云服務器內以完成整個遙控與遙調的閉環操作來實現對遠程光伏電站的實時控制。

四、數據采集器的穩定性設計

鑒于光伏電站長期運行在高溫、高頻干擾輻射、陽光直射等嚴苛的工業環境下，數據采集器的穩定性設計顯得尤為重要。采集器外觀必須滿足IP65防護等級，芯片選型必須保證滿足耐高低溫特性，做好電磁干擾防護，芯片需要有硬件看門狗電路來防止程序運行異常。

五、總結展望

隨著分布式光伏電站進入千家萬戶，光伏電站的運維勢必會爆發增長，光伏數據采集器作為光伏電站監控運維的紐帶也發揮著越來越重要的作用。穩定可靠的數據采集器不僅能實時高效地采集電站數據，而且為光伏電站的智能化運維管理提供重要支撐。