[发明专利]基于现场总线的大型跟踪式光伏电站集散控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉光伏电站控制系统技术领域，特别是一种基于现场总线的大型跟踪式光伏电站集散控制系统。

背景技术

当前，我国光伏电站建设正处于示范项目建设期到中大规模普及阶段过渡期，在大规模光伏电站监控管理系统上比较薄弱。而光伏电站通常地处偏远、交通不便，较低的自动化、信息化管理水平，为电站的管理和维护方面带来诸多困难。现有跟踪式光伏电站主要采用单机控制模式或主从模式，多数是基于PLC的控制解决方案。

现场总线技术，通过采用全分散、全数字化、双向多点的通信控制模式，在实时性、可靠性、维护性、实现性等方面具有显著优点。现场总线在光伏电站中的应用较少，偶有展现也是对其进行强行移植到光伏领域，没有针对该领域而开发出有针对性的网络结构和设备。由于成本、稳定性、系统可靠性、可拓展性等方面的原因，现有跟踪式光伏电站的控制模式还不能满足大型跟踪式光伏电站建设的需要。在跟踪式光伏电站，特别是大型跟踪式光伏电站集散控制中的应用，仍然处于初步探索阶段。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种适用于多样化跟踪式光伏发电设备的光伏电站智能监控管理系统，可对跟踪平板、跟踪聚光、单轴跟踪、双轴跟踪等不同类型的跟踪式光伏发电机组成的，不同规模离网/并网型光伏电站进行有效的统一监测、分散控制和多样化远程管理。

本发明的技术方案是这样实现的：基于现场总线的大型跟踪式光伏电站集散控制系统，其特征在于：包括现场控制层、阵列控制层、主控层和管理层；

所述现场控制层包括用于驱动光伏组件对准太阳的跟踪控制器、汇流箱、逆变器、升压变压器以及气象站，同机型的跟踪控制器或者有共同特征的跟踪控制器构成一个阵列；

所述阵列控制层包括阵列控制器和485集线器，每一个由太阳能光伏组件组成的阵列通过RS485总线与对应的阵列控制器连接，所述阵列控制器通过RS485总线与485集线器连接，所述汇流箱、逆变器、升压变压器以及气象站分别通过RS485总线与对应的另一个485集线器连接；

所述主控层包括区域服务器以及LINK，所述阵列控制器通过对应的485集线器与区域服务器连接，所述区域服务器通过获取GPS准确的UTC时间和经纬度来对整个区域的跟踪控制器授时进行时间同步及信息查询和控制；

所述管理层由现场管理系统和远程管理系统构成，用于接收主控层传输的信号，对整个电站的设备进行全自动监控管理。

本发明所述的基于现场总线的大型跟踪式光伏电站集散控制系统，其所述区域服务器、阵列控制器、LINK、跟踪控制器均为具有独立智能自动控制的基于ARM + RTOS嵌入式系统结构。

本发明所述的基于现场总线的大型跟踪式光伏电站集散控制系统，其在管理层中，所述现场管理系统用于对整个电站所有区域服务器、气象站、跟踪控制器、汇流箱、逆变器进行全自动监控管理；所述远程管理系统包括远程电站监控和移动监控。

本发明所述的基于现场总线的大型跟踪式光伏电站集散控制系统，其在远程管理系统中，所述远程电站监控通过INTERNET实现对整个电站所有设备进行监控和管理，所述移动监控通过GPRS实现对整个电站所有设备进行监控和管理。

一种根据上述权利要求任意一项所述的基于现场总线的大型跟踪式光伏电站集散控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

a）、区域服务器从GPS获取当前的UTC时间和当地经纬度信息对各个阵列进行时间同步；

b）、区域服务器采用以CORTEX-M3内核的高性能CPU作为控制核心，对各个阵列进行信息查询和重要控制；

c）、现场跟踪控制器在时间同步后，根据实时时间和经纬度信息按照地平坐标系计算出太阳当前位置，驱动电机进行跟踪。

本发明所述的基于现场总线的大型跟踪式光伏电站集散控制系统的控制方法，在现场控制层中，气象站实时采集现场各项参数与逆变器和汇流箱等设备通过MODBUS协议接入主控层的LINK，并经由主控层的485集线器通过光纤传输至管理层，由现场管理系统清晰展示整个电站的环境和运行情况。