基于Labview的光伏發(fā)電數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)需要從現(xiàn)場獲取的信息主要包括：①光伏方陣運行時的直流電流值、電壓值、功率值，以及經(jīng)過功率調(diào)節(jié)器以后的蓄電池充電參數(shù)。②采集風(fēng)速值、光伏組件表面和周圍環(huán)境的溫度以及太陽的輻照度。③通過一定時期內(nèi)采集的數(shù)據(jù)進行累計發(fā)電量、平均溫度、平均輻照度等數(shù)值的計算。

采用與以上信息相對應(yīng)的傳感器和變換器對數(shù)據(jù)進行測量，溫度傳感器采用精密鉑電阻溫度傳感器PT100,該傳感器按照IEC751國際標準設(shè)計和制作，利用鉑電阻在溫度發(fā)生變化時其電阻值也發(fā)生變化的特性來測量溫度，傳感器元件由鉑絲燒制，穩(wěn)定性高，測量范圍廣，利用兩個溫度傳感器可以分別對光伏組件表面溫度和環(huán)境溫度進行測量，將被測溫度轉(zhuǎn)換成(4~20)mADC二線制標準信號而遠程發(fā)送。電壓的測量采用四通牌ST-A系列的STCV-800電壓傳感器，該系列傳感器廣泛用于電力系統(tǒng)的監(jiān)測，電壓測試范圍分別為0~1200V.直流電流的測量選用武漢儀表公司生產(chǎn)的HD系列高精度直流大電流傳感器。其工作原理如圖2所示。

圖2電流傳感器原理圖

采用磁性比較方法，M為高導(dǎo)磁率材料鐵芯，、為比例繞組，、分別提供給、直流電流。得到的直流磁勢分別為，,由于兩個磁勢和方向相反，當(dāng)時，即鐵芯內(nèi)合成磁通為零時，磁勢平衡方程為，且當(dāng)時，.上述說明，即使是一個數(shù)值較大的單個電流，只要有足夠的匝數(shù)，便可以用較小的與之平衡，并可用表示相應(yīng)的數(shù)值，數(shù)值較小，便于直接進行精密測量，且為常量不受其他量的影響，因此用磁性比較方法測量直流大電流可以達到較高的精度。同樣風(fēng)速、太陽輻射量等信號的測量選用與光伏發(fā)電系統(tǒng)相配套傳感器和變換器將信號其轉(zhuǎn)換為標準電信號才能送入數(shù)據(jù)調(diào)理單元。

3.2信號調(diào)理和數(shù)據(jù)采集裝置

直接采集來的信號由于噪聲等原因不一定能夠滿足采集系統(tǒng)的要求，為了適合數(shù)據(jù)采集設(shè)備的輸入范圍，由傳感器生成的電信號必須經(jīng)過處理。信號調(diào)理裝置能夠按照要求放大或者縮小電壓電流范圍，并對信號進行隔離濾波等處理。光伏監(jiān)測系統(tǒng)的信號調(diào)理圖如圖3所示。

圖3光伏監(jiān)測系統(tǒng)的信號調(diào)理

信號調(diào)理裝置SCXI(SignalConditioningExtensionforInstrumentation)由信號調(diào)理機箱、信號調(diào)理模塊和信號連接端口組成。分布式信號采集系統(tǒng)采用模塊化的方式，完成信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集和網(wǎng)絡(luò)通訊的功能。分布式信號采集系統(tǒng)非常適合于工業(yè)現(xiàn)場的測試，它可以使信號調(diào)理在靠近傳感器的位置進行。監(jiān)測系統(tǒng)采用NI公司的FieldPoint模塊化分布式I/O產(chǎn)品，利用RS485串行接口可以方便的連接到本地PC.FieldPoint內(nèi)裝信號調(diào)理部件，可以直接連接到傳感器，具有精確可靠的16位模擬輸入，可供混用與搭配的獨立I/O模塊能夠在惡劣環(huán)境下使用。另外，F(xiàn)ieldPoint具有將I/O功能、信號終端和通訊方式模塊化的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)設(shè)計周期短而且性能穩(wěn)定，F(xiàn)ieldPoint系統(tǒng)包括大量隔離模擬與數(shù)字I/O模塊、接線座，以及網(wǎng)絡(luò)接口，以便更容易地與標準開放式網(wǎng)絡(luò)相連接[9].用戶可以單獨選擇最合適的特定應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)接口模塊、I/O模塊或信號終端類型。光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)選用NIFP-AI-110單端輸入模塊、NIFP-TC-120熱電偶模塊和NIFP-1001網(wǎng)絡(luò)接口模塊。