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摘要：光伏逆变器一般大多安装在环境恶劣的偏远地区，维护检修成本越来越高。为了降低逆变器故障率，提前预知逆变器运行状态趋势走向。这就需要实时在线监测光伏逆变器运行数据，以此提高光伏逆变器运行工作效率及其可靠性能。本文所设计的光伏逆变器在线监测系统装置，是基于RS485工业总线采用Modbus通信协议可以一次性监测多达32台光伏逆变器。实时采集光伏逆变器“电压电流”、“功率”、“发电量”、“故障代码”等参数。然后通过网络通信模块将数据实时传输给云端服务器，便于用户可以使用客户端电脑实时监测逆变器电力参数运行状态。本装置可以为光伏逆变器设备稳定运行提供保障，节约运维成本，是具有十分重要的意义。
关键词：逆变器；数据采集；Modbus通信；实时监测
当前光伏发电作为清洁能源，它的应用是越来越广泛了。其中并网型光伏逆变器是将太阳能电池板的直流电转换为交流电输送给电网的装置，也是光伏发电系统中必不可少的重要环节。因此保障光伏逆变器可靠运行是具有十分重要的意义和价值。本装置主要功能是实时在线监测光伏逆变器的工作运行状态,例如：光伏逆变器电网侧电压电流、太阳能电池板电压电流、运行功率、发电量等电力参数。同时当某台逆变器出现故障后，会实时告警提示及定位故障原因[1]，也具备远程固件升级功能，确保光伏逆变器固件程序在线更新，避免人工到现场进行升级程序，节约了人力维护成本，为光伏逆变器的稳定可靠工作进行保驾护航。
1系统设计
本装置由硬件平台和软件平台两大功能模块组成，以下将详细介绍硬件组成框图和软件设计流程逻辑等。
1.1系统硬件组成框图
本光伏逆变器在线监测装置是由微控制处理器STM32F105芯片、RS485工业总线电路、网络通信电路、外置EEPROM存储电路、外置Flash存储电路等组成的。本系统的组成框图如下图1所示。
表1系统技术参数
1.3软件程序设计
系统程序在数据监控处理上可分为通信模块程序和存储模块程序。通信模块程序主要是通过RS485接口Modbus通信协议间隔200ms轮询采集1~32台逆变器数据[2]。然后通过网络Socket端口，周期循环间隔1min与云端服务器进行网络通信,将逆变器的运行数据呈现给用户[3]。例如：电压、电流、故障代码等数据。存储模块数据主要是将本装置的通信参数、网络IP、故障代码、固件文件等存储在外置EEPROM及Flash中。具备掉电数据不丢失功能。以下将对这些功能模块程序分别作阐述。
①RS485接口通信程序模块C语言程序
void sStateMachineMannge(void)
{ sInitRs485ModbusFunc();
switch(ubSysState)
{ case SYSSTATE_IDLE: //空闲状态
{ sStateMach_Ide();}break;
case SYSSTATE_SEND: //主动发送请求指令
{sStateMach_Send();}break;
case SYSSTATE_WAIT: //被动等待逆变器应答
{sStateMach_Wait();}break;
case SYSSTATE_ERR: //逆变器应答超时
{sStateMach_Err();}break;
default: break;
} }
②网络接口通信程序模块 C语言程序
void sLoopBackTcpConnct(SOCKET scktemp)
{ uint8 u8tempstatus = 0X00;
sSckInitFunc();
u8tempstatus=getSn_SR(scktemp);
switch (u8tempstatus)
{case SOCK_INIT: //Socket端口初始化
{ sSckInit(); } break;
case SOCK_CLOSE_WAIT: //Socket接收到对方发来的断开连接请求
{ sSckClsWat(); } break;
case SOCK_CLOSED: //Socket处于关闭状态，资源被释放
{ sSckClosed(); } break;
case SOCK_ESTABLISHED: //Socket连接状态
{ sSckEstablsed(); }break;
default: break;
} }
③存储数据程序模块 C语言程序
void sWriteReadEepromFlashDectRt(void)
{sEprmFlshInit();
if( u8WrtRdComPraflg == 1) //Modbus通信参数
{ sWriteReadEeprmComData();}
else if( u8WrtRdNetIpPraflg == 1) //网络IP等参数
{ sWriteReadEeprmNetIpData(); }
else if( u8WrtRdFaultCodePraflg == 1) //故障代码
{ sWriteReadEeprmFutCodeData(); }
else if( u8WrtRdHisRnPraflg == 1) //历史运行数据
{ sWriteReadFlashHisRunData(); }
else if( u8WrtRdRmtFwPraflg == 1) //远程固件文件
{ sWriteReadFlashRmtFwData(); }
else{ }
}
2系统测试结果
本装置将光伏逆变器运行数据实时进行在线监测，同时将数据同步传输至云端服务器，便于用户查看逆变器电力参数报表。例如：逆变器电压、电流、功率、发电量、故障代码等参数。如表2所示。
表2 系统测试报表
3结束语
本文主要论述了光伏逆变器在线监测系统的设计实现，讲述了系统硬件组成框架，及软件具体实现方法，最后给出了测试数据报表。本装置实时监控逆变器运行状态，对光伏逆变器可靠工作运行提供保障，具有十分重要的实际意义。
参考文献
[1] 李秉键.光伏并网逆变器人机接口单元的设计[J].低压电器，2011，11：28-32.
[2] 刘统凯. 分布式光伏电站充电桩设计[D]. 齐齐哈尔: 齐齐哈尔大学, 2015.
[3］赵静，苏光添．LoRa 无线网络技术分析［J］．移动通信，2016，40( 21) : 50 － 57．
作者简介:赵光龙(1988年10月-)，男，湖北省枣阳市，本科学历，研究方向：电力设备监测与设计。
论文作者:赵光龙
论文发表刊物:《科技新时代》2019年7期
论文发表时间:2019/9/10
标签：逆变器论文; 光伏论文; 在线论文; 程序论文; 数据论文; 装置论文; 实时论文; 《科技新时代》2019年7期论文;