光伏电站监控系统的研究与开发

【摘要】：近年来我国的光伏发电产业在一些地区发展迅速。由于各个光伏电站往往进入“各自为战”的状态，每个小型光伏电站都配备了各自的技术运行和管理人员，电站间缺乏有效协调及调度与监控，众多小型光伏电站集群控制是目前亟待解决的问题。因此，2011年12月，“风电场、光伏电站集群控制系统研究与开发”项目正式列入国家863项目。 论文分析了光伏发电控制三层系统结构，包括主控层、厂站层、现地层，以大型光伏电站为背景，设计了以MODEM拨号方式进行远程监控的光伏电站控制系统，解决了光伏电站的远程监控问题。研究内容如下： 第一，针对最大功率点问题，研究了短路电流跟踪法、空载电压跟踪法、导纳增量法，提出了利用变步长扰动观测法对光伏发电最大功率点跟踪方法。对光伏电池阵列工作状态以及扰动观测法进行了改进并进行了仿真。 第二，光伏电站逆变器部分，对现今经常使用的两级逆变器结构进行分析，采用SG3926及FL494设计了逆变器。 第三，使用IG-NT电站监控模块对电站参数进行采集，与上位机进行通讯和数据传输、对光伏并网逆变器进行控制，间接实现最大功率点跟踪。以IG-NT为从机设计多光伏电站监控网络。 第四，利用W77E58实现MODEM拨号方式的光伏电站远程监控。主控部分使用了IGS-NT系列电站监控模块，对光伏电池组进行相关参数的监控，同时对断路器、逆变器进行控制，通过主控制柜、断路器柜、远程控制柜对光伏电站的相关参数进行监控。 最后，在对光伏发电系统进行每个部分的设计之后，提出了一套有效的光伏电站集群管理系统，设计了一套光伏电站有功功率分配系统，切实解决了光伏电站有功功率分配不均导致的各种问题。 【关键词】：光伏发电监控系统 MPPT 逆变器 IG-NT MODEM通讯
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615;TM63
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究的背景10-15
• 1.1.1 全球能源与环境问题10-11
• 1.1.2 全球可再生能源利用现状与发展趋势11-12
• 1.1.3 我国太阳能发展的现状12-14
• 1.1.4 光伏发电的新趋势及限制14-15
• 1.2 课题研究意义、研究思路与研究方法15-16
• 1.2.1 课题研究意义15
• 1.2.2 研究思路15-16
• 1.2.3 研究方法16
• 1.3 论文安排16-18
• 第二章 光伏电站监控目标18-39
• 2.1 并网太阳能光伏发电系统18-22
• 2.1.1 光伏电池阵列19
• 2.1.2 控制器19-21
• 2.1.3 逆变器21
• 2.1.4 保护设施21-22
• 2.2 光伏电池最大功率点跟踪设计22-28
• 2.2.1 光伏电池的输出特性22-23
• 2.2.2 最大功率点跟踪的基本原理23-28
• 2.3 光伏逆变器设计28-39
• 2.3.1 并网逆变器技术要求28-30
• 2.3.2 逆变器的基本原理30-32
• 2.3.3 DC/DC 变换器控制电路设计32-36
• 2.3.4 DC/AC 逆变器电路36-38
• 2.3.5 DSP 保护方式及孤岛效应38-39
• 第三章 光伏电站监控系统39-53
• 3.1 光伏电站监控系统结构39-41
• 3.1.1 数据采集系统结构39
• 3.1.2 光伏发电监测系统网络结构39-41
• 3.2 并网光伏电站监控系统设计41-47
• 3.2.1 监测系统硬件设计41-44
• 3.2.2 监测系统软件使用44-47
• 3.3 工作原理47-50
• 3.3.1 主回路47-48
• 3.3.2 断路器控制回路48
• 3.3.3 报警回路48-49
• 3.3.4 二次报警控制回路49
• 3.3.5 并联控制回路49-50
• 3.3.6 电量测量回路50
• 3.4 使用与调整50-53
• 第四章 基于 MODEM 拨号方式的光伏电站远程监控系统53-78
• 4.1 光伏电站远程监控系统组成及其各部分功能53-55
• 4.1.1 光伏电站通信控制系统53-54
• 4.1.2 总站通信控制系统54-55
• 4.1.3 远程站通信控制系统55
• 4.2 光伏电站远程监控系统的实现55-76
• 4.2.1 W77E58 对电站监控系统的实现55-60
• 4.2.2 总站控制机对光伏电站控制的实现60-69
• 4.2.3 远程控制机对光伏电站远程监控的实现69-76
• 4.3 将 MODEM 与 PC 链接76-77
• 4.4 本章小结77-78
• 总结与展望78-80
• 参考文献80-85
• 附录 1 控制屏原理图85-86
• 附录 2 母联示意图86-87
• 附录 3 进线柜常熟四常开四常闭断路器87-88
• 致谢88-89
• 攻读学位期间发表的论文89-90

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