分布式光伏发电的无线监测网关论文和设计-熊颖杰

全文摘要

本实用新型公开了一种分布式光伏发电的无线监测网关，包括主控制器，所述主控制器包括控制器模块，所述控制器模块与控制器存储模块相连，所述控制器模块分别与4G通信模块、WIFI通信控制模块、Lora通信控制模块、485总线控制模块、以太网控制模块相连；所述4G通信模块和WIFI通信控制模块分别与4G天线相连，所述4G天线均与光伏云平台相连；所述Lora通信控制模块与Lora天线相连，所述Lora天线与光伏设备环境监测传感器相连；所述485总线控制模块和以太网控制模块均通过串口与光伏发电设备相连。本实用新型通过多种无线通信协议传输方案，解决了当前分布式光伏发电设备通讯采集与设备监测困难的技术问题。

主设计要求

1.分布式光伏发电的无线监测网关，其特征在于：包括主控制器，所述主控制器包括控制器模块，所述控制器模块与控制器存储模块相连，所述控制器模块分别与4G通信模块、WIFI通信控制模块、Lora通信控制模块、485总线控制模块、以太网控制模块相连；所述4G通信模块和WIFI通信控制模块分别与4G天线相连，所述4G天线均与光伏云平台相连；所述Lora通信控制模块与Lora天线相连，所述Lora天线与光伏设备环境监测传感器相连；所述485总线控制模块和以太网控制模块均通过串口与光伏发电设备相连。

设计方案

2.根据权利要求1所述的分布式光伏发电的无线监测网关，其特征在于：所述主控制器为嵌入式主板，所述4G通信模块、WIFI通信控制模块、Lora通信控制模块、485总线控制模块和以太网控制模块均集成在所述嵌入式主板上。

3.根据权利要求1所述的分布式光伏发电的无线监测网关，其特征在于：所述4G通信模块包括电信、移动和联通的4GSIM卡。

4.根据权利要求1所述的分布式光伏发电的无线监测网关，其特征在于：所述光伏发电设备包括光伏板、换流器、逆变器、汇流箱和电表中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的分布式光伏发电的无线监测网关，其特征在于：所述以太网控制模块配置了1个LAN口。

6.根据权利要求1所述的分布式光伏发电的无线监测网关，其特征在于：所述光伏设备环境监测传感器包括温湿度传感器、电流传感器、功率传感器和水浸传感器。

7.根据权利要求1所述的分布式光伏发电的无线监测网关，其特征在于：所述控制器模块包括CPU。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种分布式光伏发电的无线监测网关，属于新能源发电控制技术领域。

背景技术

新能源产业作为国家重点产业之一，国家高度鼓励并支持分布式光伏的发展，分布式光伏按照2013年发布的《国家发展改革委关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》进行补贴，光伏发电增长迅猛，快速促进了节能减排。

截止至2018年全国光伏发电量达到了1775亿千瓦时，同比增长50%；平均利用小时数1115小时，同比增加37小时。截止至2018年中国分布式光伏累计装机容量达到了50.61GW，预测在2023年我国分布式光伏累计装机容量将增长至129.8GW左右，2019-2023年均复合增长率约为17.03%。我国分布式光伏产业政策执行力不足，一方面缺乏监管，另一方面，强制性、权威性的执行力不足。由于分布式光伏市场准入门槛低，以及在市场缺乏监管的情况下，很多良莠不齐的光伏企业也影响了分布式光伏的健康发展。

如何实现分布式光伏电站尤其是户用光伏的众多设备的实时数据准确并完整的采集及长期保存，以及设备运行环境与设备状态，以便于实时了解分布式光伏电站的运行状况，是电站业主和电网公司共同关心的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种通过主控制器连接多个通信模块，实现多种通信方式集合的分布式光伏发电的无线监测网关，该无线监测网关通过多种无线通信协议传输方案，解决了当前分布式光伏发电设备通讯采集与设备监测困难的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

分布式光伏发电的无线监测网关，包括主控制器，所述主控制器包括控制器模块，所述控制器模块与控制器存储模块相连，所述控制器模块分别与4G通信模块、WIFI通信控制模块、Lora通信控制模块、485总线控制模块、以太网控制模块相连；所述4G通信模块和WIFI通信控制模块分别与4G天线相连，所述4G天线均与光伏云平台相连；所述Lora通信控制模块与Lora天线相连，所述Lora天线与光伏设备环境监测传感器相连；所述485总线控制模块和以太网控制模块均通过串口与光伏发电设备相连。

所述主控制器为嵌入式主板，所述4G通信模块、WIFI通信控制模块、Lora通信控制模块、485总线控制模块和以太网控制模块均集成在所述嵌入式主板上。

所述4G通信模块包括电信、移动和联通的4G SIM卡。

所述光伏发电设备包括光伏板、换流器、逆变器、汇流箱或电表。

所述以太网控制模块配置了1个LAN口。

所述光伏设备环境监测传感器包括温湿度传感器、电流传感器、功率传感器和水浸传感器。

所述控制器模块包括CPU。

本实用新型结合物联网通讯技术发展，提出一种分布式光伏发电的无线监测网关，对不同厂商、不同类别、不同型号的逆变器和其他光伏发电设备进行监控管理，包括辅助监测设备运行状况的传感设备，如光伏设备环境监测传感器，从而实现光伏电站运维管理效率最优化。

本实用新型提供了一种集成多种无线通讯协议的分布式光伏发电的无线监测网关，在分布式光伏及户用光伏快速发展但缺乏有效监视其实际运行的情况下，实现了一种低成本的分布式光伏发电运行与设备状态监测的方案，有利于解决各类数据汇集与协议转换的问题。

本实用新型顺应泛在电力物联网的发展趋势，充分利用物联网通讯技术优势，解决了分布式光伏发电监测需求，可带来的直接经济效益每年超过1000万元，更好地促进了分布式光伏的就地全额消纳，提升了分布式光伏发电设备的寿命与利用率，也促进了电网更灵活地应对新能源的波动性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如图1所示，分布式光伏发电的无线监测网关，包括主控制器，所述主控制器包括控制器模块，所述控制器模块与控制器存储模块相连，所述控制器模块分别与4G通信模块、WIFI通信控制模块、Lora通信控制模块、485总线控制模块、以太网控制模块相连；所述4G通信模块和WIFI通信控制模块分别与4G天线相连，所述4G天线均与光伏云平台相连；所述Lora通信控制模块与Lora天线相连，所述Lora天线与光伏设备环境监测传感器相连；所述485总线控制模块和以太网控制模块均通过串口与光伏发电设备相连。

所述主控制器为嵌入式主板，所述4G通信模块、WIFI通信控制模块、Lora通信控制模块、485总线控制模块和以太网控制模块均集成在所述嵌入式主板上。主控制器实现各通讯方式的集成接入，以及多种电力标准协议解析处理后，形成统一的对光伏云平台的网关协议输出。主控制器支持以容器方式运行，通过容器的下载更新实现远程升级。

所述控制器模块包括CPU。

具体地，本实施例的主控制器提供了IEC104、Modbus、电表接入等通讯协议，以及支持无线传感器采集的Lora通讯协议，实现了对光伏云平台的IEC104规约传输。

所述4G通信模块支持电信、移动和联通的4GSIM卡，实现网关将数据上传至光伏云平台统一监测。

具体地，本实施例的4G通信模块采用了移动4G信号，信号一般通过电力通信专用路由器接入公网，实现与光伏云平台的数据通讯。4G天线连接至该4G通信模块。

本实施例的WIFI通信控制模块不是作为无线通信站点，而是在具备无线接入公网的条件下，作为客户端优先通过WIFI接入公网；WIFI天线连接至该WIFI通信控制模块。

485总线控制模块，支持就地的逆变器、汇流箱、电表、光伏板、换流器等光伏发电设备数据的接入，通过串口隔离提高数据传输的抗干扰性与可靠性。

本实施例的485总线控制模块主要接入了电表数据。

以太网控制模块，支持就地的逆变器、其他管控系统等数据的接入，通过网络进行通讯。

本实施例中以太网控制模块配置了1个LAN口，在没有双网冗余配置的高可靠性要求下，通过交换机与逆变器等光伏发电设备通讯。

Lora通信控制模块，支持光伏设备环境监测传感器采集数据通过Lora协议统一接入监测网关，快速捕捉光伏发电设备运行的环境温湿度数据，及逆变器、汇流箱等水浸信号的采集等。

本实施例中，主控制器集成了Lora通信控制模块，Lora天线连接至该Lora通信控制模块。

所述光伏设备环境监测传感器包括温湿度传感器、电流传感器、功率传感器和水浸传感器。水浸传感器用于采集汇流箱等水浸信号，温湿度传感器用于采集光伏发电设备运行的环境温湿度数据，电流传感器用于采集光伏发电设备的电流信号，功率传感器用于采集光伏发电设备的功率信号。

本实施例中实现了光伏发电设备，包括光伏板、换流器、汇流箱所处的温湿度环境信号监测，以及光伏发电设备的功率、电流监测等。

综上所述，根据本实用新型的上述实施例，提供了一种分布式光伏发电的无线监测网关，实现分布式光伏发电运行监测与设备所处环境的状态监测。本实施例的有益效果是：利用物联网低成本可靠通信的技术优势，实现分布式光伏设备和所处环境温湿度等全面监视，且将多种通讯协议集成化，减少了中间传输转换环节，提高了数据通讯可靠性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

设计图

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