基于Labview的光伏發電數據監測系統的設計

光伏發電監測系統需要從現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，以及經過功率調節器以后的蓄電池充電參數。②采集風速值、光伏組件表面和周圍環境的溫度以及太陽的輻照度。③通過一定時期內采集的數據進行累計發電量、平均溫度、平均輻照度等數值的計算。

采用與以上信息相對應的傳感器和變換器對數據進行測量，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國際標準設計和制作，利用鉑電阻在溫度發生變化時其電阻值也發生變化的特性來測量溫度，傳感器元件由鉑絲燒制，穩定性高，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境溫度進行測量，將被測溫度轉換成(4~20)mADC二線制標準信號而遠程發送。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的監測，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，當時，即鐵芯內合成磁通為零時，磁勢平衡方程為，且當時，.上述說明，即使是一個數值較大的單個電流，只要有足夠的匝數，便可以用較小的與之平衡，并可用表示相應的數值，數值較小，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。同樣風速、太陽輻射量等信號的測量選用與光伏發電系統相配套傳感器和變換器將信號其轉換為標準電信號才能送入數據調理單元。

3.2信號調理和數據采集裝置

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的要求，為了適合數據采集設備的輸入范圍，由傳感器生成的電信號必須經過處理。信號調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。光伏監測系統的信號調理圖如圖3所示。

圖3光伏監測系統的信號調理

信號調理裝置SCXI(SignalConditioningExtensionforInstrumentation)由信號調理機箱、信號調理模塊和信號連接端口組成。分布式信號采集系統采用模塊化的方式，完成信號調理、數據采集和網絡通訊的功能。分布式信號采集系統非常適合于工業現場的測試，它可以使信號調理在靠近傳感器的位置進行。監測系統采用NI公司的FieldPoint模塊化分布式I/O產品，利用RS485串行接口可以方便的連接到本地PC.FieldPoint內裝信號調理部件，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模塊能夠在惡劣環境下使用。另外，FieldPoint具有將I/O功能、信號終端和通訊方式模塊化的創新結構。系統設計周期短而且性能穩定，FieldPoint系統包括大量隔離模擬與數字I/O模塊、接線座，以及網絡接口，以便更容易地與標準開放式網絡相連接[9].用戶可以單獨選擇最合適的特定應用網絡接口模塊、I/O模塊或信號終端類型。光伏發電監測系統選用NIFP-AI-110單端輸入模塊、NIFP-TC-120熱電偶模塊和NIFP-1001網絡接口模塊。