Elektrik Hattı İletişimine Dayalı Fotovoltaik Elektrik Santrali için Kaçak İzleme Sisteminin Tasarımı
Özet: Dağıtılmış fotovoltaik güç istasyonu hattı yalıtım sızıntı hatası, özellikle fotovoltaik hücre dizisinden şebekeye bağlı invertöre kadar tüm bağlantılarda, her zaman fotovoltaik güç istasyonunun teknik bir zorluğu olmuştur, kablolama karmaşıktır ve ortam serttir. Geleneksel izleme teknolojisinin dezavantajlarını hedefleyerek, güç hattı iletişimine dayalı dağıtılmış bir kaçak izleme sistemi önerilmektedir. Sistem, toplama düğümü ve merkezi izleme terminalinin yazılım ve donanımının tasarımını ve optimizasyonunu tamamlamak için sensör teknolojisi ile birleştirilmiş güç hattı iletişim teknolojisini kullanır, toplama noktasının kaçak akım verilerinin toplanmasını ve iletilmesini gerçekleştirir ve farklı sıcaklık koşullarında sistemin doğruluğunu gerçekleştirir. Puan testi. Deneysel doğrulama yoluyla, sistemin güvenilirliği% 97'nin üzerindedir ve bu da dağıtılmış fotovoltaik güç istasyonlarının sızıntılarını etkin bir şekilde izleyebilir.
TN913.6
Bir
10.16157 / j.issn.0258-7998.173194
Çince alıntı biçimi: Xie Zhiyuan, Chen Nan, Zhang Dongqi.Elektrik Hattı İletişimine Dayalı Fotovoltaik Güç İstasyonu için Kaçak İzleme Sisteminin Tasarımı.Elektronik Teknoloji Uygulaması, 2018, 44 (3): 40-42, 46.
İngilizce alıntı biçimi: Xie Zhiyuan, Chen Nan, Zhang Dongqi.Güç hattı iletişimine dayalı fotovoltaik güç istasyonu için kaçak izleme sisteminin tasarımı.Elektronik Tekniğin Uygulanması, 2018, 44 (3): 40-42, 46.
0 Önsöz
Fotovoltaik enerji üretim teknolojisinin geniş çaplı tanıtımı ile, dağıtılmış fotovoltaik enerji santrallerinin güvenli çalışması çok önemlidir. Dağıtılmış fotovoltaik güç istasyonları, çeşitli cihaz türlerine ve güneş fotovoltaik hücre dizilerinden şebekeye bağlı invertörlere kadar her bağlantıda geniş dağıtıma sahip olduğundan, her türlü kablolama çok karmaşıktır. Çeşitli tipteki kabloların çoğu açık havada kablolanır ve çalışma ortamı çok serttir ve uzun süreli çalışma, hat izolasyon kaçak hatalarına eğilimlidir. Bu nedenle, fotovoltaik güç üretim sistemleri sızıntısının etkin bir şekilde izlenmesi, fotovoltaik güç istasyonlarının güvenli ve güvenilir çalışması için önemli bir garantidir.
Günümüzde, iletişim teknolojisinin hızlı gelişimi, ancak dağıtılmış fotovoltaik santrallerin özellikleri, sistem sızıntısının kapsamlı bir şekilde izlenmesine çok fazla rahatsızlık getirdi. Geleneksel iletişim ağlarının dezavantajları daha açıktır, bu nedenle kaçak sensörlerinin nasıl makul bir şekilde kurulacağı, uygun iletişim yöntemlerinin nasıl seçileceği ve kaçak izleme maliyetlerinin etkili bir şekilde nasıl azaltılacağı anahtar noktadır. Dağıtık fotovoltaik güç üretim sistemlerinin kaçak veri iletimini gerçekleştirmek için elektrik hattı iletişim teknolojisinin kullanılması özel iletişim kanalları gerektirmez.Küçük yatırım, esnek ve rahat kurulum avantajlarına sahiptir ve sızıntı veri iletiminin en etkili yollarından biridir.
1 Sistem yapısı
Dağıtılmış fotovoltaik güç istasyonlarının mevcut topolojisine göre, dağıtılmış fotovoltaik güç istasyonları temel olarak fotovoltaik güneş paneli dizilerinden (fotovoltaik diziler olarak adlandırılır), birleştirici kutulardan, DC güç dağıtım kabinlerinden, fotovoltaik invertörlerden, AC güç dağıtım kabinlerinden ve fotovoltaik güç istasyonu izleme sistemlerinden vb. Oluşur. Kısmi kompozisyon. Her bir fotovoltaik dizi birkaç güneş fotovoltaik panelinden oluşur.Her bir fotovoltaik panelin gücü genellikle onlarca watt ila yüzlerce watt arasındadır ve çıkış akımı genellikle birkaç amperdir. Fotovoltaik invertör ile bağlantıyı kolaylaştırmak ve kablolamayı basitleştirmek için, genel olarak fotovoltaik dizi, çıkış akımını ve gücünü genişletmek ve inverterin verimliliğini artırmak için ilk olarak bir kablo aracılığıyla birleştirme kutusuna bağlanır. Ardından N-yollu yakınsanmış akımı kablo üzerinden DC güç dağıtım kabinine bağlayın. Fotovoltaik DC güç dağıtım kabini esas olarak fotovoltaik invertörleri ve fotovoltaik birleştirme kutularını bağlamak için kullanılır.Aynı zamanda yıldırımdan korunma ve aşırı akım koruması sağlayabilir ve fotovoltaik dizinin tek dizi akımını, voltajını, yıldırımdan korunma durumunu ve devre kesici durumunu izleyebilir. Sistem yapısı şeması Şekil 1'deki gibi gösterilmiştir.
Tüm fotovoltaik güç istasyonunun entegre DC sızıntısını tam olarak izlemek için, DC kaçak izleme hiyerarşik bir izleme şeması benimser.Fotovoltaik hücre sızıntı sensörü, her bir güneş fotovoltaik panelinin kaçak akımını izlemek için kullanılır ve fotovoltaik dizi sızıntı sensörü, birleşme sonrasında DC'yi izlemek için kullanılır. Sızıntı durumu. Fotovoltaik güç istasyonu geniş bir alanı kapladığından ve çok sayıda ve karmaşık kablolamaya sahip olduğundan, her bir katmandaki DC sensörlerinin sızıntı bilgisi iletimi için esnek bir iletişim yöntemi benimsenmelidir. Bu şemadaki sızıntı bilgisi iletimi, DC güç hattı iletişim yöntemini benimser, yani dağıtılmış fotovoltaik hücre sızıntı sensörlerinin sızıntı bilgisi, bağlantı endüktansı yoluyla DC kablosuna bağlanır ve birleştirici kutuya iletilir; her bir birleştirici kutuda Her bir fotovoltaik hücrenin sızıntı sensörünün bilgilerini alın ve birleşmeden sonra sızıntı bilgilerini izleyin ve son olarak bunu, güç hattı iletişimi ile DC kablosu aracılığıyla DC dağıtım kabinine iletin ve ardından bunu fotovoltaik güç istasyonu izleme sistemine gönderin.
2 donanım gerçekleştirme yöntemi
2.1 Akım sensörünün sinyali
Hall akım sensörü şu anda en yaygın akım sensörüdür ve iyi doğrusallık, bant genişliği ve hızlı yanıt özellikleri nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Hall sensörünün ana parçası bir elektromanyetik dönüşüm cihazıdır.Cihazın çalışma akımı I olduğunda, dikey yönde manyetik alan kuvveti B olan bir manyetik alan uygulanır ve çıkış terminalinde bir Hall potansiyeli UH oluşturulur. Büyüklüğü ve karşılık gelen doğrusal ilişki, manyetik alan B'nin büyüklüğünü tersine çıkarabilir ve daha sonra B'nin manyetik alan kuvvetini üreten akım Iin'nin büyüklüğü türetilebilir. Şematik diyagram Şekil 2'de gösterilmiştir.
Stabilite, sensörün önemli bir parametresidir ve Hall sensörünün stabilitesi de geniş uygulamasını etkileyen önemli bir faktördür. Kararlılığını etkileyen ana faktör, sensörün sıcaklık kaymasıdır. Manyetoelektrik dönüştürme cihazı yarı iletken bir malzeme olduğu için direnci, hareketliliği ve taşıyıcı konsantrasyonu sıcaklığın fonksiyonlarıdır, bu nedenle sensör çıkışı sıcaklıkla değişir. Ek olarak, bu değişiklikler doğrusal değildir, bu nedenle devre tasarımında sıcaklık kompanzasyonu önemlidir. Bu metin, giriş ucu sabit voltaj voltaj kaynağı sıcaklık telafi devresini benimser, şematik diyagram Şekil 3'teki gibi gösterilmiştir.
2.2 DSP sinyal işleme
Güç hattının ilk döşemesinin amacı, elektrik enerjisi iletimini gerçekleştirmektir.Geleneksel kanala kıyasla, kanal gürültüsü, sinyal zayıflaması ve empedans eşleştirme problemleri gibi benzersiz özelliklere sahiptir. Güç hattı taşıyıcı teknolojisinin, özellikle kod modülasyonunun ve DSP yongalarının sürekli gelişimi ile, kanalın bit hata oranı da iyileştirilmiştir. Bu yazıda kullanılan TMS320F28069, C2000 serisine ait TI'nin bir DSP işlemci çipidir.Düşük maliyetli, yüksek entegrasyona sahiptir ve normalde 3,3 V tek güç kaynağı modunda çalışabilir. Bu çip, gerçek zamanlı JTAG hata ayıklama ve analizini destekler İşlemci çalışırken, çip, bellek içeriğini değiştirme, çevresel aygıtları güncelleme ve kayıt konumlarını ayarlama gibi işlemlere izin verir.İşlem durumu, çalıştırma, kod yürütme veya kesinti işlemeyi içerir. Bu çip aynı zamanda çoklu iletişim teknolojilerini de destekler. DSP sinyal işleme birimi Şekil 4'te gösterilmektedir.
Şekil 4'te gösterildiği gibi, DSP sinyal işleme birimi, bir DSP yongası, bir bitirme devresi, bir sistem saati, bir güç kaynağı ve bir seri port devresi, vb. İçerir. Sonlandırma devresi, temelde edinim devresinden gelen zayıf akımı yükseltmek ve bunu DSP yongasının idare edebileceği sinyalin boyutuna ayarlamak içindir. . DSP çipi, güç hattı kanalının gürültü ve zayıflamasının neden olduğu sinyal hatasını azaltmak için temel olarak sinyali kodlar ve modüle eder. Bağlantı birimi, sinyali, sinyal iletimi için düşük voltajlı güç hattına bağlar.
3 yazılım uygulaması
İzleme merkezi, veri toplama, gerçek zamanlı görüntüleme ve veri işlemenin önemli bir parçasıdır.Şu anda, hepsi mükemmel geliştirme yazılımı olan VB, LabVIEW, Kingview vb. Gibi birçok izleme geliştirme yazılımı bulunmaktadır. Bu makale, güçlü adaptasyon, iyi açıklık ve ekonomi gibi birçok özellik ile yaygın olarak kullanılan bu sistemin izleme merkezinde kullanılan geliştirme yazılımı olarak Kingview'i seçmektedir. İzleme sisteminin ana arayüzü Şekil 5'te gösterilmektedir.
Sistemin ana kontrol bilgisayarının izleme yazılımı şu modülleri içerir: güç izleme, güç ölçümü, sinyal kalibrasyonu, gerçek zamanlı izleme vb. İzleme yazılımını açarken, önce gerçek zamanlı izleme arayüzüne girersiniz ve her bir alt düğme aracılığıyla alt arayüzlere girebilirsiniz.
4 Sistem testi
İzleme sisteminin doğruluğu esas olarak iki kısımla sınırlandırılmıştır; bunlardan biri sensörün kararlılığı ve doğruluğudur.Hall sensörünün sıcaklık kayması, çıkışın stabilitesini etkileyen ana faktördür.Sıcaklık kayması sorunu bu makalenin başında önerilmiştir. İyileştirilmiş yöntem; ikincisi güç hattı taşıyıcı kanalının gürültü, zayıflama ve empedans gibi parazit problemidir. Sistemin kararlılığını ve doğruluğunu test etmek için sistem sensör ve iletim kanalının sinyal kalitesi üzerinde yüksek ve düşük sıcaklık deneyleri yapmıştır.
Test deneyleri -40 , -20 , 0 , 20, 40 , 60 , 85 'de yapılmıştır.Kırmızı ve siyah çizgiler sensörden geçen pozitif ve negatif güç hatlarını göstermektedir. İki iletim hattının akımları arasındaki farktır. Kırmızı kablo 22 mA sabit akım kaynağına bağlanır ve siyah tel 2 mA sabit akım kaynağına bağlanır.Sensörden geçerken, iki tel 20 mA'lık bir kaçak akımı simüle etmek için zıt yönlere yerleştirilir. Test sensörünü yüksek ve düşük sıcaklık test kutusuna koyun, ölçüm noktasının sıcaklığında iki saat tutun ve çıkışı her sıcaklıkta ölçün. Deneysel veriler Tablo 1'de gösterilmektedir.
Sensörün veri çıkışı, DSP modülü üzerindeki kuplör vasıtasıyla düşük voltajlı güç hattına iletilir ve uzaktan izleme merkezi, verileri ayırma yoluyla seri port üzerinden PC'nin algılama yazılımına iletir ve verileri görüntüler.Üst bilgisayarın izleme verileri tabloda gösterilmiştir. 2 gösterilmektedir.
Üst bilgisayar akımı, iletimden sonra elde edilen mevcut verileri temsil eder.Tablo 1 ve Tablo 2'deki veriler karşılaştırıldığında, düşük voltajlı güç hattının iletilen veriler üzerinde etkisi olduğu, ancak izin verilen hata aralığında, alt bilgisayar tarafından yüklenen kaçak akımı doğru şekilde yansıtabileceği sonucuna varılabilir. Durum.
5. Sonuç
Bu makale, güç hattı iletişimine dayalı bir dağıtılmış güneş enerjisi istasyonu sızıntı izleme sistemini tanıtmaktadır. Sistemin özel haberleşme kabloları kurması gerekmediğinden, dağıtık elektrik santrali hatlarının karmaşık ortamı için çok uygundur. Fotovoltaik enerji üretiminin gelişmesiyle birlikte, elektrik hattı iletişimine dayalı bu dağıtılmış fotovoltaik güç istasyonu sızıntı izleme sistemi daha yüksek uygulama değerine ve daha geniş pazar beklentilerine sahip olacaktır.
Referanslar
Liu Zhongfang. Fotovoltaik Güç Üretim Sisteminde Güç Hattı Taşıyıcı İletişim Teknolojisinin Uygulaması. Pekin: Pekin Jiaotong Üniversitesi, 2012.
Liu Limin. Şebekeye bağlı fotovoltaik enerji santralleri için dağıtılmış veri toplama ve izleme sistemi üzerine araştırma Pekin: Elektrik Mühendisliği Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi, 2004.
Wang Feng, Liu Quanmei Hall Sensör Sıcaklık Telafisi Yöntemi Araştırması Elektronik Ölçüm Teknolojisi, 2014, 37 (6): 97-99.
Zhang Xiongwei. DSP Yongalarının İlkeleri, Geliştirilmesi ve Uygulanması. Beijing: Elektronik Endüstrisi Yayınevi, 1997.
Xu Xiaofeng.Kingview'e dayalı PLC su kültürü kablosuz ölçüm ve kontrol sistemi Zhenjiang: Jiangsu Üniversitesi, 2016.
yazar bilgileri:
Xie Zhiyuan, Chen Nan, Zhang Dongqi
(Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Bölümü, Kuzey Çin Elektrik Enerjisi Üniversitesi (Baoding), Baoding, Hebei 071003)
