一种基于ZigBee的光伏发电电能质量监测系统及监测方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于ZigBee的光伏发电电能质量监测系统，包括：采集终端设备，用于采集电能质量监测数据，并将电能质量监测数据发送给ZigBee协调器；路由设备，用于采集终端设备之间、采集终端设备与ZigBee协调器之间进行信号中继的通讯联络；ZigBee协调器，用于接收路由设备发送的电能质量监测数据；采集终端设备、路由设备、ZigBee协调器之间采用网状拓扑结构进行无线组网；监控后台，用于接收ZigBee协调器发送的电能质量监测数据并分析处理。采集终端设备的电能质量监测数据可以通过多个路由设备进行传输，传输路径不是唯一的，因此增加了光伏电站的通信可靠性，而且通过路由设备还可起到延伸通讯信号的距离，进一步解决了现场布线困难的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ZigBee的光伏发电电能质量监测系统及监测方法
本专利技术涉及光伏发电电能质量监测系统，具体涉及一种基于ZigBee的光伏发电电能质量监测系统及监测方法。
技术介绍
电能质量是指电力系统中电能的质量。众所周知，理想的电压电流是频率为50Hz的正弦波形，在理想的三相系统中，各相的电压以及电流幅值相等、相位对称。但由于各元件在生产过程中并不一定能保证其理想性，比如发电机、变压器、线路在运行过程中参数的变化，这就导致了负荷的对称性以及线性度是不定的。同时在光伏发电中，由于大量非线性电力电子器件的投入和光照强度不断地变化导致光伏发电容易引起谐波、波形畸变等电能质量问题。而大型的光伏电站由于各光伏组件分布分散，相应地，数据采集装置也比较分散，故信息传输的分支线路多、而且距离相对较近，再加上光伏电站建设地复杂的地理环境，以及有可能面临的太阳风、附近高压线路产生的干扰等电磁环境因素，布线较为困难，且不能保证可靠的通信。而传统的电能质量监测系统并不能解决上述问题。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种布线简单且通信可靠性高的光伏发电电能质量监测系统及监测方法。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种基于ZigBee的光伏发电电能质量监测系统，包括：采集终端设备，用于采集电能质量监测数据，并将所述电能质量监测数据发送给ZigBee协调器；路由设备，用于所述采集终端设备之间、采集终端设备与所述ZigBee协调器之间进行信号中继的通讯联络；所述ZigBee协调器，用于接收所述路由设备发送的电能质量监测数据，包括：处理器模块，用于将所述电能质量监测数据进行汇聚组帧；供电模块，采用休眠模式供电；通信模块，用于路由设备与ZigBee协调器及ZigBee协调器与监控后台之间的通讯连接；监控后台，用于接收所述ZigBee协调器发送的电能质量监测数据并分析处理；其中，所述采集终端设备、路由设备、ZigBee协调器之间采用网状拓扑结构进行无线组网。在其中一个实施例中，所述采集终端设备安装在光伏阵列的逆变器上，用来采集逆变器所发的采样点数据。在其中一个实施例中，所述采集终端设备具有路由功能。在其中一个实施例中，所述网状拓扑结构包括：一个ZigBee协调器节点，作为网络的主控节点，负责网络的建立和维护功能；多个路由设备节点，用于信息的中继转发及维护网络的正常；多个采集设备终端节点。进一步地，所述ZigBee协调器节点与所述路由设备节点、所述采集设备终端节点进行通讯连接；所述路由设备节点与所述采集终端设备节点进行通讯连接；所述路由设备节点之间可直接进行通讯连接，构建了多路由通信通道。在其中一个实施例中，具有路由功能的设备之间均可进行通讯连接。在其中一个实施例中，上述基于ZigBee的光伏发电电能质量监测系统，还包括：调度监控中心，包括计算机、智能手机、台式电脑等中的至少一种；所述监控后台通过以太网通信、GPRS、3G、4G、5G中的至少一种通信方式与所述调度监控中心进行通讯连接，发送处理后的电能质量监测数据。在其中一个实施例中，所述ZigBee协调器从休眠模式进入工作模式的时间为15ms。本专利技术还提供了一种基于ZigBee的光伏发电电能质量监测方法，包括：采集电能质量监测数据；将所述电能质量监测数据通过路由设备发送给所述ZigBee协调器；所述ZigBee协调器接收所述电能质量监测数据后进行汇聚组帧，发送至监控后台；所述监控后台接收所述电能质量监测数据，进行数据解析、数据校验、数据分析并存储分析后的数据信息；所述监控后台将分析后的数据信息发送给调度监控中心。进一步地，所述ZigBee协调器接收所述电能质量监测数据后进行汇聚组帧之前，还包括：监测接收的电能质量监测数据是否正确，若不正确，则重新接收所述电能质量监测数据。上述基于ZigBee的光伏发电电能质量监测系统，通过所述采集终端设备、路由设备、ZigBee协调器之间采用网状拓扑结构进行无线组网，采集终端设备的电能质量监测数据可以通过多个路由设备进行传输，传输路径不是唯一的，因此增加了光伏电站的通信可靠性，而且通过路由设备还可起到延伸通讯信号的距离，进一步解决了现场布线困难的问题。此外，ZigBee协调器的供电模块采用休眠模式，进一步降低了协调器的功耗。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为一实施例的基于ZigBee的光伏发电电能质量监测系统结构示意图；图2为一实施例的ZigBee协调器的内部结构示意图；图3为一实施例的网状拓扑结构示意图；图4为另一实施例的基于ZigBee的光伏发电电能质量监测系统结构示意图；图5为一实施例的基于ZigBee的光伏发电电能质量监测方法流程示意图；图6为基于载波通信的光伏发电电能质量监测系统结构示意图。具体实施方式为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。大型光伏电站一般采用分块发电、集中并网的方案，光伏电池是将光能转换成直流电输出，在逆变前后都是采用低电压传输电能，不宜进行大功率长距离传输。而0.5MWp的光伏电能在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ZigBee的光伏发电电能质量监测系统，其特征在于，包括：/n采集终端设备，用于采集电能质量监测数据，并将所述电能质量监测数据发送给ZigBee协调器；/n路由设备，用于所述采集终端设备之间、采集终端设备与所述ZigBee协调器之间进行信号中继的通讯联络；/n所述ZigBee协调器，用于接收所述路由设备发送的电能质量监测数据，包括：/n处理器模块，用于将所述电能质量监测数据进行汇聚组帧；/n供电模块，采用休眠模式供电；/n通信模块，用于路由设备与ZigBee协调器及ZigBee协调器与监控后台之间的通讯连接；/n监控后台，用于接收所述ZigBee协调器发送的电能质量监测数据并分析处理；/n其中，所述采集终端设备、路由设备、ZigBee协调器之间采用网状拓扑结构进行无线组网。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于ZigBee的光伏发电电能质量监测系统，其特征在于，包括：
采集终端设备，用于采集电能质量监测数据，并将所述电能质量监测数据发送给ZigBee协调器；
路由设备，用于所述采集终端设备之间、采集终端设备与所述ZigBee协调器之间进行信号中继的通讯联络；
所述ZigBee协调器，用于接收所述路由设备发送的电能质量监测数据，包括：
处理器模块，用于将所述电能质量监测数据进行汇聚组帧；
供电模块，采用休眠模式供电；
通信模块，用于路由设备与ZigBee协调器及ZigBee协调器与监控后台之间的通讯连接；
监控后台，用于接收所述ZigBee协调器发送的电能质量监测数据并分析处理；
其中，所述采集终端设备、路由设备、ZigBee协调器之间采用网状拓扑结构进行无线组网。


2.根据权利要求1所述的基于ZigBee的光伏发电电能质量监测系统，其特征在于，所述采集终端设备安装在光伏阵列的逆变器上，用来采集逆变器所发的采样点数据。


3.根据权利要求1所述的基于ZigBee的光伏发电电能质量监测系统，其特征在于，所述采集终端设备具有路由功能。


4.根据权利要求1所述的基于ZigBee的光伏发电电能质量监测系统，其特征在于，所述网状拓扑结构包括：
一个ZigBee协调器节点，作为网络的主控节点，负责网络的建立和维护功能；
多个路由设备节点，用于信息的中继转发及维护网络的正常；
多个采集设备终端节点。


5.根据权利要求4所述的基于ZigBee的光伏发电电能质量监测系统，其特征在于，
所述ZigBee协调器节点与所述路由设备节点、所述采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄智锋，黄鹏，高岩峰，李勋，陈浩舟，邹大中，程文辉，
申请(专利权)人：南方电网电动汽车服务有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44