CN114414924A - 一种分布式t接光伏无线接入采集***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式T接光伏无线接入采集***及方法，包括微处理器模块、信号采集模块和数据传输模块，通过获取分布式光伏以T接方式接入配电网的电路数据参数，将光伏站的数据通过微处理器模块，对获取的电网信息及开关量信息进行加密处理，然后将机密后的数据通过数据传输模块传输至服务器平台，服务器平台通过对采集数据的分析,接入点对电压分布和线损的影响进行分析,得出了分布式光伏的接入容量,位置及其功率因数对电压和线损分布的影响,为分布式光伏接入低压电网提供了相应的建议，结构简单，提高了数据的采集精度，可实现综合数据的采集。
Description
技术领域
本发明属于光伏电站技术领域，具体涉及一种分布式T接光伏无线接入采集***及方法。
背景技术
能源是现代社会生产中不可或缺的，大规模的分布式光伏电源开始接入配电网并网运行,大量的分布式光伏电源接入配网***后，由于光伏电源发电特性及接入方式与传统的电源不同，同时也对配电网的运行管理带来一定影响。分布式电源接入电网，对节点电压、电能质量、***保护、可靠性、短路电流等都会产生一定影响，需要定量的研究其接入电网后对电力***的影响，以便提出消除各种不利影响的方法。实时地监视分布式电源并网运行时关键点的电压、电流、有功、无功、相位角等参数，对掌握电网实际的负荷的变化，指导电网安全、经济运行有着重要的实际意义。
依据《分布式电源并网技术要求》(GB/T33593-2017)与《分布式电源调度运行管理规范》(Q/GDW 11271-2014)的要求，10kV及35kV电压等级并网的分布式电源均应接入调度自动化***，接入的运行信息包括并网设备状态、并网点电压、电流、有功功率、无功功率和发电量。针对分布式光伏接入现状，目前要求制定分布式光伏的采集方案，逐步实现10kV及以上分布式光伏数据的实时采集。
由于10kV及35kV“T”接接入光伏电站多处于偏僻地段，建设综合数据网难度较大，无法实现光伏数据的实时采集，电力调度无法掌握其运行信息。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分布式T接光伏无线接入采集***及方法，以克服现有技术的不足。
一种分布式T接光伏无线接入采集***，包括微处理器模块、信号采集模块和数据传输模块；
信号采集模块用于采集电网信息及开关量信息，并将采集的电网信息及开关量信息传输至微处理器模块；
微处理器模块用于对获取的电网信息及开关量信息进行加密处理，然后将机密后的数据通过数据传输模块传输至服务器平台。
优选的，电网信息包括三相电压、三相电流、有功电量、无功电量及相位角；利用中断处理开关量信号。
优选的，微处理器模块连接有触屏显示模块，用于***数据的显示和人工操控设置。
优选的，微处理器模块包括处理模块和加密模块，信号采集模块将采集到的电网信息及开关量信息传输至处理模块，处理模块将电网信息及开关量信息经过加密模块进行加密处理，处理模块将加密后的信息通过数据传输模块传输至服务器平台。
优选的，数据传输模块采用GPRS数据模块或网口数据通讯。
优选的，触屏显示模块采用DMT80480T050触摸屏。
优选的，信号采集模块包括485数据采集模块和开关量采集模块。
优选的，开关量采集模块具体包括光耦隔离器U12，电阻R85和电阻R84，电阻R85的一端连接开关J9，另一端连接光耦隔离器U12的引脚1，光耦隔离器U12的引脚2接地，光耦隔离器U12的引脚4为输出单同时连接电阻R84的一端，电阻R84的另一端接电源，光耦隔离器U12的引脚3接地。
一种分布式T接光伏无线接入采集方法，包括以下步骤：
S1，实时采集获取电网信息及开关量信息，并将采集的电网信息及开关量信息进行加密处理；
S2，将加密处理后的传输至服务器平台。
优选的，通过I/O总线FZ1/FZ2采集电网信息和开关量的开关状态，将采集到的电网信息和开关量状态数据通过SPI总线发送到加密模块，将数据进行加密处理，再将加密后的数据读取到处理模块，处理模块将加密后的数据通过串口4(RXD4/TXD4)发送到GPRS通讯模块，通讯模块通过无线将满足要求的数据。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种分布式T接光伏无线接入采集***，包括微处理器模块、信号采集模块和数据传输模块，通过获取分布式光伏以T接方式接入配电网的电路数据参数，将光伏站的数据通过微处理器模块，对获取的电网信息及开关量信息进行加密处理，然后将机密后的数据通过数据传输模块传输至服务器平台，服务器平台通过对采集数据的分析,接入点对电压分布和线损的影响进行分析,得出了分布式光伏的接入容量,位置及其功率因数对电压和线损分布的影响,为分布式光伏接入低压电网提供了相应的建议，结构简单，提高了数据的采集精度，可实现综合数据的采集。
具体的，分布式电源接入电网，通过采集节点电压、电能质量、***保护、可靠性、短路电流，可快速得到接入电网后对电力***的影响，以便提出消除各种不利影响。实时地监视分布式电源并网运行时关键点的电压、有功、无功、相对功角等参数，对掌握电网实际的静态和动态行为，指导电网安全、经济运行有着重要的工程实际意义。
本装置为光伏电站提供了一种经济、安全的接入方式，本装置小巧方便、安装简单，可以将T接光伏电站运行信息准确、实时、完整地采集和上送调度自动化***，并实现远程监测、保护、计量功能。
附图说明
图1为本发明实施例中***结构示意图。
图2为本发明实施例中开关量采集模块电路示意图。
图3为本发明实施例中数据采集模块电路示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1所示，一种分布式T接光伏无线接入采集***，包括微处理器模块、信号采集模块和数据传输模块，信号采集模块用于采集电网信息及开关量信息，并将采集的电网信息及开关量信息传输至微处理器模块，微处理器模块用于对获取的电网信息及开关量信息进行加密处理，然后将机密后的数据通过数据传输模块传输至服务器平台。
具体的，所采集的电网信息包括三相电压、三相电流、有功电量、无功电量及相位角；利用中断处理开关量信号。
微处理器模块连接有触屏显示模块，用于***数据的显示和人工操控设置；
微处理器模块包括处理模块和加密模块，信号采集模块将采集到的电网信息及开关量信息传输至处理模块，处理模块将电网信息及开关量信息经过加密模块进行加密处理，处理模块将加密后的信息通过数据传输模块传输至服务器平台。
处理模块和加密模块通过SPI总线连接，加密模块经过加密后的数据回传给处理模块，处理模块(MCU)通过串口4将数据发送到数据传输模块，数据传输模块采用无线传输模块，具体为GPRS数据模块，GPRS数据模块(ME3630)通过4G无线网络将数据发送到接入服务器平台；处理模块(MCU)通过串口也可以选用网口数据通讯；数据通讯支持DL/T645-2007协议，与主站通信符合DL/T634标准的104规约，同时本装置具有触摸屏显示人机对话的界面，通过MCU虚拟串口与触摸屏通讯。
服务器平台通过GPRS服务器收到数据后，通过微处理器模块解密后，将数据接入到服务器平台，使调度人员及时掌握光伏变电站的运行情况，及时了解三相电压、三相电流、有功电量、无功电量、开关量(开关状态)及相位角等数据参数。
本装置能够实时采集低压侧总的三相电压、电流，实现监测功能，并且能够根据监测到的数据计算电压偏差、频率偏差，三相电压/电流不平衡率，分相及三相有功、无功功率、四象限累计电量；采集2组开关量变位信号，采集变压器低压总断路器位置状态、脱扣状态、柜门开合状态信号。
微处理器模块与信号采集模块接口连接，信号采集模块包括485(HM3085EESA)数据采集模块和开关量采集模块；通过485数据采集模块与剩余电流动作保护器进行通信，实现对剩余电流动作保护器的分/合状态、剩余电流值、电压/电流和事件报警信息的监测。
低压开关位置信息采集功能：通过485数据采集模块采集低压进出线开关的位置信息；
采用信号采集模块实现变压器状态监测功能：可对油浸式变压器的油温、瓦斯保护状态、有载调压/调容变压器的档位状态、干式变压器的绕组温度、风机状态信息进行监测；
采用信号采集模块实现环境状态监测功能：对变电站的温度、湿度进行监测，可配合风机、除湿机自动调节；
处理模块连接有存储模块，用于存储1024条事件，至少保存三个月。
处理模块能够根据本地和远程进行参数、定值的修改、读取；可本地和远程进行程序升级，程序升级支持断点续传；具备热插拔、自诊断、自恢复功能，故障时能传送报警信息、异常时能自动复位。
处理模块根据存储数据进行数据统计：可按日统计并记录，统计时间1年，统计数据支持远方调用。统计数据包括电压合格率、总、尖、峰、平、谷的有功电量和正、反向无功电量；平均负荷率；日重过载次数及时间、日运行时间，包括电压、电流、功率、畸变率的最大最小值；
触屏显示模块能够实现指示功能，具有运行、通信、遥信等状态指示，异常情况时，本地显示异常信息；自身故障时，显示故障信息；
加密模块实现安全加密功能：信息采集、数据传输，均通过加密实现，远程访问服务器，通过数字证书、双向认证、签名验签方式保证安全。
触屏显示模块采用DMT80480T050触摸屏，能够实现串口通讯；800x480分辨率；262K色、IPS屏、宽视角、基于DGUS II***的工业级的电容触摸屏；此触摸屏通过串口总线CSLD、SID、SCLK分别和IAP15W4K58S4连接通讯，实现人机对话。
微处理器模块连接有电源模块，电路中所有用在电源侧的电容包括极性电容和非极性电容都为滤波电路，数字电源的滤波，电源模块采用工业级电源模块。
如图3所示，485数据采集模块用于数据的采集能实时采集低压侧总的三相电压、三相电流、有功电量、无功电量、及相位角；485数据采集模块采用HM3085EESA 8P-SOP封装的具有真正的失效保护的接收器，数据采集模块还具有强大摆率控制功能有助于实现无差错数据传输，1nA低电流关断模式，在此应用过程中数据和MCU串口的连接处分别加LVT-817S光耦隔离电路，保护了MCU和HM3085EESA的通讯正常，数据输入端接入瞬态抑制二极管P6KE6.8CA，有效保护数据的采集线路。
加密模块用于数据的纵密处理，满足电力部门数据通讯的安全要求；具体采用HSC32K1-C1V12芯片，片上密钥管理(包括密钥生成、存储、更新等)；片内RSA、ECC(SM2)协处理器，实现数字签名和身份认证；片内SM3、SHA硬件算法核；片内SM1、SM4和DES(TDES)硬件算法核；支持USB、SPI、UART、7816主接口的多种通讯接口；支持多种安全管理控制；
封装形式：SSOP20、QFN32、QFN48、黑胶体、Wafer/Die等形式；RSA算法：1024位签名速度76.9次/秒@48MHz；2048位签名速度17.2次/秒@48MHz；SM2算法：签名速度111次/秒@48MHz；
SM2算法：加密速度45.5次/秒@48MHz；SM1算法：3.0Mbps@24MHz；SM4算法:3.0Mbps@24MHz；SSF33算法:3.0Mbps@24MHz；SM3算法:5.0Mbps@24MHz；TDES算法:2.0Mbps@24MHz；SHA算法:5.0Mbps@24MHz；真随机数发生器TRNG数据率可达：512Kbps@24MHz。此加密芯片通过SPI总线SS、SCK、MISO、MOSI和MCU(IAP15W4K58S4)分别连接实现数据的加密处理。
GPRS数据模块采用ME3630模块，具有LTE七模全网通，三网无缝衔接，支持TD-LTE专网1.4GHz/1.8GHz、LTE Cat.4/Cat.1，下行速率高达150Mbps/10Mbps，速度更快，延迟更小、LCC邮票孔接口封装，便于调试生产，小尺寸，超薄设计，适应更多场景、宽温设计，可支持到-40～85℃、支持低功耗和远程唤醒、支持高速USB 2.0接口和UART接口、支持分集天线接口、支持GNSS功能的全网通通讯模块；此模块通过CTS、RTS、TXD4、RTD4,和MCU(IAP15W4K58S4)管脚分别连接通讯，用于将加密后的数据远程数据发送模块，将此数据发送到远端接入调度自动化平台；
如图2所示，开关量采集模块电路用于接入开关的无源开关量,本申请以光耦隔离(TLP785GB)方式，将采集到的信息以FK1、FK2和MCU(IAP15W4K58S4)分别连接，经MCU判断处理发送到远端调度的服务器平台；开关量采集模块具体包括光耦隔离器U12，电阻R85和电阻R84，电阻R85的一端连接开关J9，另一端连接光耦隔离器U12的引脚1，光耦隔离器U12的引脚2接地，光耦隔离器U12的引脚4为输出单同时连接电阻R84的一端，电阻R84的另一端接电源，光耦隔离器U12的引脚3接地。
温湿度检测电路：原理图中T/H部分,采用工业级济南任硕电子科技的温室度传感器(RS-WS-N01-2)，用于监测光伏现场的温湿度变化，将采集到的数据SHT20_SCL、SHT20_SDA与和MCU(IAP15W4K58S4)分别连接，经MCU判断处理发送到远端调度自动化平台。
串口转以太网模块中串口转以太网模块(USR-TCP232-T2),此模块采用有人科技的模块，此模块通过USR_RST、USR_CFG、RXD2、TXD2和MCU(IAP15W4K58S4)串口2连接,实现数据的网络传输及本装置也可以通过有线数据网络传输。
处理模块中单片机IAR15W4K58S4数据处理部分,为***总控制部分，通过RXD1和TXD1读取485采集到的数据(电压、电流、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量、总畸变率、不平衡度、有功损耗、无功损耗)；通过I/O总线FZ1/FZ2采集电网信息和开关量的开关状态；将采集到的电网信息和开关量状态数据通过SPI总线发送到加密模块，将数据进行加密处理，再将加密后的数据读取到处理模块，处理模块将加密后的数据通过串口4(RXD4/TXD4)发送到GPRS通讯模块，通讯模块通过无线将满足要求的数据，发送到远端服务器平台。
Claims (10)
1.一种分布式T接光伏无线接入采集***，其特征在于，包括微处理器模块、信号采集模块和数据传输模块；
信号采集模块用于采集电网信息及开关量信息，并将采集的电网信息及开关量信息传输至微处理器模块；
微处理器模块用于对获取的电网信息及开关量信息进行加密处理，然后将机密后的数据通过数据传输模块传输至服务器平台。
2.根据权利要求1所述的一种分布式T接光伏无线接入采集***，其特征在于，电网信息包括三相电压、三相电流、有功电量、无功电量及相位角；利用中断处理开关量信号。
3.根据权利要求1所述的一种分布式T接光伏无线接入采集***，其特征在于，微处理器模块连接有触屏显示模块，用于***数据的显示和人工操控设置。
4.根据权利要求1所述的一种分布式T接光伏无线接入采集***，其特征在于，微处理器模块包括处理模块和加密模块，信号采集模块将采集到的电网信息及开关量信息传输至处理模块，处理模块将电网信息及开关量信息经过加密模块进行加密处理，处理模块将加密后的信息通过数据传输模块传输至服务器平台。
5.根据权利要求1所述的一种分布式T接光伏无线接入采集***，其特征在于，数据传输模块采用GPRS数据模块或网口数据通讯。
6.根据权利要求3所述的一种分布式T接光伏无线接入采集***，其特征在于，触屏显示模块采用DMT80480T050触摸屏。
7.根据权利要求1所述的一种分布式T接光伏无线接入采集***，其特征在于，信号采集模块包括485数据采集模块和开关量采集模块。
8.根据权利要求1所述的一种分布式T接光伏无线接入采集***，其特征在于，开关量采集模块具体包括光耦隔离器U12，电阻R85和电阻R84，电阻R85的一端连接开关J9，另一端连接光耦隔离器U12的引脚1，光耦隔离器U12的引脚2接地，光耦隔离器U12的引脚4为输出单同时连接电阻R84的一端，电阻R84的另一端接电源，光耦隔离器U12的引脚3接地。
9.一种基于权利要求1所述的***的分布式T接光伏无线接入采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，实时采集获取电网信息及开关量信息，并将采集的电网信息及开关量信息进行加密处理；
S2，将加密处理后的传输至服务器平台。
10.根据权利要求9所述的一种分布式T接光伏无线接入采集方法，其特征在于，通过I/O总线FZ1/FZ2采集电网信息和开关量的开关状态，将采集到的电网信息和开关量状态数据通过SPI总线发送到加密模块，将数据进行加密处理，再将加密后的数据读取到处理模块，处理模块将加密后的数据通过串口4(RXD4/TXD4)发送到GPRS通讯模块，通讯模块通过无线将满足要求的数据。
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