光伏数据采集器设计与实现

周永涛　张宗元

摘  要：光伏发电作为一种清洁能源，中国光伏发电的发展始于2010年，截至2013年底，全国光伏发电的累计并网容量为1942万千瓦。其中，地面電站1632万千瓦，分布式光伏电站为310万千瓦。光伏电站的运行情况与电站投资收益息息相关，众多的光伏电站分布范围广、数据庞大、设备种类多等难题为光伏电站的运维提出很高的要求。光伏数据采集器能够高效实时地监控光伏电站运行情况，及时发现电站运行故障，提高电站投资收益，对光伏电站的智能化运维具有重要意义。本文以嵌入式系统为基础，结合光伏电站运维的技术难题，进行光伏数据采集器的设计与实现。

关键词：光伏;光伏电站运维;数据采集器

一、数据采集器的联网方式

光伏电站建设规模和要求形式多样可以分为、集中式电站、分布式电站、工商业屋顶与户用光伏电站，由于其建设地点不同，其数据采集方式也需要根据不同的电站进行调整。集中式光伏电站因其建设规模较大对电网影响较大，故其监控采集速率和实时性要求较高多采用光纤方式传输数据;其他类型光伏电站需要根据安装位置网络情况进行采用合理的联网方式，若现场有WiFi信号可直接采用基于WiFi模块的光伏数据采集器，若现场位置较为偏远，没有WiFi信号覆盖，则可以采用基于GPRS模块的光伏数据采集器。

二、光伏电站数据采集的设备类型与数据详情

光伏电站内的电气设备主要有逆变器、汇流箱、电表、配电柜、环境检测仪等组成，任何一个电气设备需要采集的数据不限于运行告警信息、遥控信息、遥调信息、遥信信息、遥测信息。其中逆变器作为光伏电站中的核心电气设备，其运行状况直接关系到整个电站的收益情况，需要采集的数据较为详细完整。告警信息主要包括运行故障详细代码、故障类型与持续时间，遥控信息主要包括电站内电气设备的遥控参数、设备起停控制等，遥信信息主要包括电气设备运行的参数调节，遥测信息主要包括电气设备的采样监测数据，遥信信息主要包括电气设备的信号量数据。数据采集器以轮询方式定期向光伏电站内电气设备查询数据，并将查询的数据打包后加密发送到服务器云平台。

三、数据采集器的遥控遥调设计

光伏数据采集器作为连接光伏电站与光伏云平台的中枢纽带，采用以太网、WiFi、GPRS等网络方式与服务器建立稳定持久的TCP连接，可以高效实时地将光伏云平台的控制指令下发至连接到采集上的逆变器、汇流箱等电气设备内，同时可以将遥控结果返回至光伏云服务器内以完成整个遥控与遥调的闭环操作来实现对远程光伏电站的实时控制。

四、数据采集器的稳定性设计

鉴于光伏电站长期运行在高温、高频干扰辐射、阳光直射等严苛的工业环境下，数据采集器的稳定性设计显得尤为重要。采集器外观必须满足IP65防护等级，芯片选型必须保证满足耐高低温特性，做好电磁干扰防护，芯片需要有硬件看门狗电路来防止程序运行异常。

五、总结展望

随着分布式光伏电站进入千家万户，光伏电站的运维势必会爆发增长，光伏数据采集器作为光伏电站监控运维的纽带也发挥着越来越重要的作用。稳定可靠的数据采集器不仅能实时高效地采集电站数据，而且为光伏电站的智能化运维管理提供重要支撑。