太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)檢測平臺開題目報告

1、.課 題 名 稱：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)檢測平臺設計說 明1根據南京工程學院畢業(yè)設計(論文)工作管理規(guī)定，學生必須撰寫畢業(yè)設計（論文）開題報告，由指導教師簽署意見、教研室審查，系教學主任批準后實施。2開題報告是畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據材料之一。學生應當在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，開題報告不合格者不得參加答辯。3畢業(yè)設計開題報告各項內容要實事求是，逐條認真填寫。其中的文字表達要明確、嚴謹，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現縮寫詞，須注出全稱。4本報告中，由學生本人撰寫的對課題和研究工作的分析及描述，應不少于2000字，沒有經過整理歸納，缺乏個人見解僅僅

2、從網上下載材料拼湊而成的開題報告按不合格論。5開題報告檢查原則上在第24周完成，各系完成畢業(yè)設計開題檢查后，應寫一份開題情況總結報告。畢業(yè)設計(論文)開題報告學生姓名學 號專 業(yè)指導教師姓名職 稱教授所在系部課題來源自擬課題課題性質課題名稱太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)檢測平臺設計畢業(yè)設計的內容和意義 隨著溫室效應導致地球氣候越來越惡劣，特別是近年入夏以來我國大部持續(xù)的高溫以及南方的洪澇災害，能源問題作為人類環(huán)境問題的一個重要組成部分越來越受關注，太陽能作為一種可持續(xù)利用的清潔能源，是理想的可再生能源選擇，太陽能發(fā)電作為一種清潔能源越來越被人們看好。光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行一般是在無人職守的情況下進行

3、，對地面上很分散的光伏系統(tǒng)進行監(jiān)測維護是十分困難繁瑣的，需要大量的時間和人力物力，因此在光伏發(fā)電系統(tǒng)中采用集中監(jiān)控系統(tǒng)具有重要意義。光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量輸出因周圍環(huán)境的變化而表現出較大的差異，對光伏發(fā)電系統(tǒng)進行實時監(jiān)測，可以獲得原始測量數據，為系統(tǒng)的改進與優(yōu)化以及以后的科學研究提供有用數據，對系統(tǒng)環(huán)境參數及其系統(tǒng)本身的電氣性能進行監(jiān)測和分析是保證系統(tǒng)正常高效運行的前提。本系統(tǒng)設計了一個以 LabVIEW為軟件支持、以數據采集卡為硬件支持的虛擬儀器來評測光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能，并擁有數據采集、數據保存和信號分析等功能。在這個所提出的系統(tǒng)中，測量的信號包括氣象參數（如溫度等）和電氣參數（比如光伏陣列的電

4、壓和電流等）。Labview可以利用高性能的模塊化硬件，結合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化應用。靈活高效的軟件可以創(chuàng)建自定義的光伏監(jiān)測系統(tǒng)的用戶界面并能提供強大的后續(xù)數據處理能力，可以方便的設置數據處理、轉換、存儲的方式。模塊化的硬件能方便的提供全方位的系統(tǒng)集成，另外Labview還有網頁發(fā)布、報告生成、數據管理以及軟件連接等功能。本文利用Labview的強大功能配合FieldPoint模塊化分布式I/O設計了一種太陽能光伏發(fā)電數據監(jiān)測系統(tǒng)，并通過網頁發(fā)布的功能達到遠程監(jiān)測的目的。文獻綜述本系統(tǒng)包括信號采集及處理電路，信號分析單元，通訊單元，信號的顯示和存儲單元。下面分別加以說明：

5、信號的采集及處理電路光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)需要從現場獲取的信息主要包括：光伏方陣運行時的直流電流值、電壓值，交流電流值、電壓值，功率值，以及光伏發(fā)電系統(tǒng)現場的氣象參數。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(fā)生變化時其電阻值也發(fā)生變化的特性來測量溫度，傳感器元件由鉑絲燒制，穩(wěn)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(huán)境溫度進行測量，將被測溫度轉換成（420）mA DC二線制標準信號而遠程發(fā)送。電壓的測量采用四通牌ST-A系列的STCV-800電壓傳感器，該

6、系列傳感器廣泛用于電力系統(tǒng)的監(jiān)測，電壓測試范圍分別為01200V。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(tǒng)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。分布式信號采集系統(tǒng)非常適合于工業(yè)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(jiān)測系統(tǒng)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

7、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(huán)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(chuàng)新結構。系統(tǒng)設計周期短而且性能穩(wěn)定，FieldPoint系統(tǒng)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。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(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)選用NI FP-AI-110 單端輸入模塊、NI FP-TC-120 熱電偶模塊和NI FP-1001 網絡接口模塊。電壓信號的采集選用NI FP-AI-110模塊，它是8通道單端輸入模塊，用于從各種傳感

8、器直接測量電壓和電流信號。 溫度的采集選用NI FP-TC-120，8通道熱電偶模塊，操作溫度范圍為-40到70°C ，用于標準J、K、T、N、R、S、E和B熱電偶的溫度的測量，具有信號調理、雙層絕緣隔離、輸入噪聲過濾的功能和高精度delta-sigma 16位模-數轉換器，保證測量數據的精確。以上兩模塊均提供HotPnP（熱插拔）操作且配置簡單，可自我診斷和自動調整到工程單位，是專為高效高可靠度的測量而設計的，提供濾波處理的低噪音16位分辨率模擬輸入和過量程保護、板載診斷的功能都確保了無故障的安裝和維護，且均附有NIST校準認證書以確保精確可靠的模擬測量，非常適合在光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)

9、中進行應用。為了實現FieldPoint和RS485總線之間的通訊，還采用NI FP-1001網絡接口模塊，每個FP-1001網絡模塊可將多達9個FieldPoint I/O 模塊作為結點連接到RS485網絡。FP-1001通過FieldPoint端子基座連成的本地高速總線，管理PC和I/O模塊間的通信。 FP-1001還提供若干診斷和自動化的功能，令安裝、使用和維護得以簡化。用電流、電壓、溫度、風速等傳感器感應光伏發(fā)電系統(tǒng)及周圍環(huán)境的信息，生成可測量的電信號。由于傳感器得到的信號可能會很微弱或者含有大量噪聲，需通過信號調理裝置進行放大、衰減、隔離、多路復用、濾波等操作7-8。信號分析單元及信

10、號的顯示、存儲光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)本地計算機的數據通信可以采用DataSocket技術，它是NI公司推出的面向測控領域的網絡通信技術，基于Microsoft的COM和ActiveX技術，對TCP/IP協(xié)議進行高度封裝，用于共享和發(fā)布實時測量數據。DataSocket能夠有效的支持本地計算機上不同應用程序對特定數據的同時應用，以及網絡上不同計算機的多個應用程序之間的數據交互，實現跨機器、跨語言、跨進程的實時數據共享，在10M的網絡中的傳輸速率可以達到640kbps，完全能夠達到本監(jiān)測系統(tǒng)的要求。利用DataSocket和網絡技術，可以更有效的進行數據采集、分析、處理和顯示。如對于光伏發(fā)電系統(tǒng)溫度信號

11、的監(jiān)測，在不同主機上分別創(chuàng)建一個DataSocket服務器VI和一個DataSocket客戶端VI，使用DataSocket函數節(jié)點傳遞數據。首先運行DataSocket Server應用程序，它是一個獨立運行程序，通過內部數據自描述格式對TCP/IP進行優(yōu)化和管理，然后利用服務器VI中的DataSocket Write節(jié)點將溫度數據發(fā)送到dstp格式指定的連接中，最后在創(chuàng)建的客戶端VI中使用設置好的DataSocket Read節(jié)點將數據從指定的地址讀取數據，并顯示在波形圖上。數據的存儲采用Access 2010創(chuàng)建數據庫。Access 2010是微軟公司Microsoft Office 2

12、010產品組件之一，是一個功能強大的數據庫管理工具，是在Windows 環(huán)境下運行的一種關系數據庫管理系統(tǒng)。其交互性很好，用戶不用編程就能夠創(chuàng)建整個數據庫，其中還包含用于開發(fā)高級數據庫的程序設計語言Access Basic。其主要特點如下：1）存儲方式多樣；2）面向對象；3）界面友好、易操作；4）集成環(huán)境、處理多種數據信息；5）支持ODBC（開發(fā)數據庫互連，Open Data Base Connectivity）。通信單元通過調理后的信號就可以與數據采集設備連接了。監(jiān)測系統(tǒng)采用工業(yè)RS485總線實現下位機與監(jiān)控主PC之間的通訊。RS485總線最大的通信距離約為1219m，最大傳輸速率為10Mb

13、/S，傳輸速率與傳輸距離成反比，在100Kb/S的傳輸速率下可達到最大的通信距離，加中繼器以后可以達到更大的傳輸距離。在Labview中，可以通過遠程訪問來實現網絡通信。在光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)中，首先對服務器進行相應的配置，主要包括用來設定服務器目錄和日志屬性的“Web服務器配置”，設定對客戶端開放的VI程序“Web服務器中可見VI ”和用來設置客戶端訪問權限的“Web服務器瀏覽器訪問”。在配置完成后，在完成在服務器端發(fā)布網頁的操作，在客戶端便可以通過網頁瀏覽器訪問服務器發(fā)布的頁面，實現了監(jiān)測系統(tǒng)的遠程訪問。本系統(tǒng)將虛擬儀器技術應用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的數據監(jiān)測，借助于Labview強大的軟件支持構建了

14、一個完整的光伏監(jiān)測和分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以方便的對光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電特性及周圍環(huán)境進行實時監(jiān)測，得到可靠的監(jiān)測數據。選用了適合本系統(tǒng)的各類傳感器及變換器，并闡述了建立本監(jiān)測系統(tǒng)數據庫的方法，創(chuàng)新性的應用DataSocket通信技術和Labview遠程訪問技術實現了系統(tǒng)遠程監(jiān)測的功能。由于FieldPoin模塊化及Labview軟件自身的特點，在需要研究其他運行特性的時候可以很方便的進行擴充，本系統(tǒng)運行穩(wěn)定，界面友好，操作簡單方便，而且具有成本低，使用方便的特點，是一套通用的監(jiān)測系統(tǒng)，具有很好的應用前景。研究內容被測對象信號調理傳感器數據采集分析計算顯示存儲工控機PCLabVIEW平臺被測對象包括

15、直流電壓、電流，交流電壓、電流，及光伏發(fā)電系統(tǒng)周圍環(huán)境的溫度。用相應的傳感器對被測信號加以感應，生成可測量的電信號，由于傳感器得到的信號可能會很微弱或者含有大量噪聲，需通過信號調理裝置進行放大、衰減、隔離、多路復用、濾波等操作。通過調理后的信號就可以與數據采集設備連接。監(jiān)測系統(tǒng)采用工業(yè)RS485總線實現下位機與監(jiān)控主PC之間的通訊。Labview軟件及其配套的DAQ（Data Acquisition）驅動程序與數據采集硬件形成了一套完整的數據采集、分析和顯示系統(tǒng)。同時可通過Access 2010創(chuàng)建數據庫，進行數據管理，也可為系統(tǒng)的改進與優(yōu)化以及以后的科學研究提供有用數據。測得的數據也可通過軟

16、件中的Web發(fā)布工具，可以通過互聯網隨時登入監(jiān)測系統(tǒng)進行遠程數據監(jiān)測。研究計劃2013.2.25-3.3 接受任務書，領會課題含義，按要求查找相關資料；2013.3.4-3.10 閱讀相關資料，理解有關內容；2013.3.11-3.17 翻譯相關英文資料，提出擬完成本課題的方案，寫出相關開題報告一份；2013.3.18-3.24 確定并繪制傳感器及其信號調理電路，參閱有關資料，分析主電路工作原理；2013.3.25-3.31 設計檢測傳感器及其信號調理電路器件參數；2013.4.1-4.7 閱讀有關采集卡接口設計方面的資料，設計接口電路；2013.4.8-4.14 確定并繪制接口擴展電路，分析接口電路工作原理，理解所選采集卡原理；2013.4.15-4.21 理解信號采集電路與采集卡的關系，設計系統(tǒng)軟件框圖；2013.4.22-4.28 設計軟件程序；2013.4.29-5.5 硬件制作/完善軟硬件設計；2013.5.6-5.12 軟硬件聯調/軟件調試；2013.5.13-5.19 進行畢業(yè)設計說明書寫作；2013.5.20-5.26 接收驗收成果，接受答辯資格審查；2013.5.27-6.2 評閱教師評閱論文；2013.6.3-6.9 準備參加答辯；2013.6.10-6.16 答辯。特色與創(chuàng)新1.將虛擬儀