通讯组网系统和光伏跟踪控制主系统的制作方法

本发明涉及光伏跟踪系统通讯链路组网技术领域，尤其是涉及一种通讯组网系统和光伏跟踪控制主系统。

背景技术：

近年来，随着新能源产业地迅速发展，光伏电站被广泛地应用于现实生活中。由于光伏电站分布面积广且大部分的设备都分布在场区或者屋顶，设备的检查和维护难度大，因此通讯对于光伏电站来讲尤为重要。传统光伏跟踪系统多采用串型组网方式、采用无线或者有线的屏蔽双绞线进行串型组网通讯，该方式虽具有组网链路简洁，工程施工方便，但其稳定性差，且由于通讯组网的稳定性差，通讯异常会造成跟踪支架系统无法正常跟踪，进而造成光伏电站的能源转换率降低。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种通讯组网系统和光伏跟踪控制主系统，以提高光伏通讯组网工作稳定性，同时提高光伏电站的能源转换效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种通讯组网系统，通讯组网系统应用于光伏跟踪控制主系统；通讯组网系统包括：后台监控装置、服务器、以太网链路、环网交换机、多芯盔甲光缆链路、逆变室、光伏组件阵列和风速传感器；后台监控装置、服务器和环网交换机通过以太网链路依次连接；环网交换机通过多芯盔甲光缆链路与逆变室连接；逆变室分别与光伏组件阵列和风速传感器连接；

后台监控装置用于监控光伏跟踪控制主系统的工作状态；服务器用于通过后台监控装置控制通讯组网系统；以太网链路用于为后台监控装置、服务器和环网交换机提供交互的物理通讯链路；环网交换机用于交换服务器和逆变室间的通讯信息；多芯盔甲光缆链路用于为环网交换机和逆变室提供交互的物理通讯链路；逆变室用于将直流电能转换为交流电能；光伏组件阵列用于将太阳能转换为电能；风速传感器用于采集光伏跟踪控制主系统的风速信息。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，后台监控装置，包括控制器、存储器、显示器和交互设备；控制器分别与存储器、显示器和交互设备连接；控制器用于控制通讯组网系统的运转；存储器用于存储通讯组网系统的工作数据及监控程序；显示器用于动态实时显示通讯组网系统的服务器、以太网链路、环网交换机、多芯盔甲光缆链路、逆变室、光伏组件阵列和风速传感器的状态信息和事件信息；交互设备用于向通讯组网键入操作指令。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，以太网链路包括网络交换机、集线器、以太网线路；以太网线路、网络交换机和集线器依次连接；网络交换机用于为通讯组网系统提供多个连接端口；集线器用于放大通讯组网系统的通讯信号；以太网线路用于通讯组网系统数据的专线数据传输。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，环网交换机包括多个光信号口和多个电信号口；光信号口和电信号口成对设置；

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，多芯盔甲光缆链路包括多芯光纤和集线器；多芯光纤与集线器相互连接；多芯光纤用于传导光信号；集线器用于放大光信号。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，逆变室包括通讯管理机、逆变器、交流配网柜、直流配网柜和汇流箱；逆变器分别与交流配网柜和直流配网柜连接；通讯管理机分别与逆变器和汇流箱连接；通讯管理机用于传输逆变器、汇流箱的信息数据和后台监控装置的指令；逆变器用于将直流电能转换为交流电能；交流配网柜用于分配交流电能；直流配网柜用于分配直流电能；汇流箱用于切断电路。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，通讯管理机包括多对光接口和多个rs485接口；光接口用于对通讯组网系统进行环形组网。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，光伏组件阵列包括光伏组件、光伏跟踪控制器和光伏支架；光伏组件与光伏跟踪控制器固定在光伏支架上；光伏组件和光伏跟踪控制器相互连接；光伏支架用于支撑光伏组件和光伏跟踪系统；光伏组件用于将太阳能转换为电能；光伏跟踪控制器用于根据太阳光的照射方向控制光伏组件的转向。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，风速传感器包括数据采集仪、rs485转换模块和风速检测装置；数据采集仪、风速检测装置和rs485转换模块依次连接；数据采集仪用于采集风速数据；风速检测装置用于根据风速数据得到风速级别数据；rs485转换模块用于将风速级别信息上传到逆变室。

第二方面，本发明实施例提供一种光伏跟踪控制主系统，主系统包括上述的通讯组网系统，还包括光伏电站。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明提供了一种通讯组网系统和光伏跟踪控制主系统，该通讯组网系统应用于光伏跟踪控制主系统；该通讯组网系统包括：后台监控装置、服务器、以太网链路、环网交换机、多芯盔甲光缆链路、逆变室、光伏组件阵列和风速传感器；后台监控装置用于监控光伏跟踪控制主系统的工作状态；服务器用于通过后台监控装置控制通讯组网系统；以太网链路用于为后台监控装置、服务器和环网交换机提供交互的物理通讯链路；环网交换机用于交换服务器和逆变室间的通讯信息；多芯盔甲光缆链路用于为环网交换机和逆变室提供交互的物理通讯链路；逆变室用于将直流电能转换为交流电能；光伏组件阵列用于将太阳能转换为电能；风速传感器用于采集光伏跟踪控制主系统的风速信息；本发明提高了光伏通讯组网工作稳定性，同时提高了光伏电站的能源转换效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的一种通讯组网系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种通讯组网系统的数据流向图；

图3为本发明实施例提供的后台监控装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的逆变室的结构示意图。

图标：100-后台监控装置；101-服务器；102-以太网链路；103-环网交换机；104-多芯盔甲光缆链路；105-逆变室；106-光伏组件阵列；107-风速传感器；100a-控制器；100b-存储器；100c-显示器；100d-交互设备；105a-通讯管理机；105b-逆变器；105c-交流配网柜；105d-直流配网柜；105e-汇流箱；1051-第一逆变室；1052-第二逆变室；1053-第三逆变室；1054-第四逆变室；1055-第五逆变室；1056-第六逆变室；1057-第七逆变室；1058-第八逆变室；1061-第一光伏组件阵列；1062-第二光伏组件阵列；1063-第三光伏组件阵列；1064-第四光伏组件阵列；1065-第五光伏组件阵列；1066-第六光伏组件阵列；1067-第七光伏组件阵列；1068-第八光伏组件阵列。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

考虑到现有的光伏通信组网方式稳定性差的问题，本发明实施例提供了一种通讯组网系统和光伏跟踪控制主系统。该技术可以应用于光伏电站通讯的过程中。为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种通讯组网系统和光伏跟踪控制主系统进行详细介绍。

参见图1所示的通讯组网系统的结构示意图；该通讯组网系统应用于光伏跟踪控制主系统；该通讯组网系统包括：后台监控装置100、服务器101、以太网链路102、环网交换机103、多芯盔甲光缆链路104、逆变室105、光伏组件阵列106和风速传感器107；

后台监控装置100、服务器101和环网交换机103通过以太网链路102依次连接；环网交换机103通过多芯盔甲光缆链路104与逆变室105连接；逆变室105分别与光伏组件阵列106和风速传感器107连接；

后台监控装置100用于监控光伏跟踪控制主系统的工作状态；服务器101用于通过后台监控装置100控制通讯组网系统；以太网链路102用于为后台监控装置100、服务器101和环网交换机103提供交互的物理通讯链路；环网交换机103用于交换服务器101和逆变室105间的通讯信息；多芯盔甲光缆链路104用于为环网交换机103和逆变室105提供交互的物理通讯链路；逆变室105用于将直流电能转换为交流电能；光伏组件阵列106用于将太阳能转换为电能；风速传感器107用于采集光伏跟踪控制主系统的风速信息。

上述光伏跟踪控制主系统是能够自动跟踪太阳光并提高总体发电量的光伏系统。

交换机是一种用于电信号转发的网络设备，其中环网交换机用于环网建设，当某一根光纤不通，可以自动跳到另一条光缆进行通讯。本发明中环网交换机与多个逆变室连接呈环状，通过采用环形组网的思路，使得整个环形通讯链路上的每个通讯节点都具有双冗余通讯物理链路，从而解决了整个通讯因某一个通讯节点故障，造成整个通讯链路故障的问题。

本发明提供了一种通讯组网系统，该通讯组网系统应用于光伏跟踪控制主系统；该通讯组网系统包括：后台监控装置、服务器、以太网链路、环网交换机、多芯盔甲光缆链路、逆变室、光伏组件阵列和风速传感器；后台监控装置用于监控光伏跟踪控制主系统的工作状态；服务器用于通过后台监控装置控制通讯组网系统；以太网链路用于为后台监控装置、服务器和环网交换机提供交互的物理通讯链路；环网交换机用于交换服务器和逆变室间的通讯信息；多芯盔甲光缆链路用于为环网交换机和逆变室提供交互的物理通讯链路；逆变室用于将直流电能转换为交流电能；光伏组件阵列用于将太阳能转换为电能；风速传感器用于采集光伏跟踪控制主系统的风速信息；该方式提高了光伏通讯组网工作稳定性，同时提高了光伏电站的能源转换效率。

参见图2所示的通讯组网系统的数据流向图；图中以通讯组网包括8个逆变室和8个光伏组件阵列为例；该通讯组网系统通过以太网链路将后台监控装置、服务器和环网交换机进行组网链接，构建环网系统与后台监控系统通讯物理链路，实现环网内各节点信息与后台监控系统交互功能。

其中，环网拓扑中通讯链路主要通过带盔甲的多芯高速光缆进行组网，通过环网交换机将环网内第一逆变室1051、第二逆变室1052、第三逆变室1053、第四逆变室1054、第五逆变室1055、第六逆变室1056、第七逆变室1057、第八逆变室1058进行链接；各逆变室与各光伏组件阵列对应连接；环网内各通讯节点逆变室与各阵列所含支架间的通讯通过有线的屏蔽双绞线进行rs485通讯；环网内各通讯节点逆变室组通过有线的电信号与风速传感器进行通讯。

其中，通讯组网系统以后台监控系统、服务器和以太网链路组成控制中心，通过各逆变室和环网交换机组成的环形网络，对环网外围各光伏阵列支架系统进行轮询。通过将需要处理数据的各逆变室进行通讯通道的扩容，可有效提高整个系统的稳定性、可靠性和通讯速率。从根源上解决光伏跟踪控制系统通讯网络稳定性差、运维难度大、可靠性低的问题。无论是现有电站还是后期新建电站，都是一种全新的组网方法，具有极强的创新性和经济效益。

图3所示为后台监控装置的结构示意图；该后台监控装置100，包括控制器100a、存储器100b、显示器100c和交互设备100d；

控制器100a分别与存储器100b、显示器100c和交互设备100d连接；

控制器100a用于控制通讯组网系统的运转；存储器100b用于存储通讯组网系统的工作数据及监控程序；显示器100c用于动态实时显示通讯组网系统的服务器101、以太网链路102、环网交换机103、多芯盔甲光缆链路104、逆变室105、光伏组件阵列106和风速传感器107的状态信息和事件信息；交互设备100d用于向通讯组网键入操作指令。

上述控制器可以通过plc(programmablelogiccontroller，可编程逻辑控制器)、fpga(field－programmablegatearray，现场可编程门阵列)、cpld(complexprogrammablelogicdevice，复杂可编程逻辑器件)、dsp(digitalsignalprocessing，数字信号处理)、单片机等芯片来实现对通讯组网的控制；上述的交互设备可以为键盘、鼠标等设备。

其中存储器主要将来自底层监测设备即：光伏组件阵列、风速传感器的一些重要报文、事件等信息进行存储，同时也存储监测后台执行软件的监控程序；显示器主要动态实时显示整个通讯组网系统中各终端的状态信息、事件信息；交互设备主要将后台运维人员下达指令进行输入操作、轮询底层监测设备，也负责召唤底层监测设备状态信息。

服务器，是整个通讯组网系统中的控制器，负责执行后台监控程序，控制环网系统中底层支架状态、角度、授时等功能。

其中，以太网链路102包括网络交换机、集线器、以太网线路；以太网线路、网络交换机和集线器依次连接；

网络交换机用于为通讯组网系统提供多个连接端口；集线器用于放大通讯组网系统的通讯信号；以太网线路用于通讯组网系统数据的专线数据传输。

以太网链路用于将来自环网交换机的光信号进行电信号的转换，为网络交换机和环网交换机提供交互的物理通讯链路。

环网交换机103包括多个光信号口和多个电信号口；光信号口和电信号口成对设置；

环网交换机，是通讯组网系统的核心单元，主要由多光信号口和多电信号口通讯模块组成，用于将来自环网系统中各逆变室高速光信号进行处理，转换成高速电信号，通过以太网链路上传给后台监控装置；也用于将来自后台监控系统下达的指令和授时指令下传给各逆变室；环网交换机至少包含两对光信号口(每对为一收一发)和一个电信号口。

多芯盔甲光缆链路104包括多芯光纤和集线器；多芯光纤与集线器相互连接；多芯光纤用于传导光信号；集线器用于放大光信号。多芯盔甲光缆链路，主要有多芯光纤、集线器组成，外皮设置有高防护盔甲，可直埋藏或露天铺设。

图4所示为逆变室的结构示意图；该逆变室105包括通讯管理机105a、逆变器105b、交流配网柜105c、直流配网柜105d和汇流箱105e；逆变器105b分别与交流配网柜105c和直流配网柜105d连接；通讯管理机105a分别与逆变器105b和汇流箱105e连接；

通讯管理机105a用于传输逆变器105b、汇流箱105e的信息数据和后台监控装置100的指令；逆变器105b用于将直流电能转换为交流电能；交流配网柜105c用于分配交流电能；直流配网柜105d用于分配直流电能；汇流箱105e用于切断电路。

通讯管理机105a包括多对光接口和多个rs485接口；光接口用于对通讯组网系统进行环形组网。

其中，逆变室为环网系统中的重要节点，是后台监控系统与阵列支架通讯的桥梁；逆变室在通讯组网系统中至少包含一个以上节点。通讯管理机用于将来自底层终端信息通讯召唤的方式进行轮询；同时也用于将来自逆变器、汇流箱的信息进行上传至后台监控装置或者将来自后台监控系统指令下传至光伏组件阵列。

通讯管理机至少包含两对光接口，该接口负责将整个环网系统通过手拉手的形式进行环形组网；通讯管理机一般至少包含8个以上rs485接口，负责将来自底层终端的监测设备通讯接口进行物理链接，如光：伏跟踪支架控制器、汇流箱。

光伏组件阵列106包括光伏组件、光伏跟踪控制器和光伏支架；光伏组件与光伏跟踪控制器固定在光伏支架上；光伏组件和光伏跟踪控制器相互连接；

光伏支架用于支撑光伏组件和光伏跟踪系统；光伏组件用于将太阳能转换为电能；光伏跟踪控制器用于根据太阳光的照射方向控制光伏组件的转向。

光伏组件阵列是通讯组网系统外底层通讯链路的监测对象，包含光伏组件、光伏跟踪控制器、光伏支架。光伏组件和光伏支架组成阵列，光伏跟踪控制器和光伏支架组成光伏跟踪控制系统，光伏跟踪控制器固定在光伏支架上；光伏跟踪支架上还装配有直流减速电机和对应的机械驱动机构及角度传感器，通过减速电机和机械驱动机构来控制支架的旋转角度，再通过角度传感器进行监测、反馈支架跟踪是否正常。

风速传感器107包括数据采集仪、rs485转换模块和风速检测装置；数据采集仪、风速检测装置和rs485转换模块依次连接；数据采集仪用于采集风速数据；风速检测装置用于根据风速数据得到风速级别数据；rs485转换模块用于将风速级别信息上传到逆变室。

其中，风速传感器和逆变室的通讯管理机通讯，用于将室外风速信息通过rs485上传给逆变室通讯管理机，经过通讯组网系统再上传给后台监控装置，后台监控装置根据控制策略实现对底层光伏阵列内的单轴跟踪系统进行控制。

通讯组网系统主要是通过以下方面来实现，具体方式如下：

(1)通过将带有光伏跟踪控制主系统的光伏电站的所有逆变室进行环形组网，确保每一个逆变室都具有双通讯通道，都预留有扩展接口，便于后期扩容。

(2)通过在通讯组系统中增加环网交换机，将各逆变室进行环形组网，为环网内各通讯节点和后台监控通讯通道提供一个高速连接的桥梁；

(3)通过新型组通讯组网的应用，可在解决光伏跟踪控制主系统通讯稳定性差的同时，进一步提升光伏跟踪控制系统通讯速率，优化通讯链路。

该通讯组网系统创新性地将环网组网方法应用在新能源发电光伏跟踪控制系统通讯组网上，可有效解决现有光伏跟踪控制系统故障率高问题，同时也为现有跟踪控制系统改造提出一种全新、可行的方案，真正做到对光伏跟踪控制系统根源上的改造、升级，该方式提高了光伏通讯组网工作稳定性，同时提高了光伏电站的能源转换效率。

本发明实施例提供一种光伏跟踪控制主系统，该主系统包括上述的通讯组网系统，还包括光伏电站。

本发明实施例提供的光伏跟踪控制主系统，与上述实施例提供的通讯组网系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本发明实施例所提供的进行通讯组网系统和光伏跟踪控制主系统的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

本发明实施例提供的通讯组网系统和光伏跟踪控制主系统，具有如下优点：

1、本发明创新性地将电站内各逆变室通过环网交换机进行环形组网，增加了个逆变室通讯通道的冗余度，降低通讯链路故障率，提升了通讯的可靠性。

2、本发明通讯组网方法具有拓扑简洁、组网施工简单、后期运维难度小的特点。

3、基于本发明的通讯组网方法应用在光伏跟踪控制主系统中，可真正做到对长寿命、高可靠、免维护的要求，为用户带来直接可观的经济效益。

4、本发明的通讯组网方法，是基于全新的通讯组网方法，将光伏跟踪控制系统内核心设备进行环形串接，增加通讯链路通道，提升通讯速率，降低通讯拥堵风险。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。