[实用新型]一种户用屋顶光伏层次化管理系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及ZigBee和GPRS无线通信技术、LabVIEW虚拟仪器技术，尤其涉及基于以上技术的户用屋顶光伏管理系统，用于集中分布、多点接入的小区或农村户用屋顶光伏项目的监测和管理。

背景技术

随着分布式光伏发电技术的发展，户用屋顶光伏项目正逐步走入千家万户，特别是在某些房屋集中的城市小区或农村，越来越多的家庭开始选择使用屋顶光伏作为家庭用电的辅助甚至主要供电设施。大规模的分布式屋顶光伏的接入给电网公司的管理带来了困难和挑战，因此，有必要针对这种情况下的光伏项目进行集中式的监测和管理，以提高家庭供电的安全性和可靠性。

目前已有的光伏监控系统大多是针对大型光伏电站的近距离监控，与上位机之间通过总线进行串口通信传输数据，传输距离短，网络结构简单。这种监控系统以监测功能为主，其监测指标繁多、监测数据量大，且需要专门的服务器进行数据的存储和上报，造成系统维护困难、运营成本高。因此，现有的光伏监控系统并不适用于大规模户用屋顶光伏项目的管理。

采用ZigBee技术与GPRS技术相结合的无线数据传输方式，在许多领域得到了应用，例如污水处理过程监控系统、城市路灯照明的管理系统、远程无线抄表系统等方面，其技术较为成熟，且十分适合应用在户用屋顶光伏管理系统中，但目前尚未有这方面的研究成果或专利。

现有的光伏监控系统主要注重对电能指标的采集和电能质量的计算方面，其上位机软件主要实现显示和存储功能，对于大规模的户用屋顶光伏接入电网，户与户之间的协调和调度、电网故障或用户侧故障的及时发现和投切等控制功能的实现尤为重要，目前还缺乏具有上述功能的光伏管理系统。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适用于集中分布、多点接入的户用屋顶光伏的管理系统，该系统能够提供近距离的无线通信以及远距离的数据传输，实现对各区域、各家庭的层次化监测和管理，确保供电的安全性和可靠性。

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种户用屋顶光伏层次化管理系统，该系统由用户监控终端、区域监控子站、远程管理中心三个层次组成。用户监控终端与区域监控子站间通过ZigBee网络进行通信，实现监控数据的上传和控制指令的接收；区域监控子站与远程控制中心间通过GPRS网络进行通信，实现区域数据的发送和控制指令的接收；远程控制中心通过LabVIEW管理界面实现对区域内系统运行状况的监测和管理。

用户监控终端包括用户端监控设备和ZigBee无线通信模块，用户端监控设备采集逆变器和蓄电池的电压、电流、电量、温度等信息，将其显示给用户并将这些数据整理通过ZigBee无线通信模块上传到区域监控子站；同时，ZigBee无线通信模块接收区域监控子站传达的指令，并通过用户端监控设备控制屋顶光伏设备的工作。

区域监控子站包括ZigBee网络协调器、MCU、环境检测传感器、GPRS模块，ZigBee网络协调理器负责接收区域内各用户监控终端传来的数据以及区域内ZigBee网络的组建和维护，环境检测传感器负责对区域内日照、温度等天气情况的监测， MCU负责对需要发送给远程管理中心的数据进行格式转换并发送给GPRS模块，GPRS模块负责给远程管理中心发送数据并接收来自远程控制中心的控制指令。远程控制中心包括控制计算机和web服务器，利用由LabVIEW软件开发的管理界面对区域监控子站上报的数据进行显示和存储，管理人员通过管理界面发送控制指令给区域监控子站，同时建立数据库对用户数据进行存储和管理，通过web服务器将数据上传上级管理单位。

上述的用户端监控设备包括数据采集器、串口通信电路、MCU、显示屏、控制按键、电源模块。

上述的LabVIEW管理界面包括系统启动界面、系统主控界面、系统设置界面、实时显示界面、历史数据界面、故障报警界面。

上述的服务器数据库采用关系数据库与内存数据库相结合的方式，对各区域、各用户的信息进行分层次的存储，方便本地管理中心和上级管理单位对数据的查询和调用。

本实用新型的有益效果在于：用户监控终端采用ZigBee无线通信方式进行采集数据的上报和控制信号的接收，只需对现有的用户端监控设备加装ZigBee无线通信模块，改造成本低，避免了布线的繁琐，且该技术具有网络容量大、安全性高、功耗小等优点，特别适合于集中分布、多点接入的户用屋顶光伏项目。

区域监控子站不仅具有通信信号的转换作用，更重要的是实现了区域内ZigBee无线网络的组建和管理，方便远程管理中心对各个区域进行整体的监测和管理。