基于Labview的光伏发电数据监测系统的设计

光伏发电监测系统需要从现场获取的信息主要包括：①光伏方阵运行时的直流电流值、电压值、功率值，以及经过功率调节器以后的蓄电池充电参数。②采集风速值、光伏组件表面和周围环境的温度以及太阳的辐照度。③通过一定时期内采集的数据进行累计发电量、平均温度、平均辐照度等数值的计算。

采用与以上信息相对应的传感器和变换器对数据进行测量，温度传感器采用精密铂电阻温度传感器PT100,该传感器按照IEC751国际标准设计和制作，利用铂电阻在温度发生变化时其电阻值也发生变化的特性来测量温度，传感器元件由铂丝烧制，稳定性高，测量范围广，利用两个温度传感器可以分别对光伏组件表面温度和环境温度进行测量，将被测温度转换成(4~20)mADC二线制标准信号而远程发送。电压的测量采用四通牌ST-A系列的STCV-800电压传感器，该系列传感器广泛用于电力系统的监测，电压测试范围分别为0~1200V.直流电流的测量选用武汉仪表公司生产的HD系列高精度直流大电流传感器。其工作原理如图2所示。

图2电流传感器原理图

采用磁性比较方法，M为高导磁率材料铁芯，、为比例绕组，、分别提供给、直流电流。得到的直流磁势分别为，,由于两个磁势和方向相反，当时，即铁芯内合成磁通为零时，磁势平衡方程为，且当时，.上述说明，即使是一个数值较大的单个电流，只要有足够的匝数，便可以用较小的与之平衡，并可用表示相应的数值，数值较小，便于直接进行精密测量，且为常量不受其他量的影响，因此用磁性比较方法测量直流大电流可以达到较高的精度。同样风速、太阳辐射量等信号的测量选用与光伏发电系统相配套传感器和变换器将信号其转换为标准电信号才能送入数据调理单元。

3.2信号调理和数据采集装置

直接采集来的信号由于噪声等原因不一定能够满足采集系统的要求，为了适合数据采集设备的输入范围，由传感器生成的电信号必须经过处理。信号调理装置能够按照要求放大或者缩小电压电流范围，并对信号进行隔离滤波等处理。光伏监测系统的信号调理图如图3所示。

图3光伏监测系统的信号调理

信号调理装置SCXI(SignalConditioningExtensionforInstrumentation)由信号调理机箱、信号调理模块和信号连接端口组成。分布式信号采集系统采用模块化的方式，完成信号调理、数据采集和网络通讯的功能。分布式信号采集系统非常适合于工业现场的测试，它可以使信号调理在靠近传感器的位置进行。监测系统采用NI公司的FieldPoint模块化分布式I/O产品，利用RS485串行接口可以方便的连接到本地PC.FieldPoint内装信号调理部件，可以直接连接到传感器，具有精确可靠的16位模拟输入，可供混用与搭配的独立I/O模块能够在恶劣环境下使用。另外，FieldPoint具有将I/O功能、信号终端和通讯方式模块化的创新结构。系统设计周期短而且性能稳定，FieldPoint系统包括大量隔离模拟与数字I/O模块、接线座，以及网络接口，以便更容易地与标准开放式网络相连接[9].用户可以单独选择最合适的特定应用网络接口模块、I/O模块或信号终端类型。光伏发电监测系统选用NIFP-AI-110单端输入模块、NIFP-TC-120热电偶模块和NIFP-1001网络接口模块。