基于ATmaga8单片机的光伏发电远程电能监控系统

摘要

本发明公开了基于ATmaga8单片机的光伏发电远程电能监控系统，包含光伏发电装置以及设置在光伏发电装置上的多个用于检测光伏发电装置产生的电能相关信息的数字电能表，还包含一上位机以及与所述上位机连接的控制器，所述每个数字电能表均与上位机连接；所述光伏发电装置包含太阳能电池方阵、蓄电池、逆变器、电网、配电箱、负载、数字电能表、上位机和控制器，整个系统结构简单、设置灵活、可靠性高、运行稳定；其利用数字电能表将分布式发电装置产生的电能的有关信息采集起来，进而传输至上位机实时监察光伏发电终端状况，并且及时关注市场及电网信息动态。

权利要求

1.基于ATmaga8单片机的光伏发电远程电能监控系统，其特征在于：包含光伏发电装置以及设置在光伏发电装置上的多个用于检测光伏发电装置产生的电能相关信息的数字电能表，还包含一上位机以及与所述上位机连接的控制器，所述每个数字电能表均与上位机连接；所述光伏发电装置包含太阳能电池方阵、蓄电池、逆变器、电网、配电箱、负载、数字电能表、上位机和控制器；所述太阳能方阵与蓄电池连接，所述太阳能电池方阵、蓄电池分别通过逆变器连接电网，所述逆变器和电网分别通过配电箱与负载连接，所述控制器分别和蓄电池、逆变器、配电箱连接，用于完成并网控制、蓄电池的充放电以及配电箱内的切换。

2.根据权利要求1所述的基于ATmaga8单片机的光伏发电远程电能监控系统，其特征在于：所述负载包含直流负载和交流负载。

3.根据权利要求1所述的基于ATmaga8单片机的光伏发电远程电能监控系统，其特征在于：所述数字电能表采用丹东伊诺特电气有限公司生产的型号为PD1150—E一3J的智能单相电能表。

4.根据权利要求1所述的基于ATmaga8单片机的光伏发电远程电能监控系统，其特征在于：所述数字电能表通过USB转RS485转换器连接上位机。

5.根据权利要求1所述的基于ATmaga8单片机的光伏发电远程电能监控系统，其特征在于：所述控制器采用AVR单片机系列中的ATmega8单片机。

6.根据权利要求1所述的基于ATmaga8单片机的光伏发电远程电能监控系统，其特征在于：所述光伏发电装置产生的电能相关信息包含电压、电流、电能量、有功功率、无功功率和功率因素。

说明书

基于ATmaga8单片机的光伏发电远程电能监控系统

技术领域

[0001] 本发明属于智能监控领域，尤其涉及基于ATmaga8单片机的光伏发电远程电能监控系统。

背景技术

[0002] 随着全球能源结构的优化，太阳能作为清洁可再生新能源越来越受推崇，光伏发电更是倍受重视。光伏发电基站一般作为独立电源系统，应用于偏远地区，且运行时间较长，光伏发电技术是世界新能源的发展趋势之一，它要求更讲究系统效率、更可靠、也更经济。传统意义上的监控一般建立在近距离条件下，即近距离监控，这种方式要求配备一定的维护人员进行，花费大量的人力、物力和财力，而且随着电站规模的扩大，已经越来越不能适应现代化经济的发展。

[0003] 现如今，全世界发电中，还是以常规发电为主，常规发电有火力发电、水力发电、核能发电3种。其中，又以火力发电为主，但是火力发电会伴随着巨量不可再生的化石燃料的大规模燃烧。随着煤、石油和天然气等常规能源的消耗引起的环境污染以及大量的CO2也随之排放导致的温室效应、全球海平面上升和全球气候反常变化等环境问题，化石能源的储量有限，在不久的将来终将枯竭，因此，无论是从人类自身生存环境来看还是从能源消耗方面来看，都迫使我们寻找可再生能源替代现在的常规能源。

[0004] 近年来太阳能光伏发电系统越来越受到各个国家的重视，我国公布的相关规划提出，2015年分布式光伏发电要达到1000万千瓦，同时，明确提出鼓励在中东部地区建设与建筑结合的分布式光伏发电系统。

[0005] 因此，一种成本低、低功耗、界面简单容易操作、具有配置通用性、方便实用的光伏电源监控系统势在必行。而这种实时监控系统的广泛应用，也会在很大程度上促进国内新能源技术的进一步研究，对于能源及相关工业的发展具有非常重要的意义。

发明内容

[0006] 本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了基于ATmaga8单片机的光伏发电远程电能监控系统。

[0007] 本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：基于ATmaga8单片机的光伏发电远程电能监控系统，包含光伏发电装置以及设置在光伏发电装置上的多个用于检测光伏发电装置产生的电能相关信息的数字电能表，还包含一上位机以及与所述上位机连接的控制器，所述每个数字电能表均与上位机连接；所述光伏发电装置包含太阳能电池方阵、蓄电池、逆变器、电网、配电箱、负载、数字电能表、上位机和控制器；所述太阳能方阵与蓄电池连接，所述太阳能电池方阵、蓄电池分别通过逆变器连接电网，所述逆变器和电网分别通过配电箱与负载连接，所述控制器分别和蓄电池、逆变器、配电箱连接，用于完成并网控制、蓄电池的充放电以及配电箱内的切换。

[0008] 作为本发明基于ATmaga8单片机的光伏发电远程电能监控系统的进一步优选方案，所述负载包含直流负载和交流负载。

[0009] 作为本发明基于ATmaga8单片机的光伏发电远程电能监控系统的进一步优选方案，所述数字电能表采用丹东伊诺特电气有限公司生产的型号为PD1150—E一3J的智能单相电能表。

[0010] 作为本发明基于ATmaga8单片机的光伏发电远程电能监控系统的进一步优选方案，所述数字电能表通过USB转RS485转换器连接上位机。

[0011] 作为本发明基于ATmaga8单片机的光伏发电远程电能监控系统的进一步优选方案，所述控制器采用AVR单片机系列中的ATmega8单片机。

[0012] 作为本发明基于ATmaga8单片机的光伏发电远程电能监控系统的进一步优选方案，所述光伏发电装置产生的电能相关信息包含电压、电流、电能量、有功功率、无功功率和功率因素。

[0013] 本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、本发明基于ATmaga8单片机的光伏发电远程电能监控系统，整个系统结构简单、设置灵活、可靠性高、运行稳定；其利用数字电能表将分布式发电装置产生的电能的有关信息：
电压、电流、电能量、有功功率、无功功率、功率因素等采集起来，进而传输至上位机实时监察光伏发电终端状况，并且及时关注市场及电网信息动态。

[0014] 2、本发明采用丹东伊诺特电气有限公司生产的型号为PD1150—E一3J的智能单相电能表，其产品具有精度高，可靠性强，寿命长，体积小等优点，是一种具有可编程测量、显示、数字通讯和电能脉冲、变送输出等功能的多功能电力仪表，能够完成电量测量、电能计量、数据显示、采集及传输，采用网络型连接方式将多个电能表连在一起，并通过USB转RS485转换器连接至上位机；3、本发明采用AVR单片机系列中的ATmega8单片机，其在AT90的基础上，增加了更多的接口功能，而且性能更稳定，省电、灵活性强、抗干扰性高。

附图说明

[0015] 图1是本发明的系统结构原理图。

具体实施方式

[0016] 下面对本发明的技术方案做进一步的详细说明：如图1所示，基于ATmaga8单片机的光伏发电远程电能监控系统，包含光伏发电装置以及设置在光伏发电装置上的多个用于检测光伏发电装置产生的电能相关信息的数字电能表，还包含一上位机以及与所述上位机连接的控制器，所述每个数字电能表均与上位机连接；所述光伏发电装置包含太阳能电池方阵、蓄电池、逆变器、电网、配电箱、负载、数字电能表、上位机和控制器；其中，所述负载包含直流负载和交流负载；所述太阳能方阵与蓄电池连接，所述太阳能电池方阵、蓄电池分别通过逆变器连接电网，所述逆变器和电网分别通过配电箱与负载连接，所述控制器分别和蓄电池、逆变器、配电箱连接，用于完成并网控制、蓄电池的充放电以及配电箱内的切换。

[0017] 本发明利用数字电能表或者相应的电能传感器将分布式发电装置产生的电能的有关信息(电压、电流、电能量、有功功率、无功功率、功率因素等)采集起来，通过485通讯或者电力载波技术送至上位机，在上位机运行着整个系统的控制显示界面，实时监察终端状况，并且及时关注市场及电网信息动态，当用户需要将多余的电能卖给电网公司时，发送一个变压器并网控制命令，该命令通过无线模块将指令传输至控制器，接受上位机命令并进行指令下达，从而实现光伏发电的并网控制，同时若用户自己生产的电能不能满足自身需求时还可以从电网上进行购买，此时上位机根据所需求的电能值及相关信息通过无线模块向单片机发送相关指令，进而控制变压器与电网联通进行电能输入，并通过远程发布可实现在任意时间、任意地点的电能监控。

[0018] 所述数字电能表采用丹东伊诺特电气有限公司生产的型号为PD1150—E一3J的智能单相电能表。系统中涉及到的电能信号主要有：电压、电流、电能量、有功功率、无功功率、功率因素等，对整个系统来说，前端的计量采集设备是数据采集的第一单元，是最底层的数据采集终端，也是整个系统的前端设备，本系统选用数字式电能表，具体选取的电能表是丹东伊诺特电气有限公司生产的型号为PD1150—E一 3J的智能单相电能表，该系列电能表采用先进的电能计量芯片，结合机械式计度器的优点设计而成；产品具有精度高，可靠性强，寿命长，体积小等优点，是一种具有可编程测量、显示、数字通讯和电能脉冲、变送输出等功能的多功能电力仪表，能够完成电量测量、电能计量、数据显示、采集及传输，采用网络型连接方式将多个电能表连在一起，并通过USB转RS485/RS232转换器连接至上位机。

[0019] 所述控制器采用AVR单片机系列中的ATmega8单片机。它继承了AT90所具有的一些特点，而且在AT90的基础上，增加了更多的接口功能，而且性能更稳定，省电、灵活性强、抗干扰性高。ATmega8在片内集成了容量比较大的数据存储器、非易失性程序和工作存储器，是一款采用低功耗CMOS工艺生产的基于RISC结构的8位单片机。

[0020] 综上所述，本发明基于ATmaga8单片机的光伏发电远程电能监控系统，整个系统结构简单、设置灵活、可靠性高、运行稳定；其利用数字电能表将分布式发电装置产生的电能的有关信息(电压、电流、电能量、有功功率、无功功率、功率因素等)采集起来，进而传输至上位机实时监察光伏发电终端状况，并且及时关注市场及电网信息动态。

[0021] 本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

[0022] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。