專利名稱：光伏電站衛(wèi)星遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控，尤其是光伏電站的衛(wèi)星遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光伏電站的信息反饋和設(shè)備的日常維護(hù)是用戶和制造商都十分關(guān)心的問(wèn)題。由于光伏電站絕大多數(shù)處于人跡稀少、條件惡劣的偏遠(yuǎn)地區(qū)，對(duì)于這些電站的運(yùn)行狀況只能通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控。目前，對(duì)光伏電站數(shù)據(jù)的監(jiān)控主要通過(guò)MODEM撥號(hào)、基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、基于INTERNET網(wǎng)絡(luò)或電纜傳輸?shù)仁侄?。其具體例子如中國(guó)專利號(hào)03207718.1《太陽(yáng)能電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)》，它公開(kāi)了一種利用MODEM撥號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的系統(tǒng)。但是，由于我國(guó)很大一部分的光伏電站建設(shè)在邊遠(yuǎn)地區(qū)、絕大多數(shù)是相當(dāng)分散的獨(dú)立電站。那些地區(qū)的電站安裝地點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施比較差，有些安裝地點(diǎn)甚至沒(méi)有固定的電話網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)或INTERNET網(wǎng)絡(luò)，因此，采集到的電站運(yùn)行數(shù)據(jù)無(wú)法傳遞給診斷工程師，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、在線監(jiān)視控制，給光伏電站的管理造成極大的不便。為此，需要采用一種無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)，即利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行這種遠(yuǎn)程監(jiān)控，使監(jiān)控不受地形、傳輸距離的影響。目前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)類(lèi)似無(wú)線監(jiān)控光伏電站的相關(guān)技術(shù)說(shuō)明或報(bào)道，也尚未收集到國(guó)內(nèi)外類(lèi)似的資料。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)對(duì)光伏電站遠(yuǎn)程監(jiān)控的限制，本發(fā)明的目的在于提供一種光伏電站衛(wèi)星遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，利用覆蓋全國(guó)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以及航天遙測(cè)、遙控、遙監(jiān)技術(shù)，監(jiān)測(cè)位于全國(guó)范圍內(nèi)的太陽(yáng)能光伏電站的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)量，通過(guò)遠(yuǎn)程通信——衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)到達(dá)數(shù)據(jù)主站，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后送給光伏電站的管理者，形成天地一體化的太陽(yáng)能光伏電站管理模式。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供一種光伏電站衛(wèi)星遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括安裝于遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的主站通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器同安裝于太陽(yáng)能光伏電站的遠(yuǎn)端站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器為安裝于通信衛(wèi)星上的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器，它包括業(yè)務(wù)信道，其中，上行信道是主站到遠(yuǎn)端站方向的通信鏈路；下行信道是遠(yuǎn)端站到主站方向的通信鏈路。主站通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器向遠(yuǎn)端站發(fā)送遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的設(shè)置和指令、接收衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)的遠(yuǎn)端站的數(shù)據(jù)信號(hào)。遠(yuǎn)端站用于對(duì)光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集，由主站控制，將采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)天線發(fā)射，經(jīng)由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的業(yè)務(wù)信道傳送到主站，由主站的網(wǎng)管計(jì)算機(jī)處理后提供遠(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)的處理，并將處理結(jié)果送發(fā)有關(guān)部門(mén)。
上述主站包括主站天線，用于接收和發(fā)送信號(hào)，通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器同遠(yuǎn)端站交換信息。室外射頻單元，同主站天線連接，它包括低噪聲放大器和射頻收發(fā)單元；其中，低噪聲放大器用于對(duì)天線接收信號(hào)的放大；射頻收發(fā)單元包括固態(tài)功放、上、下變頻器、頻率源、電源及監(jiān)測(cè)控制器，用于實(shí)現(xiàn)中頻信號(hào)和射頻信號(hào)之間的頻率、電平轉(zhuǎn)換。中頻合路器，將導(dǎo)頻發(fā)射機(jī)和數(shù)字衛(wèi)星調(diào)制器的信號(hào)合成后輸出至室外射頻單元。導(dǎo)頻接收機(jī)，包括中頻單元和監(jiān)控單元，用于接收導(dǎo)頻信號(hào)，糾正由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器頻率穩(wěn)定度和衛(wèi)星攝動(dòng)造成的頻率偏差。中頻分路器將室外射頻單元輸出的一路合成信號(hào)分離出多路獨(dú)立信號(hào)。數(shù)字衛(wèi)星調(diào)制器，用以調(diào)制主站發(fā)送的信息。它包括中頻單元將基帶信號(hào)調(diào)制在中頻信號(hào)上輸出給室外射頻單元；基帶處理單元對(duì)數(shù)據(jù)接口單元送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼；監(jiān)控單元通過(guò)監(jiān)控串口處理頻率電平等監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)；數(shù)據(jù)接口單元通過(guò)數(shù)據(jù)串口處理主站指令數(shù)據(jù)。數(shù)字衛(wèi)星調(diào)制器將主站所要發(fā)送的數(shù)據(jù)信息按HDLC的幀結(jié)構(gòu)組成64Kb/s的同步數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流經(jīng)擾碼、差分編碼、卷積編碼、匹配濾波，然后調(diào)制在中頻信號(hào)上經(jīng)中頻合路器輸出給室外射頻單元，由主站天線發(fā)射，經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)遠(yuǎn)端站。數(shù)字衛(wèi)星解調(diào)器，用以解調(diào)遠(yuǎn)端站發(fā)送的信息，它包括中頻單元將輸入的中頻信號(hào)經(jīng)下變頻后輸出基帶信號(hào)；基帶處理單元對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和信道譯碼；監(jiān)控單元通過(guò)監(jiān)控串口處理頻率電平等監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)；數(shù)據(jù)接口單元通過(guò)數(shù)據(jù)串口處理遠(yuǎn)端業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。室外射頻單元下變頻器輸出的中頻信號(hào)經(jīng)導(dǎo)頻接收機(jī)校準(zhǔn)頻偏后輸入數(shù)字衛(wèi)星解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)、糾錯(cuò)譯碼、差分譯碼、解擾、解幀處理后，還原出遠(yuǎn)端站發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出給網(wǎng)管計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。網(wǎng)管計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，用于監(jiān)測(cè)各個(gè)遠(yuǎn)端站的工作狀態(tài)，對(duì)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)處理、將有關(guān)數(shù)據(jù)提供遠(yuǎn)程監(jiān)控中心分送有關(guān)管理部門(mén)處理、通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接受用戶查詢、向診斷工程師提供光伏電站的目前運(yùn)行狀況；其公務(wù)信道用于設(shè)置各遠(yuǎn)端站的工作模式和所使用的業(yè)務(wù)信道。GPS接收機(jī)，由天線單元和接收單元組成，用于提供標(biāo)準(zhǔn)GPS時(shí)鐘，對(duì)主站的系統(tǒng)進(jìn)行同步校時(shí)；GPS接收機(jī)接收來(lái)自主站天線的信號(hào)，經(jīng)變頻、放大、濾波處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS信號(hào)的跟蹤、鎖定、測(cè)量，提供所計(jì)算位置的數(shù)據(jù)信息和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘。遠(yuǎn)端站設(shè)備，用于監(jiān)測(cè)上行信號(hào)的信噪比和主站上行功率控制。它包括調(diào)制器中頻單元、解調(diào)器中頻單元、調(diào)制器基帶處理單元、解調(diào)器基帶處理單元、監(jiān)控單元、數(shù)據(jù)接口單元組成。其中，調(diào)制器中頻單元對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行組幀、編碼、匹配濾波，然后調(diào)制在中頻信號(hào)上，并輸出給室外射頻單元中的上變頻器；解調(diào)器中頻單元將室外射頻單元中下變頻器輸出的L頻段中頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、譯碼、解幀，還原出主站發(fā)送給該遠(yuǎn)端站的各種信息。接口，包括同公眾電信網(wǎng)或?qū)Ｓ猛ㄐ啪€路連接的接口，提供用戶進(jìn)入主站的數(shù)據(jù)庫(kù)。
上述遠(yuǎn)端站包括遠(yuǎn)端站天線，用于接收和發(fā)送信號(hào)，通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器同主站交換信息。電源控制器數(shù)據(jù)采集模塊，用于對(duì)光伏電站直流電池電壓、光伏陣列電流、蓄電池充電電流、直流負(fù)載電流等模擬監(jiān)測(cè)量進(jìn)行數(shù)據(jù)變換，并進(jìn)行安時(shí)數(shù)、控制器溫度和故障記錄。蓄電池?cái)?shù)據(jù)采集模塊，用電池巡檢儀采集光伏電站蓄電池單體電壓以及電池總電壓和環(huán)境溫度，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。逆變器數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集光伏電站交流輸出電壓、交流輸出電流、交流輸出頻率和交流輸出功率。數(shù)據(jù)集成模塊，通過(guò)串行通訊線與上述三個(gè)采集單元通訊得到數(shù)據(jù)，并通過(guò)液晶顯示；響應(yīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的查詢，將得到的上述數(shù)據(jù)通過(guò)遠(yuǎn)端站天線和下行信道發(fā)送給衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，再轉(zhuǎn)發(fā)主站。
本發(fā)明光伏電站衛(wèi)星遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由于通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器實(shí)現(xiàn)主站對(duì)遠(yuǎn)端站的控制和數(shù)據(jù)交換，因此，具有不受地形、傳輸距離等的影響，尤其是解決了無(wú)固定電話網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)或INTERNET網(wǎng)絡(luò)地區(qū)的光伏電站遠(yuǎn)程控制問(wèn)題，使診斷工程師能獲得偏遠(yuǎn)、條件惡劣地區(qū)的光伏電站數(shù)據(jù)，因此，達(dá)到了實(shí)時(shí)、在線監(jiān)視控制光伏電站、對(duì)國(guó)有資產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)管的有益效果。
本發(fā)明遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)還可以廣泛的應(yīng)用于能源、氣象、海洋、林業(yè)等需要進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的領(lǐng)域。


圖1是本發(fā)明光伏電站衛(wèi)星遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)框圖；圖2是本發(fā)明光伏電站衛(wèi)星遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中主站的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是本發(fā)明光伏電站衛(wèi)星遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中遠(yuǎn)端站的結(jié)構(gòu)框圖；具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明光伏電站衛(wèi)星遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)框圖。
如圖所示，該系統(tǒng)包括安裝于遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的主站2通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器1同安裝于太陽(yáng)能光伏電站的遠(yuǎn)端站3進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。其中，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器1為安裝于鑫諾一號(hào)衛(wèi)星上的ku頻段信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器，用于主站2和遠(yuǎn)端站3之間的數(shù)據(jù)交換，它包括業(yè)務(wù)信道，其中上行信道是主站2到遠(yuǎn)端站3方向的通信鏈路；下行信道是遠(yuǎn)端站3到主站2方向的通信鏈路。衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器由接收機(jī)、輸入多工器、步進(jìn)衰減器、固態(tài)放大器、行波管放大器和輸出多工器組成，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)。主站2是衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通信、管理的樞紐，它通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器1向遠(yuǎn)端站3發(fā)送遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的設(shè)置和指令等信息、接收衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器1轉(zhuǎn)發(fā)的遠(yuǎn)端站3的數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)端站3，用于對(duì)光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集，將采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)天線發(fā)射。遠(yuǎn)端站3在主站2的控制下，通過(guò)業(yè)務(wù)信道將數(shù)據(jù)采集終端采集的數(shù)據(jù)信息經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器1傳送到主站2，由主站的網(wǎng)管計(jì)算機(jī)處理提供遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。
圖2是本發(fā)明光伏電站衛(wèi)星遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中主站的結(jié)構(gòu)框圖。
如圖所示，它包括主站天線201，采用口徑3.7m的環(huán)焦天線，用于接收和發(fā)送信號(hào)，通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器1同遠(yuǎn)端站3交換信息。
室外射頻單元202，同主站天線201連接，是一種ku波段的射頻設(shè)備，由低噪聲放大器和射頻收發(fā)單元組成(圖中未示出)。低噪聲放大器是一個(gè)獨(dú)立部件，用于對(duì)天線接收信號(hào)的放大，它安裝在天線饋源上。射頻收發(fā)單元包括固態(tài)功放、上下變頻器、頻率源、電源及監(jiān)測(cè)控制器，用于實(shí)現(xiàn)中頻信號(hào)和射頻信號(hào)之間的頻率、電平轉(zhuǎn)換。射頻收發(fā)單元的各部件組成一個(gè)封閉式整體，安裝在天線背架上，由于安裝在室外，因此能在高溫、低溫、潮濕、降雨、腐蝕等惡劣的室外環(huán)境中長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。
中頻合路器203，將導(dǎo)頻發(fā)射機(jī)204a和數(shù)字衛(wèi)星調(diào)制器207的信號(hào)合成后輸出至室外射頻單元202。
導(dǎo)頻接收機(jī)204b，由中頻單元、監(jiān)控單元兩部分組成(圖中未示出)，用于接收導(dǎo)頻信號(hào)，糾正由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器頻率穩(wěn)定度和衛(wèi)星攝動(dòng)造成的頻率偏差。導(dǎo)頻是一個(gè)不加調(diào)制的單頻信號(hào)。導(dǎo)頻信號(hào)由主站發(fā)射，導(dǎo)頻接收機(jī)通過(guò)接收導(dǎo)頻信號(hào)，糾正由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器頻率穩(wěn)定度和衛(wèi)星攝動(dòng)造成的頻率偏差(約為±30KHz)，以減小遠(yuǎn)端站信號(hào)在主站解調(diào)器入口處的頻率偏移(減小到±3KHz以內(nèi))，從而可以大大縮短主站解調(diào)器的信號(hào)捕獲時(shí)間，提高信道的利用率。導(dǎo)頻可以設(shè)置在轉(zhuǎn)發(fā)器36MHz帶寬中的任意頻點(diǎn)(頻率步級(jí)為50KHz)。本實(shí)施例中，導(dǎo)頻接收機(jī)的輸出標(biāo)稱中頻為70MHz，通道帶寬為±2MHz。主站配置2臺(tái)導(dǎo)頻接收機(jī)，互為備分，其切換由主站設(shè)備監(jiān)控計(jì)算機(jī)控制。
中頻分路器205，將室外射頻單元202輸出的一路合成信號(hào)分離出多路獨(dú)立信號(hào)。
數(shù)字衛(wèi)星調(diào)制器206，用以向遠(yuǎn)端站發(fā)送信息。它包括中頻單元，用于將基帶信號(hào)調(diào)制在適當(dāng)?shù)闹蓄l信號(hào)上輸出給室外射頻單元；基帶處理單元，用于對(duì)數(shù)據(jù)接口單元送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼；監(jiān)控單元，通過(guò)監(jiān)控串口處理頻率電平等監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)；數(shù)據(jù)接口單元，通過(guò)數(shù)據(jù)串口處理主站指令數(shù)據(jù)(圖中未示出)。數(shù)字衛(wèi)星調(diào)制器206將主站所要發(fā)送的數(shù)據(jù)信息按HDLC的幀結(jié)構(gòu)組成64Kb/s的同步數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流經(jīng)擾碼、差分編碼、卷積編碼、匹配濾波，然后調(diào)制在適當(dāng)?shù)闹蓄l信號(hào)上經(jīng)中頻合路器203輸出給室外射頻單元202，由主站天線201發(fā)射給衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器1。中頻信號(hào)可以設(shè)置在70±18MHz范圍內(nèi)的任意頻點(diǎn)(頻率步級(jí)為2.5KHz)。主站發(fā)送數(shù)據(jù)信息采用TDM方式，信息包中包含接收遠(yuǎn)端站的地址，各個(gè)遠(yuǎn)端站只接收與自身地址相符合的信息。本發(fā)明實(shí)施例中，主站配置3臺(tái)數(shù)字衛(wèi)星調(diào)制器1臺(tái)用于發(fā)射導(dǎo)頻信號(hào)，1臺(tái)用于傳送前向公務(wù)信道信息，1臺(tái)用作備份。
數(shù)字衛(wèi)星解調(diào)器207，用以解調(diào)遠(yuǎn)端站發(fā)送的信息，它包括中頻單元，用于將輸入的中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)下變頻后輸出基帶信號(hào)；基帶處理單元，用于對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和信道譯碼；監(jiān)控單元，通過(guò)監(jiān)控串口處理頻率電平等監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)；數(shù)據(jù)接口單元，通過(guò)數(shù)據(jù)串口處理遠(yuǎn)端業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)(圖中未示出)。室外射頻單元下變頻器輸出的中頻信號(hào)經(jīng)導(dǎo)頻接收機(jī)校準(zhǔn)頻偏后輸入數(shù)字衛(wèi)星解調(diào)器，然后在解調(diào)器內(nèi)進(jìn)行解調(diào)、糾錯(cuò)譯碼、差分譯碼、解擾、解幀處理后，還原出遠(yuǎn)端站發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出給主站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。本發(fā)明實(shí)施例中，主站配置12臺(tái)數(shù)字衛(wèi)星解調(diào)器，1臺(tái)用于接收反向公務(wù)信道，10臺(tái)用于接收業(yè)務(wù)信道，1臺(tái)用作備份。
網(wǎng)管計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備208，用于監(jiān)測(cè)各個(gè)遠(yuǎn)端站的工作狀態(tài)，對(duì)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)處理、將有關(guān)數(shù)據(jù)提供遠(yuǎn)程監(jiān)控中心分送有關(guān)管理部門(mén)處理、通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接受用戶查詢、向診斷工程師提供光伏電站的目前運(yùn)行狀況。其公務(wù)信道用于設(shè)置各遠(yuǎn)端站的工作模式和所使用的業(yè)務(wù)信道，本發(fā)明實(shí)施例中，可以提供1條公務(wù)信道和10條業(yè)務(wù)信道，如果今后業(yè)務(wù)量增加，需要擴(kuò)充系統(tǒng)容量，可以通過(guò)增加主站數(shù)字衛(wèi)星調(diào)制器和數(shù)字衛(wèi)星解調(diào)器的數(shù)量來(lái)增加公務(wù)信道和業(yè)務(wù)信道的數(shù)量。
GPS接收機(jī)209，由天線單元和接收單元組成(圖中未示出)，用于提供標(biāo)準(zhǔn)GPS時(shí)鐘，對(duì)主站系統(tǒng)進(jìn)行同步校時(shí)。GPS接收機(jī)接收來(lái)自主站天線201的信號(hào)，經(jīng)過(guò)變頻、放大、濾波等一系列處理過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS信號(hào)的跟蹤、鎖定、測(cè)量，提供所計(jì)算位置的數(shù)據(jù)信息和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘。
遠(yuǎn)端站設(shè)備210，由調(diào)制器中頻單元、解調(diào)器中頻單元、調(diào)制器基帶處理單元、解調(diào)器基帶處理單元、監(jiān)控單元、數(shù)據(jù)接口單元組成(圖中未示出)。用于監(jiān)測(cè)上行信號(hào)的信噪比和主站上行功率控制。調(diào)制器中頻單元對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行組幀、編碼、匹配濾波，然后調(diào)制在L頻段中頻信號(hào)上，并輸出給室外射頻單元202中的上變頻器(UCB)。解調(diào)器中頻單元將室外射頻單元202中下變頻器(LNB)輸出的L頻段中頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、譯碼、解幀，還原出主站發(fā)送給該遠(yuǎn)端站的各種信息。
接口211，包括同公眾電信網(wǎng)或?qū)Ｓ猛ㄐ啪€路連接的接口，提供用戶進(jìn)入主站2數(shù)據(jù)庫(kù)中，獲取其需要采集的數(shù)據(jù)信息；為了保證主站運(yùn)行的可靠性，導(dǎo)頻接收機(jī)、數(shù)字衛(wèi)星調(diào)制器、數(shù)字衛(wèi)星解調(diào)器、網(wǎng)管計(jì)算機(jī)等均配置備份。
圖3是本發(fā)明光伏電站衛(wèi)星遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中遠(yuǎn)端站的結(jié)構(gòu)框圖。
如圖所示，它包括遠(yuǎn)端站天線301，采用口徑3.7m的環(huán)焦天線，用于接收和發(fā)送信號(hào)，通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器1同主站2交換信息。
電源控制器數(shù)據(jù)采集模塊302，用于對(duì)光伏電站直流電池電壓、光伏陣列電流、蓄電池充電電流、直流負(fù)載電流等模擬監(jiān)測(cè)量進(jìn)行數(shù)據(jù)變換，并進(jìn)行安時(shí)數(shù)、控制器溫度和故障記錄。電池電壓通過(guò)分壓，電流通過(guò)霍爾元件將直流電流轉(zhuǎn)化為弱信號(hào)的直流電壓，然后進(jìn)入A/D電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
蓄電池?cái)?shù)據(jù)采集模塊303，用電池巡檢儀采集光伏電站蓄電池單體電壓以及電池總電壓和環(huán)境溫度。其中，電壓通過(guò)多路選擇開(kāi)關(guān)4051、線性光耦74LS595依次采集，溫度通過(guò)溫度傳感器TMP36轉(zhuǎn)換成電壓，然后進(jìn)入A/D電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。本實(shí)施例中，A/D電路選用TLC549，CPU選用INTEL 8位單片機(jī)。
逆變器數(shù)據(jù)采集模塊304，采用圣斯?fàn)栯娏孔兯推鰿E-AJ4采樣得到光伏電站交流輸出電壓、交流輸出電流、交流輸出頻率、交流輸出功率。
數(shù)據(jù)集成模塊305，一方面通過(guò)RS485串行通訊線與上述三個(gè)采集單元通訊得到數(shù)據(jù)，并通過(guò)點(diǎn)陣為128*64的液晶顯示；另一方面響應(yīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器1的查詢，將得到的上述數(shù)據(jù)通過(guò)RS232串行通訊，由遠(yuǎn)端站天線301通過(guò)下行信道發(fā)送給衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器1，再由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器1發(fā)送主站2。
如上所述，本發(fā)明由于通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器實(shí)現(xiàn)主站對(duì)遠(yuǎn)端站的控制和數(shù)據(jù)交換，因而，不受地形、氣候、傳輸距離等的影響，對(duì)光伏電站的工作狀況進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。
權(quán)利要求
1.一種光伏電站衛(wèi)星遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，該裝置包括安裝于遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的主站[2]通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器[1]同安裝于太陽(yáng)能光伏電站的遠(yuǎn)端站[3]進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器[1]為安裝于通信衛(wèi)星上的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器，它包括業(yè)務(wù)信道，其中，上行信道是主站[2]到遠(yuǎn)端站[3]方向的通信鏈路；下行信道是遠(yuǎn)端站[3]到主站[2]方向的通信鏈路；主站[2]通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器[1]向遠(yuǎn)端站[3]發(fā)送遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的設(shè)置和指令、接收衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器[1]轉(zhuǎn)發(fā)的遠(yuǎn)端站[3]的數(shù)據(jù)信號(hào)；遠(yuǎn)端站[3]用于對(duì)光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集，由主站[2]控制，將采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)天線發(fā)射，經(jīng)由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器[1]的業(yè)務(wù)信道傳送到主站[2]，由主站[2]的網(wǎng)管計(jì)算機(jī)處理后提供遠(yuǎn)程監(jiān)控中心；所述的主站[2]包括主站天線[201]，用于接收和發(fā)送信號(hào)，通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器[1]同遠(yuǎn)端站[3]交換信息；室外射頻單元[202]，同主站天線[201]連接，它包括低噪聲放大器和射頻收發(fā)單元；其中，低噪聲放大器用于對(duì)天線接收信號(hào)的放大；射頻收發(fā)單元包括固態(tài)功放、上、下變頻器、頻率源、電源及監(jiān)測(cè)控制器，用于實(shí)現(xiàn)中頻信號(hào)和射頻信號(hào)之間的頻率、電平轉(zhuǎn)換；中頻合路器[203]，將導(dǎo)頻發(fā)射機(jī)[204a]和數(shù)字衛(wèi)星調(diào)制器[207]的信號(hào)合成后輸出至室外射頻單元[202]；導(dǎo)頻接收機(jī)[204b]，包括中頻單元和監(jiān)控單元，用于接收導(dǎo)頻信號(hào)，糾正由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器頻率穩(wěn)定度和衛(wèi)星攝動(dòng)造成的頻率偏差；中頻分路器[205]，將室外射頻單元[202]輸出的一路合成信號(hào)分離出多路獨(dú)立信號(hào)；數(shù)字衛(wèi)星調(diào)制器[206]，用以調(diào)制主站[2]發(fā)送的信息；它包括中頻單元將基帶信號(hào)調(diào)制在中頻信號(hào)上輸出給室外射頻單元[202]；基帶處理單元對(duì)數(shù)據(jù)接口單元送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼；監(jiān)控單元通過(guò)監(jiān)控串口處理頻率電平等監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)；數(shù)據(jù)接口單元通過(guò)數(shù)據(jù)串口處理主站指令數(shù)據(jù)；數(shù)字衛(wèi)星調(diào)制器[206]將主站所要發(fā)送的數(shù)據(jù)信息按HDLC的幀結(jié)構(gòu)組成64Kb/s的同步數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流經(jīng)擾碼、差分編碼、卷積編碼、匹配濾波，然后調(diào)制在中頻信號(hào)上經(jīng)中頻合路器[203]輸出給室外射頻單元[202]，由主站天線[201]發(fā)射，經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器[1]轉(zhuǎn)發(fā)遠(yuǎn)端站[3]；數(shù)字衛(wèi)星解調(diào)器[207]，用以解調(diào)遠(yuǎn)端站[3]發(fā)送的信息，它包括中頻單元將輸入的中頻信號(hào)經(jīng)下變頻后輸出基帶信號(hào)；基帶處理單元對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和信道譯碼；監(jiān)控單元通過(guò)監(jiān)控串口處理頻率電平等監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)；數(shù)據(jù)接口單元通過(guò)數(shù)據(jù)串口處理遠(yuǎn)端站業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；室外射頻單元下變頻器輸出的中頻信號(hào)經(jīng)導(dǎo)頻接收機(jī)校準(zhǔn)頻偏后輸入數(shù)字衛(wèi)星解調(diào)器[207]進(jìn)行解調(diào)、糾錯(cuò)譯碼、差分譯碼、解擾、解幀處理后，還原出遠(yuǎn)端站[3]發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出給網(wǎng)管計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備[208]；網(wǎng)管計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備[208]，用于監(jiān)測(cè)各個(gè)遠(yuǎn)端站的工作狀態(tài)，對(duì)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)處理、將有關(guān)數(shù)據(jù)提供遠(yuǎn)程監(jiān)控中心；其公務(wù)信道用于設(shè)置各遠(yuǎn)端站的工作模式和所使用的業(yè)務(wù)信道；GPS接收機(jī)[209]，由天線單元和接收單元組成，用于提供標(biāo)準(zhǔn)GPS時(shí)鐘，對(duì)主站的系統(tǒng)進(jìn)行同步校時(shí)；GPS接收機(jī)接收來(lái)自主站天線[201]的信號(hào)，經(jīng)變頻、放大、濾波處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS信號(hào)的跟蹤、鎖定、測(cè)量，提供所計(jì)算位置的數(shù)據(jù)信息和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘；遠(yuǎn)端站設(shè)備[210]，用于監(jiān)測(cè)上行信號(hào)的信噪比和主站上行功率控制；它包括調(diào)制器中頻單元、解調(diào)器中頻單元、調(diào)制器基帶處理單元、解調(diào)器基帶處理單元、監(jiān)控單元、數(shù)據(jù)接口單元；其中，調(diào)制器中頻單元對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行組幀、編碼、匹配濾波，然后調(diào)制在中頻信號(hào)上，并輸出給室外射頻單元[202]中的上變頻器；解調(diào)器中頻單元將室外射頻單元[202]中下變頻器輸出的L頻段中頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、譯碼、解幀，還原出主站發(fā)送給該遠(yuǎn)端站的各種信息；接口[211]，包括同公眾電信網(wǎng)或?qū)Ｓ猛ㄐ啪€路連接的接口，提供用戶進(jìn)入主站[2]的數(shù)據(jù)庫(kù)；所述的遠(yuǎn)端站[3]包括遠(yuǎn)端站天線[301]，用于接收和發(fā)送信號(hào)，通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器[1]同主站[2]交換信息；電源控制器數(shù)據(jù)采集模塊[302]，用于對(duì)光伏電站直流電池電壓、光伏陣列電流、蓄電池充電電流、直流負(fù)載電流等模擬監(jiān)測(cè)量進(jìn)行數(shù)據(jù)變換，并進(jìn)行安時(shí)數(shù)、控制器溫度和故障記錄；蓄電池?cái)?shù)據(jù)采集模塊[303]，用電池巡檢儀采集光伏電站蓄電池單體電壓以及電池總電壓和環(huán)境溫度，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；逆變器數(shù)據(jù)采集模塊[304]，用于采集光伏電站交流輸出電壓、交流輸出電流、交流輸出頻率和交流輸出功率；數(shù)據(jù)集成模塊[305]，通過(guò)串行通訊線與上述三個(gè)采集單元通訊得到數(shù)據(jù)，并通過(guò)液晶顯示；響應(yīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器[1]的查詢，將得到的上述數(shù)據(jù)通過(guò)遠(yuǎn)端站天線[301]和下行信道發(fā)送給衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器[1]，再轉(zhuǎn)發(fā)主站[2]。
2.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的光伏電站衛(wèi)星遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的室外射頻單元[202]的低噪聲放大器安裝在天線饋源上；其射頻收發(fā)單元的各部件組成一個(gè)封閉式整體，安裝在天線背架上。
3.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的光伏電站衛(wèi)星遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述導(dǎo)頻接收機(jī)[204]的輸出標(biāo)稱中頻為70MHz，通道帶寬為±2MHz。
4.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的光伏電站衛(wèi)星遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)字衛(wèi)星調(diào)制器[206]的中頻信號(hào)設(shè)置在70±18MHz范圍內(nèi)的任意頻點(diǎn)，頻率步級(jí)為2.5KHz；主站發(fā)送數(shù)據(jù)信息采用TDM方式，信息包中包含接收遠(yuǎn)端站的地址，各個(gè)遠(yuǎn)端站只接收與自身地址相符合的信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的光伏電站衛(wèi)星遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的電源控制器數(shù)據(jù)采集模塊[302]包括電池電壓通過(guò)分壓，電流通過(guò)霍爾元件將直流電流轉(zhuǎn)化為弱信號(hào)的直流電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1或5所述的光伏電站衛(wèi)星遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的電源控制器數(shù)據(jù)采集模塊[302]還包括電壓通過(guò)多路選擇開(kāi)關(guān)4051、線性光耦74LS595依次采集，溫度通過(guò)溫度傳感器TMP36轉(zhuǎn)換成電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的光伏電站衛(wèi)星遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的主站[2]和遠(yuǎn)端站[3]的天線為口徑3.7m的環(huán)焦天線，其射頻設(shè)備工作于ku波段。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光伏電站衛(wèi)星遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，安裝于遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的主站通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器同安裝于太陽(yáng)能光伏電站的遠(yuǎn)端站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；主站通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器向遠(yuǎn)端站發(fā)送遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的設(shè)置和指令、接收衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)的遠(yuǎn)端站數(shù)據(jù)；遠(yuǎn)端站用于對(duì)光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集，將采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)天線發(fā)射，在主站的控制下，通過(guò)業(yè)務(wù)信道將數(shù)據(jù)采集終端采集的數(shù)據(jù)信息經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器傳送到主站，由主站的網(wǎng)管計(jì)算機(jī)處理提供遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。本發(fā)明解決了偏遠(yuǎn)、條件惡劣地區(qū)光伏電站的遠(yuǎn)程控制問(wèn)題，達(dá)到了不受地形、氣候、傳輸距離等影響，對(duì)光伏電站的工作狀況進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控的有益效果。
文檔編號(hào)H04B7/155GK101075752SQ20061002673
公開(kāi)日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2006年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月19日
發(fā)明者徐廣彩, 丁潔, 王龍 申請(qǐng)人:上海航天衛(wèi)星應(yīng)用有限公司