一种基于无线手持终端的电力安全监控系统的制作方法

本实用新型属于电能监控领域，尤其涉及一种基于无线手持终端的电力安全监控系统。

背景技术：

太阳能是指太阳的热辐射能，主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。自地球上生命诞生以来，就主要以太阳提供的热辐射能生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为制作食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源。

随着光伏发电技术的大面积推广，分布式光伏电站安全运行至关重要。由于分布式光伏发电站从太阳能光伏电池阵列到并网逆变器的各个环节中，器件种类多、分布范围广，使得各类布线十分繁杂。各类电缆大多露天布线，工作环境十分恶劣，长期运行容易出现线路绝缘漏电故障。因此有效监测光伏发电系统的漏电情况是保障光伏电站安全可靠运行的重要保障。

如今通信技术高速发展，但分布式光伏电站的自身特点给系统的漏电综合监测带来了诸多不便。传统的通信网络的弊端比较较明显，因此如何合理安装漏电传感器、选择合适的通信方式、有效降低漏电监测成本是关键。采用电力线通信技术实现分布式光伏发电系统漏电数据传输，不需要专门架设通信信道，具有投资小、安装灵活方便等优点，是漏电数据传输最有效的方式之一。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于无线手持终端的电力安全监控系统，其实现了汇流箱电能参数的无线采集，实现了对采集点漏电流数据的收集和传输，能有效地监测分布式光伏电站的漏电情况。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于无线手持终端的电力安全监控系统，包含用于光伏电站参数检测的数据检测终端、服务器终端、无线手持终端，所述数据采集终端与服务器终端连接，所述服务器终端与无线手持终端连接；所述数据检测终端包含光伏阵列、汇流箱、直流配电柜、光伏逆变器、交流配电柜和光伏电站检测装置，所述光伏阵列、汇流箱、直流配电柜、光伏逆变器、交流配电柜依次连接，所述直流配电柜、光伏逆变器、交流配电柜分别和光伏电站检测装置连接；

所述光伏电站检测装置包含光伏电池漏电传感器、光伏阵列漏电传感器、微控制器模块、多路复用开关、数据预处理模块、无线传输模块、串口模块、存储器模块和电源模块，所述含光伏电池漏电传感器、光伏阵列漏电传感器分别依次经过多路复用开关、无线传输模块连接微控制器模块，所述串口模块、存储器模块和电源模块分别与微控制器模块连接；

所述服务器终端包含射频收发模块、稳压电路模块、主控制器模块、时钟模块、接口模块、存储器，所述射频收发模块经过稳压电路模块连接主控制器模块，所述时钟模块、接口模块、存储器分别与主控制器模块连接；

所述无线传输模块包含本地振荡器、调制电路、混频器、解调电路和发送接收切换电路，本地振荡器与调制电路、发送接收切换电路分别连接，混频器与发送接收切换电路、调制电路分别连接，混频器与解调电路连接，本地振荡器与微控制器模块连接。

作为本实用新型一种基于无线手持终端的电力安全监控系统的进一步优选方案，所述光伏电池漏电传感器、光伏阵列漏电传感器均采用霍尔电流传感器。

作为本实用新型一种基于无线手持终端的电力安全监控系统的进一步优选方案，所述无线手持终端采用平板电脑。

作为本实用新型一种基于无线手持终端的电力安全监控系统的进一步优选方案，所述稳压电路模块包含稳压电源芯片、第一电解电容、第二电解电容、电感、第一电阻、第二电阻和二极管，所述第一电解电容的负极分别连接第一电阻的一端和射频收发模块的输出端，第一电阻的另一端连接稳压电源芯片的输入端，二极管的负极分别连接电感的一端和稳压电源芯片的输出端，电感的另一端与第二电阻串联后分别连接主控制器模块的输入端、第二电解电容的负极，第一电解电容的正极、第二电解电容的正极、稳压电源芯片的接地端、二极管的正极与地连接。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本实用新型采用电力线通信技术结合传感器技术的方式，完成了采集节点和中央监测终端的优化，实现了对采集点漏电流数据的收集和传输，能有效地监测分布式光伏电站的漏电情况；

2、本实用新型的信号放大电路，简化了电路结构，节省了外接电阻，结构较为简单，使用起来较为方便。

附图说明

图1是本实用新型的整体系统结构原理图；

图2是本实用新型数据检测终端的结构原理图；

图3是本实用新型光伏电站检测装置的结构原理图；

图4是本实用新型服务器终端的结构原理图；

图5是本实用新型无线传输模块的结构原理图；

图6是本实用新型稳压电路模块的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：

本实用新型涉及的硬件模块均属于现有的功能硬件模块，其功能原理、具体的电路及连接使用方法均属于本领域技术人员公知的技术常识；

一种基于无线手持终端的电力安全监控系统，如图1所示，包含用于光伏电站参数检测的数据检测终端、服务器终端、无线手持终端，所述数据采集终端与服务器终端连接，所述服务器终端与无线手持终端连接；如图2所示，所述数据检测终端包含光伏阵列、汇流箱、直流配电柜、光伏逆变器、交流配电柜和光伏电站检测装置，所述光伏阵列、汇流箱、直流配电柜、光伏逆变器、交流配电柜依次连接，所述直流配电柜、光伏逆变器、交流配电柜分别和光伏电站检测装置连接；

如图3所示，所述光伏电站检测装置包含光伏电池漏电传感器、光伏阵列漏电传感器、微控制器模块、多路复用开关、数据预处理模块、无线传输模块、串口模块、存储器模块和电源模块，所述含光伏电池漏电传感器、光伏阵列漏电传感器分别依次经过多路复用开关、无线传输模块连接微控制器模块，所述串口模块、存储器模块和电源模块分别与微控制器模块连接；

如图4所示，所述服务器终端包含射频收发模块、稳压电路模块、主控制器模块、时钟模块、接口模块、存储器，所述射频收发模块经过稳压电路模块连接主控制器模块，所述时钟模块、接口模块、存储器分别与主控制器模块连接；

如图5所示，所述无线传输模块包含本地振荡器、调制电路、混频器、解调电路和发送接收切换电路，本地振荡器与调制电路、发送接收切换电路分别连接，混频器与发送接收切换电路、调制电路分别连接，混频器与解调电路连接，本地振荡器与微控制器模块连接。

所述光伏电池漏电传感器、光伏阵列漏电传感器均采用霍尔电流传感器。

所述无线手持终端采用平板电脑。

如图6所示，所述稳压电路模块包含稳压电源芯片、第一电解电容、第二电解电容、电感、第一电阻、第二电阻和二极管，所述第一电解电容的负极分别连接第一电阻的一端和射频收发模块的输出端，第一电阻的另一端连接稳压电源芯片的输入端，二极管的负极分别连接电感的一端和稳压电源芯片的输出端，电感的另一端与第二电阻串联后分别连接主控制器模块的输入端、第二电解电容的负极，第一电解电容的正极、第二电解电容的正极、稳压电源芯片的接地端、二极管的正极与地连接。

根据目前分布式光伏电站的拓扑结构，分布式光伏电站主要由光伏太阳能电池板阵列(简称光伏阵列)、汇流箱、直流配电柜、光伏逆变器、交流配电柜以及光伏电站监控系统等部分组成。其中每一个光伏阵列由若干块太阳能光伏电池板组成，每一块光伏电池板的功率一般为几十瓦到上百瓦，输出电流一般为几安培。为了便于与光伏逆变器连接，简化布线，一般首先通过电缆将光伏阵列连接到汇流箱，以扩大输出电流和功率，提高逆变器效率。然后将N路汇流后的电流通过电缆连接到直流配电柜。光伏直流配电柜主要用来连接光伏逆变器和光伏汇流箱，还可提供防雷及过流保护，监测光伏阵列的单串电流、电压、防雷器状态及断路器状态。

为了能全面监测整个光伏电站的综合直流漏电情况，直流漏电监测采用分层次监测方案，光伏电池漏电传感器用来监测每一块太阳能光伏电池板的漏电电流，光伏阵列漏电传感器用来监测汇流后的直流漏电情况。由于光伏电站覆盖面积广，布线繁多复杂，因此各层直流电传感器的漏电信息传输必须采用一种灵活的通信方式。本方案中的漏电信息传输采用直流电力线通信方式，也就是将各分布安装的光伏电池漏电传感器的漏电信息，通过耦合电感耦合到直流电缆线上，传输到汇流箱处；在每一个汇流箱处接收各光伏电池漏电传感器的信息，同时再监测汇流后的漏电信息，最后通过直流电缆以电力线通信方式传输到直流配电柜中，集中送到光伏电站监控系统中。

所述光伏电池漏电传感器、光伏阵列漏电传感器均采用霍尔电流传感器。霍尔电流传感器为目前最普遍的电流传感器，由于其线性好、频带宽、反应快等特点而应用广泛。霍尔传感主要部分是电磁转换器件，在器件通有工作电流大小为I的电流时，在其垂直方向施加一个磁场强度为B的磁场，在输出端会有霍尔电势UH产生，根据电势的大小及相应的线性关系可以反推出磁场B的大小，进而可以推出产生磁场强度大小为B的电流大小Iin。

所述微控制器模块采用芯片型号为TMS320F28069的DSP处理器芯片。电力线初始铺设的目的是实现电能的传输，相比传统的信道有独特的特性，如信道噪声、信号衰减、阻抗匹配问题。随着电力线载波技术特别是编码调制以及DSP芯片的不断发展，信道的误码率也得到了一定的改善。本实用新型采用的TMS320F28069是TI公司的一款DSP处理器芯片，属于C2000系列，其成本低廉，集成度高，并且可以在3.3V单电源模式下正常工作。此款芯片支持实时的JTAG调试和分析，当处理器处于运作状态时，芯片允许进行修改存储器的内容、更新外围设备和调整寄存器位置等操作，运作状态包括正在运行、执行代码或者中断处理，另外此芯片还支持多种通信技术。

本实用新型采用电力线通信技术结合传感器技术的方式，完成了采集节点和中央监测终端的优化，实现了对采集点漏电流数据的收集和传输，能有效地监测分布式光伏电站的漏电情况；本实用新型的信号放大电路，简化了电路结构，节省了外接电阻，结构较为简单，使用起来较为方便。