光伏电站无线智能监控系统及方法
光伏电站无线智能监控系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及智能监控系统及方法，具体设及光伏电站无线智能监控系统及方法。
【背景技术】
[0002] 由于太阳能光伏发电具有无噪声，无污染，没有地域限制，分布广泛且取之不尽用 之不竭的特点，因此太阳能光伏发电是一种具有可持续发展的可再生能源发电技术。据预 测，太阳能光伏发电在21世纪会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源， 而且将成为世界能源供应的主体。但是太阳能光伏电站占地面积广，光伏组件数量庞大，而 传统光伏组件接线盒不具备报警和检测功能，目前的监控系统也只能检测到汇流箱，无法 对单个组件进行监控和检测。光伏组件的维护和监测困难，因此为提高光伏电站的发电量、 安全性、快速定位光伏电站组件故障的组件级智能监控系统是光伏电站智能监控系统发展 的新方向。
[0003] 现有的组件级监控采用电力载波通信的智能监控模块构成。模块的监控数据信息 需借助电力线传输，每一个光伏串需要一个数据采集器，数据采集器收集的数据再通过现 场通信线路(RS485)传输到服务器。该技术方案存在①发热严重：旁路开关时肖特基二极 管，当光伏组件被遮光，肖特基二极管处于旁路状态时，接线盒的溫度达到150°CW上;②安 全性低：肖特基二极管反向耐压易随溫度变化，高溫时反向耐压只有二Ξ十伏极易被反向 击穿，除此，不具备关功能，当火灾等意外发生时存在高压维护困难。③损耗大：肖特基二极 管的反向漏电流在高溫下达10几毫安，电能损失大。④通信可靠性低:数据信息传输需借助 电力线，当电力线出现故障时整个光伏串的数据都将丢失，通信效果容易受到电线负载的 影响。⑤成本高:每一个组串都需要一个数据接收器，数据接收器与服务器之间需专口铺设 通信线路。⑥码率低，电力线载波通信码率一般只有几肺PS。
[0004] 现有的光伏组件监控还有的采用WIFI通信具备监测功能的智能监控模块构成。监 控模块外挂于接线盒，监控模块的数据通过wifi传输。几十个wifi节点需对应一个数据采 集器，数据采集器到控制中屯、采用现场有线通信线路。该技术方案成本高，数据采集器数量 多，体积大，监控模块需外挂、功耗高、协议复杂等缺陷。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供光伏电站无线智能监控系统及方法。
[0006] 本发明的第一个技术方案是:光伏电站无线智能监控系统，包括服务器层、网关 层、中继器层和监控模块层，服务器层为顶层，监控模块层为底层，相邻层之间均进行双向 通信；服务器层由若干服务器构成；网关层由若干网关构成；中继器层由若干中继模块构 成；
[0007] 其特点是：监控模块层由曰1~am个分组序列构成，m< 65536;即分组序列号< 65536;每个分组序列分为bl~bn个分组，η含255的自然数；即分组号含255;每个分组由i个 智能监控模块构成；i含183的自然数，即分组内序号含183;每一个分组序列对应一个中继 器，每个网关最多对应255个中继器;每个中继器与同一个分组序列内的所有智能监控模块 进行无线通信；中继器与网关之间进行无线通信;每个网关最多与255个中继器进行无线通 f旨；
[0008] 智能监控模块用于检测光伏组件的信息，包括电压、电流、溫度等，与中继器进行 无线通信，根据指令关断光伏组件电压输出，旁路不能输出电量的光伏组件；
[0009] 每一个智能监控模块都具备独立的ID号，W与其他监控模块区分；智能监控模块 完成光伏组件数据采集，包括电压检测、溫度检测、电流检测，自行判断当前光伏组件工作 状态，需报警时主动报警，通过指定频段分时隙上传数据到中继器，并接收中继器的下行数 据，执行中继器的指令；
[0010] 中继器将智能监控模块发来的数据汇总后，打包转发给网关;并将网关的下行数 据打包转发给智能监控模块；
[0011] 网关将中继器上传的数据汇总后，打包转发给服务器;并将服务器发出的指令转 发给中继器。
[0012] 光伏电站无线智能监控系统中中继器与智能监控模块组网方法，其特点是:包括 如下步骤：
[0013] 步骤1.智能监控模块处于初始状态，分组序列号、分组号、分组内序号均为空；
[0014] 步骤2、第一次抢号入网请求:智能监控模块在未分组状态下接收到中继器发出的 组网命令，获取分配的分组序列号，并按指定的分组总数随机生成分组号和分组内序号，其 中，分组总数为每个分组序列中的分组总数量，分组总数小于或等于255;分组号小于或等 于分组总数，分组内序号小于或等于183;分组内序号即为指定的应答时隙号；
[0015] 步骤3、第一轮抢号轮询确认：中继器发送分组序列号和指定分组号对智能监控模 块进行抢号轮询确认，并对已经应答的监控模块重新分配分组内序号；当智能监控模块接 收的分组序列号和指定分组号分别与步骤2获取的分组序列号和分组号相同时，按指定应 当时隙向中继器回传应答命令;即将光伏组件的ID号回传中继器；
[0016] 步骤4、第一轮系统配置归序：中继器发送归序命令，产生新分组序列号、新分组号 和新分组内序号，对已抢号确认的智能监控模块重新配置新的分组序列号、新分组号和新 的分组内序号；智能监控模块按指定应当时隙上传新的分组号和新的分组内序号，进行回 传确认更新;其中，新分组号和新分组内序号都是从1开始，每确认一个智能监控模块，新分 组内序号递增1，当新分组内序号递增到183时，新分组号加1，新分组内序号又从1开始递 增；
[0017] 步骤5.判断所有分组是否都轮询确认完成，若未完成，增加指定分组号，返回步骤 3;若全部完成，进入步骤6;
[0018] 步骤6.第二轮抢号入网请求：中继器下达在不改变分组序列号的情况下重新计算 分组号及分组内序号命令;未完成系统配置归序的智能监控模块重新获得分组号和分组内 序号;并按重新获得的分组内序号将光伏组件ID号回传中继器；
[0019] 步骤7.第二轮抢号轮询确认：中继器发送指定分组号对智能监控模块进行第二轮 抢号轮询确认；当未完成系统配置归序的智能监控模块接收的指定分组号与步骤6获取的 分组号相同时，按步骤6获取的分组内序号向中继器回传应答命令;即将光伏组件的ID号回 传中继器；
[0020]步骤8、第二轮系统配置归序：中继器发送归序命令，产生新分组序列号，新分组号 和新分组内序号；中继器对第二轮抢号确认的智能监控模块重新配置新分组序列号、新分 组号和新分组内序号；智能监控模块在约定应答时隙上传新分组号和新分组内序号，进行 回传确认更新;其中，新分组号和新分组内序号在原来数值基础上，每确认一个智能监控模 块，新分组内序号递增1，当新分组内序号递增到183时，新分组号加1，新分组内序号又从1 开始递增；
[0021 ]步骤9.判断所有分组是否都进行了第二轮抢号轮询确认，若有分组未进行，增加 指定分组号，返回步骤7;若所有分组全部完成，进入步骤10;
[0022] 步骤10、重复步骤6~9,当未完成系统配置归序的智能监控模块的数量为零时，停 止迭代，结束。
[0023] 本发明所述的光伏电站无线智能监控系统及方法的有益效果是:本发明针对光伏 组件数量巨大的应用特点，采用分频段、分频道、分时隙、分组号的无线组网通讯协议，提出 了组件、中继、网关、服务器间的Ξ层级通讯方案，将数量大、功耗低、码率低和成本低的光 伏组件与数量少、码率高、距离远的中继、网关W及服务器进行性能、成本等方面的最优组 合，通过较少的通讯指令，实现可周期性采集每个光伏组件数据和报警信息;整个Ξ层级通 讯系统架构灵活，可按光伏电站不同规模、不同地形进行灵活布局;本发明数据传输均采用 无线通信方式，具有安装简单方便、运行维护安全、异常情况发生时可W关断，实时监测组 件的工作状态、异常情况主动报警、反向漏电流低等特点，当出现故障时可远程关断光伏组 件电能输出；本系统的成功开发能提高光伏电站电能的利用率，快速定位故障组件，增加光 伏电站的投资回报，为电站的维护提供方便，具有良好的应用前景。
【附图说明】
[0024] 图1是本发明所述的光伏电站无线智能监控系统原理框图。
[0025] 图2、图3是智能监控模块组网程序流程图。
[0026] 图4至图7是中继器组网程序流程图。
【具体实施方式】
[0027] 参见图1，光伏电站无线智能监控系统，包括服务器层、网关层、中继器层和监控模 块层，服务器层为顶层，监控模块层为底层，相邻层之间均进行双向通信；
[00%]服务器层由若干服务器14构成；网关层由若干网关13构成；中继器层由若干中继 器12构成;监控模块层由al~am个分组序列构成， m含65536;即分组序列号含65536;每个分 组序列分为bl~bn个分组，η含255的自然数；即分组号含255;每个分组由i个智能监控模块 11构成；1。83的自然数，即分组内序号。83;每一个分组序列对应一个中继器，每个网关 最多对应255个中继器12;每个中继器12与同一个分组序列内的所有智能监控模块11采用 2.4G化频段进行无线通信；相邻分组序列与中继器通信需采用不同的频道；中继器12与网 关13之间采用433MHz频段进行无线通信;每个网关最多与255个中继器进行无线通信，不同 网关分别采用不同的通信频率。
[0029]智能监控模块11用于检测光伏组件10的信息，包括电压、电流、溫度等，与中继器 进行无线通信，根据指令关断光伏组件电压输出，旁路不能输出电量的光伏组件；
[0030] 每一个智能监控模块11都具备一个6个字节独立的ID号，W与其他监控模块区分； 智能监控模块11完成光伏组件10数据采集，包括电压检测、溫度检测、电流检测等，自行判 断当前光伏组件工作状态，需报警时主动报警，通过指定2.4GZ频段分时隙上传数据到中继 器12,并接收中继器12的下行数据，包括组网指令、工作参数等，并按收到的指令进行相关 操作，包括根据指令关断光伏组件电压输出，旁路不能输出电量的光伏组件，W及进行工作 模式转换等；
[0031] 中继器12完成大于50米的2.4G频段通讯和大于1公里的433频段通讯的中继转换， 中继器12将智能监控模块11发来的数据汇总后，打包转发给网关13;并将网关13的下行数 据打包转发给智能监控模块11;中继器12与智能监控模块11之间的通讯距离大于50米，与 网关的通讯距离大于1公里；
[0032] 网关13完成433频段时隙通讯和TCP/IP互联网服务器的转换；网关可W将约255个 中继器上传的数据汇总后，打包转发给服务器;并将服务器发出的指令转发给中继器。通过 互联网TCP^P，可W支持多个网关同时与异地服务器通讯。
[0033] 通过服务器接口，服务器14可对光伏电站中控室、电站总部、专家系统、第Ξ方监 管等提供数据服务。
[0034] 在具体实施例中，系统4层级通讯协议如下表1所述。
[0035] 表1系统4层级通讯协议简述
[0036]
[0037] 智能监控模块相关数据信息按如下表2所述。
[0038] 表2智能监控模块相关数据表
[0039]
[0040]
[0041] 中继器执行系统通讯频道的选择。包括：
[0042] -、中继器定期分析本地环境各频道的通讯背景噪声水平。动态选择最优频道；
[0043] 二、对已组网智能监控模块，在原有频道上采用指令进行通知，1秒后整体切换频 道。
[0044] Ξ、对未组网智能监控模块，通过频道扫描方式采用指令进行通知。系统优先的广 播通讯频道暂定为0和83两个频道。
[0045] L1通讯有长周期、短周期两种通讯模式:包括一发多收的长周期通讯模式和一发 一收的短周期通讯模式。其中：
[0046] -发多收的长周期通讯模式采用周期性的"命令广播+选择性应答"的半双工通讯 方式。"命令广播时隙"和"选择性应答时隙"均规定为5ms，收发转换保护时间规定为40ms。 周期性通讯时间规定为1秒钟，由中继器主动发起通讯，精确的、周期性发出"命令广播时 隙"兼作为系统授时，接线盒收到"命令广播"时隙作为每秒的启始时刻，也作为每次通讯的 启始时刻。L1每秒进行一次半双工通讯，每发一次广播命令，最多可收到183个分组成员的 回传数据。
[0047] -发一收的短周期通讯模式系统隐含采用长周期通讯模式。第一个短周期通讯在 系统时间的"秒时刻"发出，使相同分组内的接线盒同时进行短周期通讯模式，加快系统配 置速度。最后一个短周期通讯模式要发一个转换指令，使相同分组内的接线盒同时恢复到 长周期通讯模式。
[004引短周期通讯时间规定为0.1秒钟，比长周期通讯速度快10倍。仍采用非周期的"命 令广播+选择性应答"的半双工通讯方式。L1每秒进行一次半双工通讯，每发一次广播命令， 最多可收到3个指定成员或1个组员3次的回传数据。
[0049] LI通讯协议时隙体系由分组序列号、分组号、分组内序号构成，考虑要兼顾大型电 站组网需要，其取值范围如表3。
[0050] 表3命令帖字段表
[0化1 ]
[0化3] 按上表取值范围，一个中继器最多可W管理255*183 = 46665个组件，按每个组件 250W计算约18MW，65535个中继器可W管理1180GW，可W满足任何特大型电站的管理需求。
[0054] 经过系统组网配置后，可W快速采集指定顺序的光伏组件ID的相关数据和信息， W及系统公共数据的包括当前理想电压值、当前理想电压值、当前溫度报警阔值等。数据采 集流程为:如果中继器下达分组回传当前数据命令，包括中继器指定回传分组号，回传当前 所有数据，接线盒收到该命令后，判定是属于该分组号时，在约定应答时隙上传当前所有数 据，包括；当前电压值、当前电流值、当前溫度值、当前状态值和当前溫度报警阔值等;如果 中继器下达指定回传分组号，回传当前ID号命令时，接线盒判定属于该分组号时，在约定应 答时隙上传当前接线盒ID号或组件ID号;如果中继器下达按操作码对当前系统数据进行设 置命令时，接线盒按命令对当前系统数据进行设置，包括分组序列号、分组号、分组内序号、 当前溫度报警阔值、当前理想电压值和当前理想电流值等，并将当前系统数据进行回传。
[0055] 通过对中继器每个分组批量采集数据的开始时间进行记录，可W实现一个采集时 间与每组的批量采集数据绑定，压缩了记录采集时间的存储空间。
[0056] 参见图2至图7,光伏电站无线智能监控系统中中继器与智能监控模块组网方法， 包括如下步骤：
[0057] 步骤1.智能监控模块处于初始状态，分组序列号Ml、分组号M4、分组内序号M5均为 空；
[0058] 步骤2、第一次抢号入网请求:智能监控模块在未分组状态下接收到中继器发出的 组网命令，获取分配的分组序列号Ml，并按指定的分组总数M2随机生成分组号M4和分组内 序号M5,其中，分组总数M2为每个分组序列的分组总数量，分组总数M2小于或等于255;分组 号M4小于或等于分组总数M2,分组内序号M5小于或等于183;分组内序号即为指定的应答时 隙号；
[0059] 步骤3、第一轮抢号轮询确认：中继器12发送分组序列号和指定分组号对智能监控 模块进行抢号轮询确认，并对已经应答的智能监控模块重新分配时隙号；当智能监控模块 接收的分组序列号和指定分组号分别与步骤2获取的分组序列号Ml和分组号M4相同时，按 分组内序号M5向中继器回传应答命令；即将光伏组件的ID号回传中继器；中继器收到智能 监控模块的应答命令后，将对应智能监控模块的分组序列号Ml、分组号M4和分组内序号M5 存入缓存，并对统计已应答智能监控模块的计数器A1递增1;
[0060] 步骤4、第一轮系统配置归序：中继器12发送归序命令，产生新分组序列号ΜΓ、新 分组号M4'和新分组内序号M5'，对已抢号确认的智能监控模块重新配置新分组序列号ΜΓ、 新分组号M4'和新分组内序号M5'；智能监控模块按分组内序号M5上传新分组号M4'和新分 组内序号M5'，进行回传确认更新；
[0061] 在具体实施例中，每个新分组号M4'进行第一次系统配置归序时，新分组内序号 M5'都从1开始；
[0062] 步骤4.1:中继器12判断是否收到智能监控模块的应答命令，如未收到应答命令， 进入步骤4.2;如收到应答命令，新分组内序号M5'递增1，再判断M5'大于183吗巧日M5'大于 183，对新分组号M4 '递增1，并将M5 '置1，进入步骤4.2;如M5 '小于183，进入步骤4.2;
[0063] 步骤4.2对统计已应答智能监控模块的计数器A1递减1;
[0064] 步骤4.3判断统计已应答智能监控模块的计数器A1是否为0;如不为0,返回步骤4; 如为0,对指定分组号M6递增1;
[0065] 步骤5.判断所有分组是否都轮询确认完成，即判断M6是否大于分组总数M2,若M6 小于M2，即未完成，返回步骤3;若全部完成，进入步骤6;
[0066] 步骤6.第二轮抢号入网请求：中继器下达在不改变分组序列号的情况下重新计算 分组号及分组内序号命令;未完成系统配置归序的智能监控模块重新获得分组号和分组内 序号;并按重新获得的分组内序号将光伏组件ID号回传中继器；中继器收到智能监控模块 的应答命令后，将对应智能监控模块的分组序列号Ml、分组号M4和分组 内序号M5存入缓存， 并对统计已应答智能监控模块的计数器A1递增1;
[0067] 步骤7.第二轮抢号轮询确认：中继器发送指定分组号对智能监控模块进行第二轮 抢号轮询确认；当未完成系统配置归序的智能监控模块接收的指定分组号与步骤6获取的 分组号相同时，按步骤6获取的分组内序号向中继器回传应答命令;即将光伏组件的ID号回 传中继器；
[0068] 步骤8、第二轮系统配置归序：中继器发送归序命令，产生新分组序列号，新分组号 和新分组内序号；中继器对第二轮抢号确认的智能监控模块重新配置新分组序列号、新分 组号和新分组内序号；智能监控模块在约定应答时隙上传新分组号和新分组内序号，进行 回传确认更新；
[0069] 在具体实施例中，每个新分组号进行第一次系统配置归序时，新分组内序号都从1 开始；
[0070] 步骤8.1:中继器12判断是否收到智能监控模块的应答命令，如未收到应答命令， 进入步骤8.2;如收到应答命令，新分组内序号递增1，再判断大于183吗?如新分组内序号大 于183,对新分组号递增1，并将新分组内序号置1，进入步骤8.2;如新分组内序号小于183， 进入步骤8.2;
[0071 ]步骤8.2对统计已应答智能监控模块的计数器A1递减1;
[0072] 步骤8.3判断统计已应答智能监控模块的计数器A1是否为0;如不为0,返回步骤8; 如为0,对指定分组号M6递增1;
[0073] 步骤9.判断所有分组是否都进行了第二轮抢号轮询确认，即判断M6是否大于分组 总数M2，若M6小于M2，即未完成，返回步骤7;若所有分组全部完成，进入步骤10;
[0074] 步骤10、重复步骤6~9,当未完成系统配置归序的智能监控模块的数量为零时，停 止迭代，结束。
[0075] 在具体实施例中，各命令帖详细的各字段定义如表4所述。
[0076] 表 4
[0077]
[007引
[0079] 智能接线盒按分组序列号、分组、分组内序号进行长周期成组快速通讯。通过组网 流程和系统配置，智能接线盒获取指定的分组序列号、分组、分组内序号后，就可W进行L1 通讯。
[0080] 为减少冲突数量，分组总数M2刚开始一般较大。经过0x20、0x21指令进行系统回传 确认后，W及分组序列号、分组及分组内序列号的0x22、0x23指令进行系统归序化调整后， 未成功组网的数量会越来越少，多次迭代后可实现全部组网。
[0081] 中继器可W接收服务器的指令，随时更新分组序列号。
[0082] 命令0x20的数据块定义：按操作码对指定分组序列号的组件进行指定分组序列 号、指定分组、指定分组内序号的抢号计算和上传指示。具体规定如表5。
[0083] 表 5
[0084]
[0085]
[0086] 命令0x21的数据块定义:按指定分组序列号、指定分组、指定分组内序号与应答时 隙一致时，回传组件ID号。具体规定如表6。
[0087] 表 6 [008引
[0089] 命令0x22的数据块定义：系统调整已确认组件ID号的新分组序列号、新分组号、新 分组内序号，实现无空缺的归序化，提高读取效率。同时使原分组序列号内的组件ID号逐渐 减少，再次分组计算时减少冲突情况发生。具体规定如表7。
[0090] 表 7
[0091]
[0093] 命令0x23的数据块定义:本指令是短周期指令，对应0x22指令，一次可W调整1个 组件ID号。且在第1个应答时隙为该组件ID号修改后数据，第2、第3个应答时隙为空。"新分 组序列号"缺省认为成功修改。
[0094] 具体规定如表8。
[00巧]表8
[0096]
[0097] 上面对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但是，本发明保护的不仅限于具体实 施方式的范围。
【主权项】
1. 光伏电站无线智能监控系统，包括服务器层、网关层、中继器层和监控模块层，服务 器层为顶层，监控模块层为底层，相邻层之间均进行双向通信；服务器层由若干服务器构 成；网关层由若干网关构成；中继器层由若干中继模块构成； 其特征在于:监控模块层由al~am个分组序列构成，m< 65536;每个分组序列分为bl~bn个分组，η< 255的自然数;每个分组由i个智能监控模块构成;i< 183的自然数，每个中继 器与同一个分组序列内的所有智能监控模块进行无线通信；中继器与网关之间进行无线通 ?目； 智能监控模块用于检测光伏组件的信息，与中继器进行无线通信，根据指令关断光伏 组件电压输出，旁路不能输出电量的光伏组件； 每一个智能监控模块都具备独立的ID号，以与其他监控模块区分；智能监控模块完成 光伏组件数据采集，包括电压检测、温度检测、电流检测，自行判断当前光伏组件工作状态， 需报警时主动报警，通过指定频段分时隙上传数据到中继器，并接收中继器的下行数据，执 行中继器的指令； 中继器将智能监控模块发来的数据汇总后，打包转发给网关;并将网关的下行数据打 包转发给智能监控模块； 网关将中继器上传的数据汇总后，打包转发给服务器;并将服务器发出的指令转发给 中继器。2. 光伏电站无线智能监控系统中中继器与智能监控模块组网方法，其特征在于:包括 如下步骤： 步骤1.智能监控模块处于初始状态，分组序列号、分组号、分组内序号均为空； 步骤2、第一次抢号入网请求:智能监控模块在未分组状态下接收到中继器发出的组网 命令，获取分配的分组序列号，并按指定的分组总数随机生成分组号和分组内序号，其中， 分组总数为每个分组序列的分组总数量，分组总数小于或等于255;分组号小于或等于分组 总数，分组内序号小于或等于183; 步骤3、第一轮抢号轮询确认：中继器发送分组序列号和指定分组号对智能监控模块进 行抢号轮询确认，并对已经应答的监控模块重新分配时隙；当智能监控模块接收的分组序 列号和指定分组号分别与步骤2获取的分组序列号和分组号相同时，按指定应答时隙向中 继器回传应答命令； 步骤4、第一轮系统配置归序：中继器发送归序命令，产生新分组序列号、新分组号和新 分组内序号，对已抢号确认的智能监控模块重新配置新的分组序列号、新的分组号和新的 分组内序号；智能监控模块按指定应答时隙上传新的分组号和新的分组内序号，进行回传 确认更新； 步骤5.判断所有分组是否都轮询确认完成，若未完成，增加指定分组号，返回步骤3;若 全部完成，进入步骤6; 步骤6.第二轮抢号入网请求：中继器下达在不改变分组序列号的情况下重新计算分组 号及分组内序号命令;未完成系统配置归序的智能监控模块重新获得分组号和分组内序 号;并按重新获得的应答时隙将光伏组件ID号回传中继器； 步骤7 .第二轮抢号轮询确认：中继器发送指定分组号对智能监控模块进行第二轮抢号 轮询确认，当未完成系统配置归序的智能监控模块接收的指定分组号与步骤6获取的分组 号相同时，按步骤6获取的分组内序号向中继器回传应答命令； 步骤8、第二轮系统配置归序：中继器发送归序命令，产生新分组序列号、新分组号和新 分组内序号，对第二轮抢号确认的智能监控模块重新配置新分组序列号、新分组号和新分 组内序号；智能监控模块在约定应答时隙上传新分组号和新分组内序号，进行回传确认更 新； 步骤9 .判断所有分组是否都进行了第二轮抢号轮询确认，若有分组未进行，增加指定 分组号，返回步骤7;若所有分组全部完成，进入步骤10; 步骤10、重复步骤6~9,当未完成系统配置归序的智能监控模块的数量为零时，停止迭 代，结束。
【专利摘要】本发明公开了光伏电站无线智能监控系统及方法；光伏电站无线智能监控系统，包括服务器层、网关层、中继器层和监控模块层，服务器层为顶层，监控模块层为底层，相邻层之间均进行双向通信；服务器层由若干服务器构成；网关层由若干网关构成；中继器层由若干中继模块构成；其特征在于：监控模块层由a1～am个分组序列构成，m≤65536；每个分组序列分为b1～bn个分组，n≤255的自然数；每个分组由i个智能监控模块构成；i≤183的自然数，每个中继器与同一个分组序列内的所有智能监控模块进行无线通信；中继器与网关之间进行无线通信；智能监控模块用于检测光伏组件的信息，与中继器进行无线通信，本发明能提高光伏电站电能的利用率具有良好的应用前景。
【IPC分类】H02J13/00
【公开号】CN105490388
【申请号】CN201511027715
【发明人】余晋川, 杨再能, 胡维, 杨康, 吴传勇
【申请人】重庆西南集成电路设计有限责任公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月31日
【技术领域】
[0001] 本发明设及智能监控系统及方法，具体设及光伏电站无线智能监控系统及方法。
【背景技术】
[0002] 由于太阳能光伏发电具有无噪声，无污染，没有地域限制，分布广泛且取之不尽用 之不竭的特点，因此太阳能光伏发电是一种具有可持续发展的可再生能源发电技术。据预 测，太阳能光伏发电在21世纪会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源， 而且将成为世界能源供应的主体。但是太阳能光伏电站占地面积广，光伏组件数量庞大，而 传统光伏组件接线盒不具备报警和检测功能，目前的监控系统也只能检测到汇流箱，无法 对单个组件进行监控和检测。光伏组件的维护和监测困难，因此为提高光伏电站的发电量、 安全性、快速定位光伏电站组件故障的组件级智能监控系统是光伏电站智能监控系统发展 的新方向。
[0003] 现有的组件级监控采用电力载波通信的智能监控模块构成。模块的监控数据信息 需借助电力线传输，每一个光伏串需要一个数据采集器，数据采集器收集的数据再通过现 场通信线路(RS485)传输到服务器。该技术方案存在①发热严重：旁路开关时肖特基二极 管，当光伏组件被遮光，肖特基二极管处于旁路状态时，接线盒的溫度达到150°CW上;②安 全性低：肖特基二极管反向耐压易随溫度变化，高溫时反向耐压只有二Ξ十伏极易被反向 击穿，除此，不具备关功能，当火灾等意外发生时存在高压维护困难。③损耗大：肖特基二极 管的反向漏电流在高溫下达10几毫安，电能损失大。④通信可靠性低:数据信息传输需借助 电力线，当电力线出现故障时整个光伏串的数据都将丢失，通信效果容易受到电线负载的 影响。⑤成本高:每一个组串都需要一个数据接收器，数据接收器与服务器之间需专口铺设 通信线路。⑥码率低，电力线载波通信码率一般只有几肺PS。
[0004] 现有的光伏组件监控还有的采用WIFI通信具备监测功能的智能监控模块构成。监 控模块外挂于接线盒，监控模块的数据通过wifi传输。几十个wifi节点需对应一个数据采 集器，数据采集器到控制中屯、采用现场有线通信线路。该技术方案成本高，数据采集器数量 多，体积大，监控模块需外挂、功耗高、协议复杂等缺陷。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供光伏电站无线智能监控系统及方法。
[0006] 本发明的第一个技术方案是:光伏电站无线智能监控系统，包括服务器层、网关 层、中继器层和监控模块层，服务器层为顶层，监控模块层为底层，相邻层之间均进行双向 通信；服务器层由若干服务器构成；网关层由若干网关构成；中继器层由若干中继模块构 成；
[0007] 其特点是：监控模块层由曰1~am个分组序列构成，m< 65536;即分组序列号< 65536;每个分组序列分为bl~bn个分组，η含255的自然数；即分组号含255;每个分组由i个 智能监控模块构成；i含183的自然数，即分组内序号含183;每一个分组序列对应一个中继 器，每个网关最多对应255个中继器;每个中继器与同一个分组序列内的所有智能监控模块 进行无线通信；中继器与网关之间进行无线通信;每个网关最多与255个中继器进行无线通 f旨；
[0008] 智能监控模块用于检测光伏组件的信息，包括电压、电流、溫度等，与中继器进行 无线通信，根据指令关断光伏组件电压输出，旁路不能输出电量的光伏组件；
[0009] 每一个智能监控模块都具备独立的ID号，W与其他监控模块区分；智能监控模块 完成光伏组件数据采集，包括电压检测、溫度检测、电流检测，自行判断当前光伏组件工作 状态，需报警时主动报警，通过指定频段分时隙上传数据到中继器，并接收中继器的下行数 据，执行中继器的指令；
[0010] 中继器将智能监控模块发来的数据汇总后，打包转发给网关;并将网关的下行数 据打包转发给智能监控模块；
[0011] 网关将中继器上传的数据汇总后，打包转发给服务器;并将服务器发出的指令转 发给中继器。
[0012] 光伏电站无线智能监控系统中中继器与智能监控模块组网方法，其特点是:包括 如下步骤：
[0013] 步骤1.智能监控模块处于初始状态，分组序列号、分组号、分组内序号均为空；
[0014] 步骤2、第一次抢号入网请求:智能监控模块在未分组状态下接收到中继器发出的 组网命令，获取分配的分组序列号，并按指定的分组总数随机生成分组号和分组内序号，其 中，分组总数为每个分组序列中的分组总数量，分组总数小于或等于255;分组号小于或等 于分组总数，分组内序号小于或等于183;分组内序号即为指定的应答时隙号；
[0015] 步骤3、第一轮抢号轮询确认：中继器发送分组序列号和指定分组号对智能监控模 块进行抢号轮询确认，并对已经应答的监控模块重新分配分组内序号；当智能监控模块接 收的分组序列号和指定分组号分别与步骤2获取的分组序列号和分组号相同时，按指定应 当时隙向中继器回传应答命令;即将光伏组件的ID号回传中继器；
[0016] 步骤4、第一轮系统配置归序：中继器发送归序命令，产生新分组序列号、新分组号 和新分组内序号，对已抢号确认的智能监控模块重新配置新的分组序列号、新分组号和新 的分组内序号；智能监控模块按指定应当时隙上传新的分组号和新的分组内序号，进行回 传确认更新;其中，新分组号和新分组内序号都是从1开始，每确认一个智能监控模块，新分 组内序号递增1，当新分组内序号递增到183时，新分组号加1，新分组内序号又从1开始递 增；
[0017] 步骤5.判断所有分组是否都轮询确认完成，若未完成，增加指定分组号，返回步骤 3;若全部完成，进入步骤6;
[0018] 步骤6.第二轮抢号入网请求：中继器下达在不改变分组序列号的情况下重新计算 分组号及分组内序号命令;未完成系统配置归序的智能监控模块重新获得分组号和分组内 序号;并按重新获得的分组内序号将光伏组件ID号回传中继器；
[0019] 步骤7.第二轮抢号轮询确认：中继器发送指定分组号对智能监控模块进行第二轮 抢号轮询确认；当未完成系统配置归序的智能监控模块接收的指定分组号与步骤6获取的 分组号相同时，按步骤6获取的分组内序号向中继器回传应答命令;即将光伏组件的ID号回 传中继器；
[0020]步骤8、第二轮系统配置归序：中继器发送归序命令，产生新分组序列号，新分组号 和新分组内序号；中继器对第二轮抢号确认的智能监控模块重新配置新分组序列号、新分 组号和新分组内序号；智能监控模块在约定应答时隙上传新分组号和新分组内序号，进行 回传确认更新;其中，新分组号和新分组内序号在原来数值基础上，每确认一个智能监控模 块，新分组内序号递增1，当新分组内序号递增到183时，新分组号加1，新分组内序号又从1 开始递增；
[0021 ]步骤9.判断所有分组是否都进行了第二轮抢号轮询确认，若有分组未进行，增加 指定分组号，返回步骤7;若所有分组全部完成，进入步骤10;
[0022] 步骤10、重复步骤6~9,当未完成系统配置归序的智能监控模块的数量为零时，停 止迭代，结束。
[0023] 本发明所述的光伏电站无线智能监控系统及方法的有益效果是:本发明针对光伏 组件数量巨大的应用特点，采用分频段、分频道、分时隙、分组号的无线组网通讯协议，提出 了组件、中继、网关、服务器间的Ξ层级通讯方案，将数量大、功耗低、码率低和成本低的光 伏组件与数量少、码率高、距离远的中继、网关W及服务器进行性能、成本等方面的最优组 合，通过较少的通讯指令，实现可周期性采集每个光伏组件数据和报警信息;整个Ξ层级通 讯系统架构灵活，可按光伏电站不同规模、不同地形进行灵活布局;本发明数据传输均采用 无线通信方式，具有安装简单方便、运行维护安全、异常情况发生时可W关断，实时监测组 件的工作状态、异常情况主动报警、反向漏电流低等特点，当出现故障时可远程关断光伏组 件电能输出；本系统的成功开发能提高光伏电站电能的利用率，快速定位故障组件，增加光 伏电站的投资回报，为电站的维护提供方便，具有良好的应用前景。
【附图说明】
[0024] 图1是本发明所述的光伏电站无线智能监控系统原理框图。
[0025] 图2、图3是智能监控模块组网程序流程图。
[0026] 图4至图7是中继器组网程序流程图。
【具体实施方式】
[0027] 参见图1，光伏电站无线智能监控系统，包括服务器层、网关层、中继器层和监控模 块层，服务器层为顶层，监控模块层为底层，相邻层之间均进行双向通信；
[00%]服务器层由若干服务器14构成；网关层由若干网关13构成；中继器层由若干中继 器12构成;监控模块层由al~am个分组序列构成， m含65536;即分组序列号含65536;每个分 组序列分为bl~bn个分组，η含255的自然数；即分组号含255;每个分组由i个智能监控模块 11构成；1。83的自然数，即分组内序号。83;每一个分组序列对应一个中继器，每个网关 最多对应255个中继器12;每个中继器12与同一个分组序列内的所有智能监控模块11采用 2.4G化频段进行无线通信；相邻分组序列与中继器通信需采用不同的频道；中继器12与网 关13之间采用433MHz频段进行无线通信;每个网关最多与255个中继器进行无线通信，不同 网关分别采用不同的通信频率。
[0029]智能监控模块11用于检测光伏组件10的信息，包括电压、电流、溫度等，与中继器 进行无线通信，根据指令关断光伏组件电压输出，旁路不能输出电量的光伏组件；
[0030] 每一个智能监控模块11都具备一个6个字节独立的ID号，W与其他监控模块区分； 智能监控模块11完成光伏组件10数据采集，包括电压检测、溫度检测、电流检测等，自行判 断当前光伏组件工作状态，需报警时主动报警，通过指定2.4GZ频段分时隙上传数据到中继 器12,并接收中继器12的下行数据，包括组网指令、工作参数等，并按收到的指令进行相关 操作，包括根据指令关断光伏组件电压输出，旁路不能输出电量的光伏组件，W及进行工作 模式转换等；
[0031] 中继器12完成大于50米的2.4G频段通讯和大于1公里的433频段通讯的中继转换， 中继器12将智能监控模块11发来的数据汇总后，打包转发给网关13;并将网关13的下行数 据打包转发给智能监控模块11;中继器12与智能监控模块11之间的通讯距离大于50米，与 网关的通讯距离大于1公里；
[0032] 网关13完成433频段时隙通讯和TCP/IP互联网服务器的转换；网关可W将约255个 中继器上传的数据汇总后，打包转发给服务器;并将服务器发出的指令转发给中继器。通过 互联网TCP^P，可W支持多个网关同时与异地服务器通讯。
[0033] 通过服务器接口，服务器14可对光伏电站中控室、电站总部、专家系统、第Ξ方监 管等提供数据服务。
[0034] 在具体实施例中，系统4层级通讯协议如下表1所述。
[0035] 表1系统4层级通讯协议简述
[0036]
[0037] 智能监控模块相关数据信息按如下表2所述。
[0038] 表2智能监控模块相关数据表
[0039]
[0040]
[0041] 中继器执行系统通讯频道的选择。包括：
[0042] -、中继器定期分析本地环境各频道的通讯背景噪声水平。动态选择最优频道；
[0043] 二、对已组网智能监控模块，在原有频道上采用指令进行通知，1秒后整体切换频 道。
[0044] Ξ、对未组网智能监控模块，通过频道扫描方式采用指令进行通知。系统优先的广 播通讯频道暂定为0和83两个频道。
[0045] L1通讯有长周期、短周期两种通讯模式:包括一发多收的长周期通讯模式和一发 一收的短周期通讯模式。其中：
[0046] -发多收的长周期通讯模式采用周期性的"命令广播+选择性应答"的半双工通讯 方式。"命令广播时隙"和"选择性应答时隙"均规定为5ms，收发转换保护时间规定为40ms。 周期性通讯时间规定为1秒钟，由中继器主动发起通讯，精确的、周期性发出"命令广播时 隙"兼作为系统授时，接线盒收到"命令广播"时隙作为每秒的启始时刻，也作为每次通讯的 启始时刻。L1每秒进行一次半双工通讯，每发一次广播命令，最多可收到183个分组成员的 回传数据。
[0047] -发一收的短周期通讯模式系统隐含采用长周期通讯模式。第一个短周期通讯在 系统时间的"秒时刻"发出，使相同分组内的接线盒同时进行短周期通讯模式，加快系统配 置速度。最后一个短周期通讯模式要发一个转换指令，使相同分组内的接线盒同时恢复到 长周期通讯模式。
[004引短周期通讯时间规定为0.1秒钟，比长周期通讯速度快10倍。仍采用非周期的"命 令广播+选择性应答"的半双工通讯方式。L1每秒进行一次半双工通讯，每发一次广播命令， 最多可收到3个指定成员或1个组员3次的回传数据。
[0049] LI通讯协议时隙体系由分组序列号、分组号、分组内序号构成，考虑要兼顾大型电 站组网需要，其取值范围如表3。
[0050] 表3命令帖字段表
[0化1 ]
[0化3] 按上表取值范围，一个中继器最多可W管理255*183 = 46665个组件，按每个组件 250W计算约18MW，65535个中继器可W管理1180GW，可W满足任何特大型电站的管理需求。
[0054] 经过系统组网配置后，可W快速采集指定顺序的光伏组件ID的相关数据和信息， W及系统公共数据的包括当前理想电压值、当前理想电压值、当前溫度报警阔值等。数据采 集流程为:如果中继器下达分组回传当前数据命令，包括中继器指定回传分组号，回传当前 所有数据，接线盒收到该命令后，判定是属于该分组号时，在约定应答时隙上传当前所有数 据，包括；当前电压值、当前电流值、当前溫度值、当前状态值和当前溫度报警阔值等;如果 中继器下达指定回传分组号，回传当前ID号命令时，接线盒判定属于该分组号时，在约定应 答时隙上传当前接线盒ID号或组件ID号;如果中继器下达按操作码对当前系统数据进行设 置命令时，接线盒按命令对当前系统数据进行设置，包括分组序列号、分组号、分组内序号、 当前溫度报警阔值、当前理想电压值和当前理想电流值等，并将当前系统数据进行回传。
[0055] 通过对中继器每个分组批量采集数据的开始时间进行记录，可W实现一个采集时 间与每组的批量采集数据绑定，压缩了记录采集时间的存储空间。
[0056] 参见图2至图7,光伏电站无线智能监控系统中中继器与智能监控模块组网方法， 包括如下步骤：
[0057] 步骤1.智能监控模块处于初始状态，分组序列号Ml、分组号M4、分组内序号M5均为 空；
[0058] 步骤2、第一次抢号入网请求:智能监控模块在未分组状态下接收到中继器发出的 组网命令，获取分配的分组序列号Ml，并按指定的分组总数M2随机生成分组号M4和分组内 序号M5,其中，分组总数M2为每个分组序列的分组总数量，分组总数M2小于或等于255;分组 号M4小于或等于分组总数M2,分组内序号M5小于或等于183;分组内序号即为指定的应答时 隙号；
[0059] 步骤3、第一轮抢号轮询确认：中继器12发送分组序列号和指定分组号对智能监控 模块进行抢号轮询确认，并对已经应答的智能监控模块重新分配时隙号；当智能监控模块 接收的分组序列号和指定分组号分别与步骤2获取的分组序列号Ml和分组号M4相同时，按 分组内序号M5向中继器回传应答命令；即将光伏组件的ID号回传中继器；中继器收到智能 监控模块的应答命令后，将对应智能监控模块的分组序列号Ml、分组号M4和分组内序号M5 存入缓存，并对统计已应答智能监控模块的计数器A1递增1;
[0060] 步骤4、第一轮系统配置归序：中继器12发送归序命令，产生新分组序列号ΜΓ、新 分组号M4'和新分组内序号M5'，对已抢号确认的智能监控模块重新配置新分组序列号ΜΓ、 新分组号M4'和新分组内序号M5'；智能监控模块按分组内序号M5上传新分组号M4'和新分 组内序号M5'，进行回传确认更新；
[0061] 在具体实施例中，每个新分组号M4'进行第一次系统配置归序时，新分组内序号 M5'都从1开始；
[0062] 步骤4.1:中继器12判断是否收到智能监控模块的应答命令，如未收到应答命令， 进入步骤4.2;如收到应答命令，新分组内序号M5'递增1，再判断M5'大于183吗巧日M5'大于 183，对新分组号M4 '递增1，并将M5 '置1，进入步骤4.2;如M5 '小于183，进入步骤4.2;
[0063] 步骤4.2对统计已应答智能监控模块的计数器A1递减1;
[0064] 步骤4.3判断统计已应答智能监控模块的计数器A1是否为0;如不为0,返回步骤4; 如为0,对指定分组号M6递增1;
[0065] 步骤5.判断所有分组是否都轮询确认完成，即判断M6是否大于分组总数M2,若M6 小于M2，即未完成，返回步骤3;若全部完成，进入步骤6;
[0066] 步骤6.第二轮抢号入网请求：中继器下达在不改变分组序列号的情况下重新计算 分组号及分组内序号命令;未完成系统配置归序的智能监控模块重新获得分组号和分组内 序号;并按重新获得的分组内序号将光伏组件ID号回传中继器；中继器收到智能监控模块 的应答命令后，将对应智能监控模块的分组序列号Ml、分组号M4和分组 内序号M5存入缓存， 并对统计已应答智能监控模块的计数器A1递增1;
[0067] 步骤7.第二轮抢号轮询确认：中继器发送指定分组号对智能监控模块进行第二轮 抢号轮询确认；当未完成系统配置归序的智能监控模块接收的指定分组号与步骤6获取的 分组号相同时，按步骤6获取的分组内序号向中继器回传应答命令;即将光伏组件的ID号回 传中继器；
[0068] 步骤8、第二轮系统配置归序：中继器发送归序命令，产生新分组序列号，新分组号 和新分组内序号；中继器对第二轮抢号确认的智能监控模块重新配置新分组序列号、新分 组号和新分组内序号；智能监控模块在约定应答时隙上传新分组号和新分组内序号，进行 回传确认更新；
[0069] 在具体实施例中，每个新分组号进行第一次系统配置归序时，新分组内序号都从1 开始；
[0070] 步骤8.1:中继器12判断是否收到智能监控模块的应答命令，如未收到应答命令， 进入步骤8.2;如收到应答命令，新分组内序号递增1，再判断大于183吗?如新分组内序号大 于183,对新分组号递增1，并将新分组内序号置1，进入步骤8.2;如新分组内序号小于183， 进入步骤8.2;
[0071 ]步骤8.2对统计已应答智能监控模块的计数器A1递减1;
[0072] 步骤8.3判断统计已应答智能监控模块的计数器A1是否为0;如不为0,返回步骤8; 如为0,对指定分组号M6递增1;
[0073] 步骤9.判断所有分组是否都进行了第二轮抢号轮询确认，即判断M6是否大于分组 总数M2，若M6小于M2，即未完成，返回步骤7;若所有分组全部完成，进入步骤10;
[0074] 步骤10、重复步骤6~9,当未完成系统配置归序的智能监控模块的数量为零时，停 止迭代，结束。
[0075] 在具体实施例中，各命令帖详细的各字段定义如表4所述。
[0076] 表 4
[0077]
[007引
[0079] 智能接线盒按分组序列号、分组、分组内序号进行长周期成组快速通讯。通过组网 流程和系统配置，智能接线盒获取指定的分组序列号、分组、分组内序号后，就可W进行L1 通讯。
[0080] 为减少冲突数量，分组总数M2刚开始一般较大。经过0x20、0x21指令进行系统回传 确认后，W及分组序列号、分组及分组内序列号的0x22、0x23指令进行系统归序化调整后， 未成功组网的数量会越来越少，多次迭代后可实现全部组网。
[0081] 中继器可W接收服务器的指令，随时更新分组序列号。
[0082] 命令0x20的数据块定义：按操作码对指定分组序列号的组件进行指定分组序列 号、指定分组、指定分组内序号的抢号计算和上传指示。具体规定如表5。
[0083] 表 5
[0084]
[0085]
[0086] 命令0x21的数据块定义:按指定分组序列号、指定分组、指定分组内序号与应答时 隙一致时，回传组件ID号。具体规定如表6。
[0087] 表 6 [008引
[0089] 命令0x22的数据块定义：系统调整已确认组件ID号的新分组序列号、新分组号、新 分组内序号，实现无空缺的归序化，提高读取效率。同时使原分组序列号内的组件ID号逐渐 减少，再次分组计算时减少冲突情况发生。具体规定如表7。
[0090] 表 7
[0091]
[0093] 命令0x23的数据块定义:本指令是短周期指令，对应0x22指令，一次可W调整1个 组件ID号。且在第1个应答时隙为该组件ID号修改后数据，第2、第3个应答时隙为空。"新分 组序列号"缺省认为成功修改。
[0094] 具体规定如表8。
[00巧]表8
[0096]
[0097] 上面对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但是，本发明保护的不仅限于具体实 施方式的范围。
【主权项】
1. 光伏电站无线智能监控系统，包括服务器层、网关层、中继器层和监控模块层，服务 器层为顶层，监控模块层为底层，相邻层之间均进行双向通信；服务器层由若干服务器构 成；网关层由若干网关构成；中继器层由若干中继模块构成； 其特征在于:监控模块层由al~am个分组序列构成，m< 65536;每个分组序列分为bl~bn个分组，η< 255的自然数;每个分组由i个智能监控模块构成;i< 183的自然数，每个中继 器与同一个分组序列内的所有智能监控模块进行无线通信；中继器与网关之间进行无线通 ?目； 智能监控模块用于检测光伏组件的信息，与中继器进行无线通信，根据指令关断光伏 组件电压输出，旁路不能输出电量的光伏组件； 每一个智能监控模块都具备独立的ID号，以与其他监控模块区分；智能监控模块完成 光伏组件数据采集，包括电压检测、温度检测、电流检测，自行判断当前光伏组件工作状态， 需报警时主动报警，通过指定频段分时隙上传数据到中继器，并接收中继器的下行数据，执 行中继器的指令； 中继器将智能监控模块发来的数据汇总后，打包转发给网关;并将网关的下行数据打 包转发给智能监控模块； 网关将中继器上传的数据汇总后，打包转发给服务器;并将服务器发出的指令转发给 中继器。2. 光伏电站无线智能监控系统中中继器与智能监控模块组网方法，其特征在于:包括 如下步骤： 步骤1.智能监控模块处于初始状态，分组序列号、分组号、分组内序号均为空； 步骤2、第一次抢号入网请求:智能监控模块在未分组状态下接收到中继器发出的组网 命令，获取分配的分组序列号，并按指定的分组总数随机生成分组号和分组内序号，其中， 分组总数为每个分组序列的分组总数量，分组总数小于或等于255;分组号小于或等于分组 总数，分组内序号小于或等于183; 步骤3、第一轮抢号轮询确认：中继器发送分组序列号和指定分组号对智能监控模块进 行抢号轮询确认，并对已经应答的监控模块重新分配时隙；当智能监控模块接收的分组序 列号和指定分组号分别与步骤2获取的分组序列号和分组号相同时，按指定应答时隙向中 继器回传应答命令； 步骤4、第一轮系统配置归序：中继器发送归序命令，产生新分组序列号、新分组号和新 分组内序号，对已抢号确认的智能监控模块重新配置新的分组序列号、新的分组号和新的 分组内序号；智能监控模块按指定应答时隙上传新的分组号和新的分组内序号，进行回传 确认更新； 步骤5.判断所有分组是否都轮询确认完成，若未完成，增加指定分组号，返回步骤3;若 全部完成，进入步骤6; 步骤6.第二轮抢号入网请求：中继器下达在不改变分组序列号的情况下重新计算分组 号及分组内序号命令;未完成系统配置归序的智能监控模块重新获得分组号和分组内序 号;并按重新获得的应答时隙将光伏组件ID号回传中继器； 步骤7 .第二轮抢号轮询确认：中继器发送指定分组号对智能监控模块进行第二轮抢号 轮询确认，当未完成系统配置归序的智能监控模块接收的指定分组号与步骤6获取的分组 号相同时，按步骤6获取的分组内序号向中继器回传应答命令； 步骤8、第二轮系统配置归序：中继器发送归序命令，产生新分组序列号、新分组号和新 分组内序号，对第二轮抢号确认的智能监控模块重新配置新分组序列号、新分组号和新分 组内序号；智能监控模块在约定应答时隙上传新分组号和新分组内序号，进行回传确认更 新； 步骤9 .判断所有分组是否都进行了第二轮抢号轮询确认，若有分组未进行，增加指定 分组号，返回步骤7;若所有分组全部完成，进入步骤10; 步骤10、重复步骤6~9,当未完成系统配置归序的智能监控模块的数量为零时，停止迭 代，结束。
【专利摘要】本发明公开了光伏电站无线智能监控系统及方法；光伏电站无线智能监控系统，包括服务器层、网关层、中继器层和监控模块层，服务器层为顶层，监控模块层为底层，相邻层之间均进行双向通信；服务器层由若干服务器构成；网关层由若干网关构成；中继器层由若干中继模块构成；其特征在于：监控模块层由a1～am个分组序列构成，m≤65536；每个分组序列分为b1～bn个分组，n≤255的自然数；每个分组由i个智能监控模块构成；i≤183的自然数，每个中继器与同一个分组序列内的所有智能监控模块进行无线通信；中继器与网关之间进行无线通信；智能监控模块用于检测光伏组件的信息，与中继器进行无线通信，本发明能提高光伏电站电能的利用率具有良好的应用前景。
【IPC分类】H02J13/00
【公开号】CN105490388
【申请号】CN201511027715
【发明人】余晋川, 杨再能, 胡维, 杨康, 吴传勇
【申请人】重庆西南集成电路设计有限责任公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月31日
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