摘 要

太阳能是一种绿色干净的能源，应该大力开发使用，但是由于单个的太阳能电池转化的电压值比较小，因此无法单独使用。使用光伏阵列，通过汇流器、逆变器、变压器等设备可以让光能转化为满足人们日常生活要求的电能，这也是光伏电站在世界上很多国家慢慢火热的原因。

通常大型光伏电站一般建在比较空旷的无人区，工作人员不易于在电站直接进行管理，因此需要设计光伏电站状态监测系统来监测。本文结合实际电站监测状况，使用LabVIEW虚拟仪器设计光伏电站状态监测系统，通过温度传感器、风力传感器、湿度传感器、红外线传感器，采集电站的相关参数，通过数据采集卡传输到电脑上进行监测和分析。

本文的设计思路是先进行LabVIEW软件搭建，然后利用仿光伏电站硬件电路来进行模拟测试，待调试完善后，在条件成熟情况下，可在实际的电站进行调试，最后完善安装，投入使用。

经过虚拟光伏电站硬件电路与软件调试，软件系统基本能对光伏电站的参数进行实时显示、处理、存储和历史数据读取。

关键词：虚拟仪器；光伏电站；数据采集；数据读写

Abstract

Solar energy as a kind of green clean energy, is one of the important ways to solve the problem of energy crisis. But a single small solar battery power current, low power. Use of pv array, through junction station, inverters, transformers and other equipment can let light energy into electrical energy that could satisfy the requirement of People's Daily life, it is also a photovoltaic power plants in many countries in the world slowly hot reasons.

General usually large photovoltaic power station built in more open areas, the staff is not easy to manage it, so need to design state of photovoltaic power station monitoring system .With the actual condition of the power station, we can use the LabVIEW virtual instrument, through wind sensors, humidity sensors, temperature sensors, infrared sensors, the related parameters in the gathering station, through the data acquisition card to a computer for monitoring and analysis.

The design idea of this article is to LabVIEW software build, and then use photovoltaic power station hardware circuit to simulate test, after the completion of debugging, in the ripe condition and actual power plant debugging, we can improve the installation and put into use.

After half a month of photovoltaic power plant debugging of hardware circuit and software, the software system can real-time display of the parameters of the photovoltaic power station, processing, storage, and historical data is read.

Key Words：virtual instrument；photovoltaic power station；data acquisition；data read and write

第1章 绪论 1

1.1 背景、目的和意义 1

1.2 光伏电站的发展 1

1.2.1 国外发展状况 1

1.2.2 国内发展状况 1

1.3 光伏电站监测系统的发展 2

1.4 系统的模块分类 2

第2章 监测系统的整体设计 4

2.1 光伏电站的转能方式 4

2.1.1 基本单元发电原理 4

2.1.2 并网发电原理 4

2.2 光伏电站状态监测系统设计 5

2.2.1 光伏电站状态监测系统的功能 5

2.2.2 监测系统的设计方案 6

第3章 光伏电站的主要设备 8

3.1 光伏组件阵列 8

3.2 光伏汇流箱 8

3.3 并网逆变器 10

3.4 虚拟光伏电站电路 10

第4章 DAQ数据采集 12

4.1 数据采集卡 12

4.2 电参数数据采集 14

4.3 温度数据采集 15

4.4 湿度数据采集 15

4.5 风力数据采集 16

4.6 现场图像采集 18

第5章 监测系统软件设计 20

5.1 LabVIEW简介 20

5.2 登录界面设计 21

5.2.1 登陆系统设计 21

5.2.2 子VI调用设计 23

5.2.3 登陆界面前面板 25

5.3 光伏阵列温度监测 26

5.3.1 温度数据采集 27

5.3.2 温度数据的处理 29

5.3.3 温度异常预警 31

5.3.4 数据读写功能 31

5.3.5 温度监测界面 32

5.4 电参数监测 33

5.4.1 光伏阵列电参数显示 34

5.4.2 汇流箱电参数显示 35

5.4.3 逆变器电参数显示 37

5.5 电站环境参数监测 38

5.6 电站现场图像监测 39

5.7 光伏电站状态监测系统生成EXE文件 40

第6章 监测系统软件调试 43

6.1 软件功能检验 43

6.2 监测系统对比 49

第7章 总结与展望 50

7.1 总结 50

7.2 展望 50

参考文献 52

致谢 53

第1章 绪论

1.1 背景、目的和意义

石油、天然气、煤炭、核能等都是一次性绿色常规非再生能源^[1]。近年来，随着科学技术的飞速发展，这些传统能源的消耗十分巨大，且在短期内是无法再生的。石油和天然气的开采都受限于地域因素，而核能由于技术原因和危险性无法在各地普遍使用。除了初始设备花费外其他的维护费、更换费均极低，而且可以适用于不同的地域。利用太阳能电池的光生伏特效应进行的光-电转换就是光伏发电^[2]。光伏电站是利用光伏阵列来转化太阳能，再将转化的电信号进行汇流，升压，直流转交流等过程，将电信号变成使用于日常家庭的交流电，接入市区电网。

本设计就是依据于当前光伏发电站的火热，选择设计与光伏电站相配套的状态监测系统。通过数据采集卡采集风力、温度、湿度、红外线传感器转化的电信号，利用网络进行远距离传输，从而达到工作人员可以远距离监测电站的状态，节省人力资源，提高效率，并且可以提高安全性。

1.2 光伏电站的发展