电工电气

(2010 No.9)

实时监控。

(5)下位机与上位机之间的通信介质主要为光

纤，旁边加以电光转换和光电转换模块，由于太阳

能电池板分布较广，电站控制中心与逆变器所处位

置可能距离较远，又由于现场电磁环境较为恶劣，所

以采用光纤作为传输介质较为保险。传输协议采用

Modbus-RTU协议，传输波特率为256 000。上位机与

网络监视机之间通过以太网线连接，以Modbus-TCP/

IP协议通信。

3 硬件设计

3.1 传感器的选择

由第一节监控系统建模可知，本系统需要测量

的参数种类繁多，所以需要选择不同的传感器，经

过调理电路送到A/D输入端口，传感器的精度、响

应速度等都对电站控制系统影响较大，需要根据要

求选取传感器。

电流传感器采用南京中旭电子科技有限公司的

HNC-025SY霍尔电流传感器。其中025表示可以测量

的额定电流为25 A。电压传感器采用南京中旭电子

科技有限公司的HNV025 A霍尔电压传感器。该传感

器适用于测量电压10～500 V，副边额定输出电流

为25 mA。实际应用时，通过测量该传感器电阻

上的电压，并乘以转换系数，便可以计算得到原边

上电压的数值。霍尔电流、电压传感器模块具有的

优越电性能使它同时具备了传统的互感器和分流器

检测的所有优点，同时又克服了互感器和分流器各

自的不足(互感器只适用于50 Hz工频量的测量，分

流器无法进行隔离测量)。利用同一只霍尔电流、电

压传感器模块检测元件既可以检测交流也可以检测

直流，甚至可以检测瞬态峰值，因而是互感器和分

流器的最佳替代品

[1-2]

。

频率测量通过同步锁相电路输入DSP的CAP采集

端口捕获经过计算便可得到，使用小CT检测出电压

信号，通过过零比较芯片以及DSP内部定时器共同

实现。

风速传感器选用LVFSC-12型光电式传感器，它采

用抗紫外线的塑质材料制作的风杯，具有重量轻，起

动扭矩小，惯性低，能真实反应风速信息。采用高

密度截光盘，可提高脉冲输出的频率值，更适于高

精度的测量。

温度传感器选用铠装温度传感器热电阻WZP-

P t 1 0 0 ，可与温度变送器配套输出 4 ～ 2 0 m A 或

1～5 V DC。其具有以下优点：(1)体积小，内部无

空气隙，热惯性小，测量滞后小；(2)机械性能

好、耐振，抗冲击；(3)能弯曲，便于安装；(4)使

用寿命长。

光照强度传感器选用LL-SE光照度变送器，适

合室内外安装，其测量范围有多个分段，包括

10～2 000/4 000/10 000 Lux，现场可通过开关选

择，输出电压为0～10 V DC(三线)。

3.2 控制采集电路

DSP的控制采样电路如图2所示。

DSP选择TI公司的TMS320F2812，它具有如下特

点：(1)高达150 MHz的工作主频；(2)1.8 V和3.3 V

供电，具有很低的功耗；(3)128 KB内部FLASH，18 KB

内部SARAM，可外扩1 M存储器。存储器采用统一编

址，寻址空间可达4 MB；(4)中断资源丰富，可支

持45个外设级中断和3个外部中断。提取中断向量

和保存现场只需9个时钟周期，响应迅速；(5)拥有

双事件管理器EVA和EVB，控制更加灵活。这些特点

使得TMS320F2812芯片能够快速地实现数据处理，特

别适合功率器件的控制

[3]

。

AD7656是AD公司的一款模数转换芯片，该芯片

特点如下：它是高集成度、6通道、16 bit逐次逼

近(SAR)型ADC，具有最大4 LSBS INL和每通道达250

千次/s的采样率，片内包含一个2.5 V内部基准电

压源和基准缓冲器，电压输入范围为-5～+5 V，该

器件仅有典型值160 mW的功耗，比最接近的同类双

极性输入ADC的功耗降低了60%，它还具有高速并行

AIN1

AIN2

AIN3

AIN4

AIN5

AIN6

D0～D15

CONVST

BUSY

CS1

7656芯片

AIN1

AIN2

AIN3

AIN4

AIN5

AIN6

CONVST

BUSY

CS2

D0～D15

7656芯片

CONVST1
BUSY1
CS1

RD
WR
CONVST2
BUSY2
CS2
SCI

D0～D15

DSP

现场总线

图2 DSP控制采样电路图

光伏电站监控系统的设计