一种光伏系统双向通信方法与流程

本发明涉及光伏，尤其涉及一种光伏领域的电力线载波双向通信方法。

背景技术：

1、电力线通信(power line communication，plc)是指利用电力线作为媒体实现数据传输的一种通信技术。数字信号经调制后以载波形式发送，再经plc收发器进行调制后，加载到电力线上进行传输，而接收则是一个反向过程。

2、光伏系统的快速关断，顾名思义就是快速关断每一块光伏组件。这一概念是美国国家电工规范(national electrical code，简称nec)提出的并对快速关断又做了严格的要求——以距离到光伏矩阵305mm为界限，在快速关断装置启动后30s内，界限范围外电压降低到30v以下，界线范围内电压降低到80v以下，也就是要求实现“组件级关断”。

3、光伏发电系统是由多个光伏组件串联形成的光伏组串，然后将光伏组串接入逆变器实现直流转换为交流从而并网发电。考虑到串联的光伏组件会形成600v～1000v的直流高压，这种高压会导致人身危险和火灾事故，而光伏快速关断设备在紧急情况发生时可以做到组件级的快速关断。

4、以此同时，为了保证光伏电站的高效运行，提高发电量和收益，光伏电站还需要对组件状态和数据进行实时监测，例如电流、电压、故障和告警以及包括温度、湿度、风速和太阳辐射，故障和告警等。这些信息的实时获取可以有效帮助分析光伏电站的数据，以及远程监控光伏电站的运行。

5、而在现有系统中，sunspec标准得到了全球范围内的广泛应用和认可，它是专门针对光伏系统快速关断功能制定的plc协议。然而，该标准只有关断功能，是单向通行方法，只能由主节点通知从节点进行关断操作，无法满足光伏组件的监控和检测功能需求。

6、因此，如何设计一种性能优异的光伏系统双向通信方法，既确保光伏系统的周期性关断指令操作，又周期性的采集和监控光伏组件的运行状态，为光伏电站的安全运行和高效运行，是现有光伏系统所需要解决的迫切问题，而本发明正是针对现有光伏系统的迫切需求而提出的双向通信方法。

技术实现思路

1、为克服现有sunspec系统的单向通信问题，本发明提供了一种光伏系统双向通信方法，该方法能够适应直流光伏通信系统的复杂环境要求，既实现周期性关断指令的需求，又满足光伏组件周期性数据采集和数据监测的需求，为后续的光伏电站的优化和效率提升提供坚实的基础。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种光伏系统双向通信方法，包括以下步骤：

4、s1，在光伏系统中将模块节点定义为主节点和从节点两种角色；

5、s2，所述主节点设置基础信标周期，所述基础信标周期包括信标保护时隙、信标时隙、广播时隙、关断心跳时隙、紧急业务时隙、tdma分配时隙以及csma时隙；

6、s3，所述主节点根据所述从节点的规模，设置超级信标周期，每个超级信标周期包括n个基础信标周期；

7、s4，所述主节点统一规划通信时隙的分配以及使用方法，将各个通信时隙分配给相应的从节点，而在csma时隙，各个从节点通过csma/ca方式竞争接入载波信道；

8、s5，所述从节点基于所述主节点的时隙规划和安排，有序开展与所述主节点的双向通信工作。

9、在一个实施例中，所述信标保护时隙用于防止从节点在信标时隙发送数据，确保主节点信标发送不受影响；所述信标时隙用于主节点发送信标信号，作为周期的开始，同步网络时间；所述广播时隙用于主节点发送控制指令或业务通知给各从节点；所述关断心跳时隙用于定期发送心跳信号，监控组件状态，并在紧急情况下快速响应关断指令；所述紧急业务时隙用于紧急情况下的快速通信，如故障或告警的即时上报；所述tdma分配时隙用于为从节点分配固定时间进行数据采集和上报，确保通信有序且避免冲突；所述csma时隙用于从节点在此时隙通过csma/ca机制竞争接入信道，以处理非周期性通信或紧急业务。

10、在一个实施例中，从节点角色还分为普通节点和代理节点，代理节点还承担中继节点的功能，支持中继转发。

11、在一个实施例中，关断心跳时隙的周期相对固定，在1-4s的时间范围内，确保紧急情况下光伏组件快速关断的需求。csma时隙长度根据关断心跳时隙周期来设计，保持关断心跳时隙周期的一致性。

12、在一个实施例中，所述超级信标周期是完成网络中所有节点tdma时隙安排的周期长度，通常在多个基础信标周期内完成，跟网络节点规模相关。

13、在一个实施例中，信标时隙、广播时隙和关断心跳时隙分配给主节点和代理从节点，从主节点先发送，代理从节点转发。tdma分配时隙分配给各个从节点以及代理从节点，目标从节点先发送，代理从节点转发。紧急业务时隙由主节点分配或者主节点规划作为csma时隙使用。

14、在一个实施例中，所述光伏系统双向通信方法还包括使用信标帧，信标帧不携带信标时间戳信息，信标帧的起始时刻作为每个基础信标周期的开始，由各个网络节点根据接收同步时刻完成网络定时操作，从而大幅降低和简化系统实现复杂度。

15、本发明与现有技术相比的有益效果是：

16、本发明提出一种光伏系统双向通信方法，通过各种业务时隙和csma时隙的设计，一方面实现了光伏系统的可靠双向通信，另一方面有效保障光伏快速关断指令的周期性和实时性，并满足光伏组件周期性数据采集的有效需求。

17、本发明可以很好地满足快速关断关于秒级心跳关断的需求，同时，也可以很好地实现光伏组件秒级数据采集和监控的要求，为光伏电站的安全运行和高效运行奠定坚实基础。

1.一种光伏系统双向通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的光伏系统双向通信方法，其特征在于，所述信标保护时隙用于防止从节点在信标时隙发送数据，确保主节点信标发送不受影响；所述信标时隙用于主节点发送信标信号，作为周期的开始，同步网络时间；所述广播时隙用于主节点发送控制指令或业务通知给各从节点；所述关断心跳时隙用于定期发送心跳信号，监控组件状态，并在紧急情况下快速响应关断指令；所述紧急业务时隙用于紧急情况下的快速通信，如故障或告警的即时上报；所述tdma分配时隙用于为从节点分配固定时间进行数据采集和上报，确保通信有序且避免冲突；所述csma时隙用于从节点在此时隙通过csma/ca机制竞争接入信道，以处理非周期性通信或紧急业务。

3.如权利要求1或2所述的光伏系统双向通信方法，其特征在于，所述从节点角色还分为普通节点和代理节点，代理节点还承担中继节点的功能，支持中继转发。

4.如权利要求1或2所述的光伏系统双向通信方法，其特征在于：所述关断心跳时隙的周期在1-4s的时间范围内；csma时隙长度根据关断心跳时隙周期来设计，以保持关断心跳时隙周期的一致性。

5.如权利要求1或2所述的光伏系统双向通信方法，其特征在于：所述超级信标周期为完成网络中所有节点tdma时隙安排的周期长度。

6.如权利要求1或2所述的光伏系统双向通信方法，其特征在于：所述信标时隙、所述广播时隙和所述关断心跳时隙分配给所述主节点和代理从节点，从所述主节点先发送，代理从节点转发；所述tdma分配时隙分配给各个所述从节点以及代理从节点，目标所述从节点先发送，代理从节点转发；所述紧急业务时隙由所述主节点分配或者所述主节点规划作为csma时隙使用。

7.如权利要求1或2所述的光伏系统双向通信方法，其特征在于：还包括使用信标帧，所述信标帧不携带信标时间戳信息，所述信标帧的起始时刻作为每个基础信标周期的开始，由各个网络节点根据接收同步时刻完成网络定时操作。

8.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序由处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的光伏系统双向通信方法。

9.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序由处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的光伏系统双向通信方法。