利用SCADA在农村地区开发可再生能源

Vishal Nair¹， S阿拉文汉²， V G帕德马纳班^3.S Bharati夫人⁴， K . Sathiyasekar博士⁵

印度泰米尔纳德邦金奈市A工程学院电气与电子工程系¹。
印度泰米尔纳德邦金奈市A工程学院电气与电子工程系助理教授⁴。
印度泰米尔纳德邦金奈市A工程学院电气与电子工程系教授⁵。

摘要

大约有2500个村庄位于泰米尔纳德邦偏远和交通不便的地区，因此无法通过印度传统的电网扩展通电。新能源和可再生能源部能源(MNRE)正在实施“偏远村庄电气化计划”(RVEP)，通过安装太阳能光伏(PV)家庭照明系统为这些偏远村庄供电。系统的功能因州和季节而异。在雨季，一个灯具平均工作2至3小时。在冬季和夏季，一个灯具平均工作4到5个小时。然而，性能会逐年下降。农村地区煤油的使用正在减少。近53%至69%的人报告说，他们子女的教育有了显著改善，37%至78%的人报告说，安装太阳能照明后，生活水平有了改善。尽管如此，仅仅实现太阳能电网并不难。我们还需要实施一个SCADA系统来控制和监测太阳能。我们提出了一种采用优先级切换的家庭SCADA技术的系统。

关键字

家庭管理SCADA，可再生能源，运动传感器，优先开关。

介绍

在过去，农村电气化不像水和食物一样被认为是人类的基本需求。最近的一些研究揭示了农村电气化如何以各种方式帮助改善农村社会。世界银行对11个国家进行的一项研究表明，农村电气化带来了巨大的好处，如卫生设施的改善，家庭减少使用污染燃料做饭、照明和取暖，从而使空气更清洁，从而改善了健康状况，通过增加看电视的机会提高了知识水平，通过改善知识和冰箱的储存设施提高了营养水平。农村地区的儿童白天大部分时间都花在家庭活动上。他们晚上没有灯光学习。晚上给学生上几个小时的电可以大大提高他们的学习成绩。由于缺乏电力，农村妇女每天要花2-6个小时来收集柴火。

因此，农村电气化可被视为改善农村社会经济状况的基本需要

毫无疑问，要使整个地球村达到可接受的生活质量，就需要能源。在未来的几十年里，将需要各种各样的能源形式来满足日益增长的全球需求。此外，我们的全球能源系统是这样的，发达国家和发展中国家在努力提供充足和负担得起的能源和维持一个生态健全的星球方面是相互依存的。这对印度这样的发展中国家具有重要意义，因为印度的主要经济活动是农业，为农村地区提供可靠的电力对加速增长至关重要。促进增长和发展的其他经济活动也需要它

本文提出了一种任意集成系统的监控方法，这对电站的高效运行至关重要。本文提出的基于SCADA的集成系统操作，通过与计算机的接口将人工操作人员从日常操作中解脱出来，从而形成人机接口系统。结果表明，该接口系统能够实现用电需求的匹配，监测和记录电源的各种参数，如电流和供电，满足的需求，并定期记录事件。

研究中的系统

A.太阳能光伏电池

光伏(PV)是一种利用具有光伏效应的半导体将太阳辐射转化为直流电的发电方法。光伏发电采用由若干包含光伏材料的太阳能电池组成的太阳能电池板。目前用于光伏发电的材料包括单晶硅、多晶硅、非晶硅、碲化镉和铜铟镓硒化/硫化物。由于对可再生能源需求的增加，近年来太阳能电池和光伏阵列的制造有了很大的发展。

b供应/电池

来自太阳的太阳能必须储存在电池中。我们不能直接利用来自太阳的热能。我们需要把它从一种形式转换成另一种形式，即从热能转换成电能。这种转换将由太阳能电池板完成，能量需要存储在电池中。然后电池必须为负载供电。在这里我们使用AGM电池吸收玻璃垫电池在我看来是最好的太阳能使用。在两块板之间使用编织玻璃垫来固定电解液。它们是泄漏/溢出，充电时不出气体，并具有优越的性能。它们具有密封凝胶类型的所有优点，质量更高，保持电压更好，自放电更慢，使用寿命更长。协和电池的Sun Xtender系列是AGM电池的一个很好的例子

C.Switching /继电器

继电器是一种电动开关。许多继电器使用电磁铁来机械操作开关，但也使用其他工作原理，如固态继电器。继电器用于需要用低功率信号控制电路的场合(控制电路和被控制电路之间具有完全的电气隔离)，或者必须用一个信号控制几个电路的场合。最早的继电器被用作远程电报电路的放大器:它们重复从一个电路传入的信号，并在另一个电路上重新传输。

D.信号调节器

信号调理是指对模拟信号进行处理，使其满足下一阶段进一步处理的要求。最常用的是模数转换器。运算放大器(运算放大器)通常用于在信号调理阶段对信号进行放大。这里我们也使用运算放大器信号调节器，这是一个非常低成本的设备，可以很容易地使用，维护更少。

E.电流互感器

互感器在某种程度上与电力变压器相似，但在结构和工作原理上有一定的区别。在正常工作范围内，一次电流和二次电流之间比值的准确性对于计量和指示是至关重要的。正常情况下，电流互感器的精度要求达到额定电流的125%;因为允许系统电流必须低于额定电流的125%。相反，在这一极限之后，CT芯应该饱和，因为连接到CT次级的计量仪器可以防止由于系统过电流引起的不必要的电气应力，因为次级电流即使CT的一次电流上升到非常高的值，也不会超过所需的极限。因此，工作范围内的精度是测量用CT的主要标准。计量CT的精度程度由CT精度等级表示

F. 8位控制器

这里我们使用PIC 16f877a控制器来控制操作。它的快速响应和非常高的速度和精度使它成为我们使用的所有控制器中最有利的。它还需要更小的空间，易于维护。该控制器只会接收来自PIR传感器的信号，PIR传感器用于运动感知，因此它将向继电器发出指令，将电源提供给房间或不。

G.被动红外探测器

被动红外传感器(PIR传感器)是一种电子传感器，用于测量其视场内物体辐射的红外(IR)光。它们最常用于基于pir的运动探测器。所有温度高于绝对零度的物体都以辐射的形式发出热能。通常这种辐射是人眼看不见的，因为它辐射的是红外波长，但它可以被为此目的而设计的电子设备检测到。在这种情况下，术语被动是指PIR设备不产生或辐射任何能量用于检测目的。它们完全是通过探测其他物体发出的能量来工作的值得注意的是，PIR传感器本身并不检测或测量“热量”;相反，它们探测物体发出的红外辐射，这些辐射与物体的温度不同，但通常与物体的温度相关(例如，X射线或伽马射线探测器不被认为是热探测器，尽管高温可能会导致X射线或伽马辐射的发射

家庭管理监控。

SCADA一词通常指的是监视和控制整个站点的中央系统。SCADA行业基本上诞生了，出于对包含可编程逻辑控制器(PLC)的用户友好前端控制系统的需求。SCADA通过某种形式的通信格式从plc收集信息并进行组合。复杂的SCADA还可以连接到数据库，以提供即时趋势、诊断数据、定期维护程序、物流信息、特定传感器或机器的详细原理图以及专家系统故障排除指南。SCADA的硬件通常经过加固，以承受温度、振动和极端电压，但在这些安装中，通过拥有冗余硬件和通信通道来增强可靠性。SCADA主要由三个部分组成:

远程终端单元(rtu)

rtu是一种特殊用途的计算机，它包含模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)、数字输入(状态)和输出(控制)。rtu结构坚固;根据IEEE Std. 472规定的浪涌耐压能力(SWC)测试，输入和输出完全保护不受杂散电瞬变的影响。一个RTU可以有多个通信端口，以便多个主站可以共享该RTU。RTU软件由制造商编写，通常使用高级语言(如C)，用于解释来自主计算机的命令(轮询请求)，并启动超出限制条件的报告。如果RTU具有足够的处理能力，则可能实现本地控制。

B.主站

它监测和控制rtu及其附属电气设备。主站有一个核心程序，叫做操作系统。运行在操作系统上的应用程序是由实用程序或SCADA供应商编写的。主站不仅监视和控制rtu，而且可以从联网的计费计算机调用客户记录。

C .通讯系统

为了连接rtu和主站，需要一个广域网(WAN)，通常由一种以上的媒体类型组成，因为单一技术对于跨越多个州的公用事业公司来说通常在经济上不实用。对于长距离，电力线载波一直用于语音和保护中继，而电话线和微波中继是唯一的选择，直到长距离光纤系统可用。使用的其他通信系统有多址系统(MAS)、微波、金属电缆、光纤等。

在这里，家庭管理SCADA意味着相同的系统将变得更加紧凑，每个家庭将实现和安装一个更小的模块。通过这样做，我们可以控制每一个房子，因此我们可以分别监控每个房子的参数。

简要说明框图

这里我们先直接给开关设备供电。从开关设备只有电源必须给房间。现在在房间里会有被动红外传感器，它会感应到运动并将其传递给微控制器。一旦运动被感知到，微控制器将发出关闭继电器的命令，然后将供应给房间。同样的情况发生在房间，如果有人离开房间，传感器将再次给微控制器的命令，这个控制器将打开继电器

在晚上的时间里，我们将优先供应给一个房间，只有那个房间才会有供应。

仿真结果

在这里，我们展示了夜间的模拟结果。正如我们所看到的，昼夜监视器暗示了太阳能。测量光强的lcd值也显示为零值，表示夜间时间。在夜间，我们采用了优先级切换，只给1号房间优先。所以在这段时间里，只有1号房间有灯光。

白天在这里可以生产太阳能。在白天，优先级切换将被取消，房间将以正常模式工作。我们在每个房间都安装了传感器。一旦在房间里感应到运动，传感器就会感应到它，并将其发送给微控制器。微控制器将关闭继电器和供应将给房间。

这里的模拟结果也将与房间1相同。如果在2号房间感应到运动，将进行与1号房间相同的操作。

结论

在这篇文章中，我们说明了如何提高农村地区的生活水平。我们提出了一个可以利用和监测可再生能源的系统。如果这是实时实践，我们可以得到良好的结果，并通过发展农村地区来帮助我们国家的发展。

参考文献

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