專利名稱：并網(wǎng)太陽能光伏電站監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，光伏發(fā)電項目因其具有能源潔凈、環(huán)境友好、可再生等優(yōu)點得到社會的認可和國家的大力支持。在光伏電站大規(guī)模建設(shè)的同時，暴露出一個嚴重的問題即光伏發(fā)電系統(tǒng)的檢測平臺的發(fā)展相對落后，亟需建立完善的光伏發(fā)電系統(tǒng)檢測。如圖1所示，并網(wǎng)光伏電站由光伏陣列組串、匯流箱、直流配電柜、逆變器、交流配電柜、升壓變壓器等組成，通過太陽能光伏陣列組件將太陽輻照能轉(zhuǎn)化為直流電，經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)化為交流電后升壓并入電網(wǎng)。并網(wǎng)型光伏發(fā)電站的發(fā)電性能，是光伏電站的主要技術(shù)參數(shù)之一，目前只能采用單片光伏組件在標準測試條件下(太陽輻照度1000W/m2，光伏組件內(nèi)部電池溫度25°C，大氣質(zhì)量AMl.5)峰值功率的總和來測試。但是實際應用環(huán)境中,太陽輻照度、電池溫度、大氣質(zhì)量等參數(shù)都是不斷變化的，光伏電站的發(fā)電功率因此不斷變化，而采用光伏組件在標準測試條件下的測試數(shù)據(jù)并不能表示光伏電站的實際效率，也不能對光伏電站的性能進行客觀評估。尤其是國內(nèi)，光伏發(fā)電建設(shè)及電站設(shè)計方面經(jīng)驗較少，大部分光伏電站的監(jiān)測設(shè)備都是從逆變器直流輸入才開始對各項數(shù)據(jù)進行記錄分析，缺乏對光伏陣列組串、匯流箱、直流配電柜的數(shù)據(jù)的測試，無法實現(xiàn)整個電站的全面檢測，無法評估電站建成后運行壽命周期內(nèi)的各組件、部件和系統(tǒng)的發(fā)電效率、設(shè)備故障率、運行可靠性和維護成本。還有一個問題是，目前電站的檢測設(shè)備都是逆變器本身自帶或者設(shè)置于匯流箱自身的，只能對本電站進行測試。尚沒有一種可以移動的，適用于多種電站的監(jiān)測裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供了并網(wǎng)太陽能光伏電站監(jiān)測裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對并網(wǎng)光伏電站的各組件的運行數(shù)據(jù)和電站的環(huán)境數(shù)據(jù)進行監(jiān)測。本發(fā)明的另一目的是提供一種具有擴展性的并網(wǎng)太陽能光伏電站監(jiān)測裝置，用戶可以根據(jù)不同的電站和不同的測試需求選擇合適的測試方式。本發(fā)明還有一個目的是提供一種可以拆卸移動的監(jiān)測裝置。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，并網(wǎng)太陽能光伏電站監(jiān)測系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和數(shù)據(jù)分析裝置。其中數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置又分為室外監(jiān)測部分、室內(nèi)監(jiān)測部分和氣象測試平臺。室外監(jiān)測部分用于監(jiān)測光伏陣列組串的溫度、組串的輸出電流、輸出電壓和直流匯流箱的輸出電流、輸出電壓；室內(nèi)監(jiān)測部分用于監(jiān)測直流配電柜、逆變器、交流配電柜、升壓變壓器的輸入電流、輸入電壓、輸出電流、輸出電壓和并網(wǎng)點的電能質(zhì)量；氣象測試平臺用于監(jiān)測太陽能光伏陣列組串所處的環(huán)境溫度、光輻照度、風速風向。
所述的室外監(jiān)測部分具有電流傳感器、電壓傳感器和溫度傳感器，在光伏陣列組串的輸出端和直流匯流箱的輸入端設(shè)置電流傳感器和電壓傳感器，緊貼光伏面板的背面安裝溫度傳感器，用于測量光伏面板的溫度，以上傳感器分別將測量的電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集裝置。所述的數(shù)據(jù)采集裝置主要由多接口插板、多接口卡槽、數(shù)據(jù)采集卡、PAC可編程自動化控制器組成，依據(jù)測試需求不同選擇不同類型的數(shù)據(jù)采集卡插入多接口卡槽中，其中電流、電壓、溫度等數(shù)據(jù)通過多接口插板傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡將采集到的數(shù)據(jù)傳送給PAC可編程自動化控制器進行集成處理。所述的室內(nèi)監(jiān)測部分又分為直流監(jiān)測部分和交流監(jiān)測部分，其中直流監(jiān)測部分采用電流傳感器和電壓傳感器對直流匯流箱的輸出端、直流配電柜的輸入端和輸出端的電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)進行監(jiān)測；交流監(jiān)測部分采用電流互感器和電壓直連的方式對逆變器的輸出端、交流配電柜、升壓變壓器的輸入端和輸出端以及并網(wǎng)點的輸入端的電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)進行測量，上述測量數(shù)據(jù)通過多接口插板傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡將采集到的數(shù)據(jù)傳送給PAC可編程自動化控制器進行集成處理。進一步，室內(nèi)監(jiān)測部分的數(shù)據(jù)采集裝置還包括多個智能電表，電表的個數(shù)與所測量的組件的個數(shù)一致。進一步，所述的數(shù)據(jù)采集裝置的多接口插板的輸出端分兩個，一個連接數(shù)據(jù)采集卡,一個連接智能電表。智能電表將多接口插板傳來的電流、電壓、頻率等數(shù)據(jù)進行直觀顯
/Jn ο進一步，所述的并網(wǎng)點的輸入端還連接有電能質(zhì)量測試儀，用于監(jiān)測分析并網(wǎng)點的輸入電能質(zhì)量。所述的氣象測試平臺設(shè)置在光伏陣列附近，由溫度傳感器、總輻照表、風速風向測試儀組成，其中溫度傳感器用于測試光伏陣列所處的環(huán)境溫度，總輻照表用于測試與光復陣列組件同一平面上的光輻照度，風速風向測試儀用于測試光伏陣列所處的環(huán)境的風速風向，上述測試數(shù)據(jù)均傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡并傳送給PAC可編程自動化控制器進行集成處理。進一步，所述的測量光輻照度的裝置還可以是直射表或者標準光伏電池。所述的數(shù)據(jù)分析裝置包括中央處理模塊，PAC可編程自動化控制器將集成處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)分析裝置，數(shù)據(jù)分析裝置綜合匯總各組件的測量數(shù)據(jù)，實時顯示并保存電站的基本信息、被監(jiān)測組件的測試數(shù)據(jù)、環(huán)境氣象數(shù)據(jù)，計算出被監(jiān)測部件的運行情況、電站性能比等信息，建立電站實測運行數(shù)據(jù)庫。進一步，所述的數(shù)據(jù)采集裝置內(nèi)安裝有無線信號發(fā)射器，可以將PAC可編程自動化控制器處理的數(shù)據(jù)通過無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送給安裝有無線信號接收器的數(shù)據(jù)分析裝置。本發(fā)明的有益效果在于，通過對光伏電站的各組件的監(jiān)測和電站的環(huán)境數(shù)據(jù)的監(jiān)測，建立電站實測運行數(shù)據(jù)庫，全面評估光伏電站各組件及系統(tǒng)的性能和可靠性，推動光伏組件及系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，為光伏發(fā)電技術(shù)的研發(fā)進步提供真實可靠的數(shù)據(jù)支持。


圖1是并網(wǎng)光伏電站示意圖。圖2是本發(fā)明提供的并網(wǎng)光伏電站的數(shù)據(jù)采集點示意圖。
圖3是本發(fā)明提供的并網(wǎng)光伏電站監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖4是本發(fā)明提供的并網(wǎng)光伏電站監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析裝置的電站基本信息顯示界面。圖5是本發(fā)明提供的并網(wǎng)光伏電站監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析裝置的被監(jiān)測組件信息顯示界面。
具體實施例方式下面集合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步清楚、完整的描述，以說明本發(fā)明完全符合專利法要求的新穎性、創(chuàng)造性和實用性。應當注意，實施例描述的只是本發(fā)明的一部分實施方式，不能用于限制本發(fā)明的保護范圍。并網(wǎng)太陽能光伏電站監(jiān)測系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和數(shù)據(jù)分析裝置。其中數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置又分為室外監(jiān)測部分、室內(nèi)監(jiān)測部分和氣象測試平臺。室外監(jiān)測部分用于監(jiān)測光伏陣列組串的溫度、組串的輸出電流、輸出電壓和直流匯流箱的輸出電流、輸出電壓；室內(nèi)監(jiān)測部分用于監(jiān)測直流配電柜、逆變器、交流配電柜、升壓變壓器的輸入電流、輸入電壓、輸出電流、輸出電壓和并網(wǎng)點的電能質(zhì)量；氣象測試平臺用于監(jiān)測太陽能光伏陣列組串所處的環(huán)境溫度、光輻照度、風速風向。所述的室外監(jiān)測部分具有電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器和數(shù)據(jù)采集裝置，在光伏陣列組串的輸出端和直流匯流箱的輸入端設(shè)置電流傳感器和電壓傳感器，緊貼光伏面板的背面安裝溫度傳感器，用于測量光伏面板的溫度，以上傳感器分別將測量的電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集裝置。所述的數(shù)據(jù)采集裝置主要由多接口插板、多接口卡槽、數(shù)據(jù)采集卡、PAC可編程自動化控制器組成，依據(jù)測試需求不同選擇不同類型的數(shù)據(jù)采集卡插入多接口卡槽中，多接口卡槽的接口數(shù)量可以依據(jù)所需采集卡個數(shù)擴展，其中電流、電壓、溫度等數(shù)據(jù)通過多接口插板傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡將采集到的數(shù)據(jù)傳送給PAC可編程自動化控制器進行集成處理。例如，室內(nèi)部分的數(shù)據(jù)采集卡可采用NI9073、NI9205等4位或者16位數(shù)據(jù)采集卡；室外部分可采用NI9017、NI9205等4位、16位或者32位數(shù)據(jù)采集卡。所述的室內(nèi)監(jiān)測部分又分為直流監(jiān)測部分和交流監(jiān)測部分，其中直流監(jiān)測部分采用電流傳感器和電壓傳感器對直流匯流箱的輸出端、直流配電柜的輸入端和輸出端的電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)進行監(jiān)測；交流監(jiān)測部分采用電流互感器和電壓直連的方式對逆變器的輸出端、交流配電柜、升壓變壓器的輸入端和輸出端以及并網(wǎng)點的輸入端的電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)進行測量，上述測量數(shù)據(jù)通過多接口插板傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡將采集到的數(shù)據(jù)傳送給PAC可編程自動化控制器進行集成處理。進一步，室內(nèi)監(jiān)測部分的數(shù)據(jù)采集裝置還包括多個智能電表，電表的個數(shù)與所測量的組件的個數(shù)一致。進一步，所述的數(shù)據(jù)采集裝置的多接口插板的輸出端分兩個，一個連接數(shù)據(jù)采集卡,一個連接智能電表。智能電表將通過多接口插板傳來的電流、電壓、頻率等數(shù)據(jù)進行直觀顯示。進一步，所述的并網(wǎng)點的輸入端還連接有電能質(zhì)量測試儀，用于監(jiān)測分析并網(wǎng)點的輸入電能質(zhì)量。
所述的氣象測試平臺設(shè)置在光伏陣列附近，由溫度傳感器、總輻照表、風速風向測試儀組成，其中溫度傳感器用于測試光伏陣列所處的環(huán)境溫度，總輻照表用于測試與光復陣列組件同一平面上的光輻照度，風速風向測試儀用于測試光伏陣列所處的環(huán)境的風速風向，上述測試數(shù)據(jù)均傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡并傳送給PAC可編程自動化控制器進行集成處理。進一步，所述的測量光輻照度的裝置還可以是直射表或者標準光伏電池。PAC可編程自動化控制器將集成處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)分析裝置，數(shù)據(jù)分析裝置綜合匯總各組件的測量數(shù)據(jù)進行分析，實時顯示并保存電站的基本信息、被監(jiān)測組件的測試數(shù)據(jù)、環(huán)境氣象數(shù)據(jù)，計算出被監(jiān)測部件的運行情況、電站性能比等信息，建立電站實測運行數(shù)據(jù)庫。進一步，所述的數(shù)據(jù)采集裝置內(nèi)安裝有無線信號發(fā)射器，可以將PAC可編程自動化控制器處理的數(shù)據(jù)通過無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送給安裝有無線信號接收器的數(shù)據(jù)分析裝置。經(jīng)過反復試驗，室外部分的數(shù)據(jù)采集裝置的數(shù)據(jù)傳輸最好采用有線傳輸?shù)姆绞?，以避免電站發(fā)電產(chǎn)生的電磁干擾導致無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)丟失問題，其他的數(shù)據(jù)采集裝置的數(shù)據(jù)傳輸采用有線或者無線傳輸方式均可。
權(quán)利要求
1.并網(wǎng)太陽能光伏電站監(jiān)測系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和數(shù)據(jù)分析裝置， 其中所述的數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置又分為室外監(jiān)測部分、室內(nèi)監(jiān)測部分和氣象測試平臺，包括電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器、電流互感器、溫度傳感器、總輻照表、風速風向測試儀，用于監(jiān)測光伏陣列組串的溫度、輸出電流電壓和直流匯流箱、直流匯流箱、直流配電柜、逆變器、交流配電柜、升壓變壓器的輸入輸出電流電壓及并網(wǎng)點的輸入電流電壓和太陽能光伏陣列組串所處的環(huán)境溫度、光輻照度、風速風向； 所述的數(shù)據(jù)采集裝置包括多接口插板、多接口卡槽、數(shù)據(jù)采集卡、PAC可編程自動化控制器，用于采集電流、電壓、組串溫度、環(huán)境溫度、光輻照度、風速風向監(jiān)測數(shù)據(jù)； 所述的數(shù)據(jù)分析裝置包括中央處理模塊，用于綜合匯總各組件的測量數(shù)據(jù)進行計算分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并網(wǎng)太陽能光伏電站監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的室內(nèi)監(jiān)測部分的數(shù)據(jù)采集裝置還包括多個智能電表，電表的個數(shù)與所測量的組件的個數(shù)一致，智能電表將多接口插板傳來的電流、電壓、頻率等數(shù)據(jù)進行直觀顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并網(wǎng)太陽能光伏電站監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的并網(wǎng)點的輸入端還連接有電能質(zhì)量測試儀，用于監(jiān)測分析并網(wǎng)點的輸入電能質(zhì)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并網(wǎng)太陽能光伏電站監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的測量光輻照度的裝置為總輻照表或者直射表或者標準光伏電池。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求的任一項所述的并網(wǎng)太陽能光伏電站監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集裝置內(nèi)安裝有無線信號發(fā)射器，數(shù)據(jù)分析裝置內(nèi)安裝有無線信號接收器。
全文摘要
本發(fā)明提供了并網(wǎng)太陽能光伏電站監(jiān)測系統(tǒng)，能夠監(jiān)測光伏陣列組串的溫度、輸出電流電壓和直流匯流箱、直流匯流箱、直流配電柜、逆變器、交流配電柜、升壓變壓器的輸入輸出電流電壓及并網(wǎng)點的輸入電流電壓和太陽能光伏陣列組串所處的環(huán)境溫度、光輻照度、風速風向；綜合匯總各組件的測量數(shù)據(jù)，實時顯示并保存電站的基本信息、被監(jiān)測組件的測試數(shù)據(jù)、環(huán)境氣象數(shù)據(jù)，計算出被監(jiān)測部件的運行情況、電站性能比等信息，建立電站實測運行數(shù)據(jù)庫，全面評估光伏電站各組件及系統(tǒng)的性能和可靠性，推動光伏組件及系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，為光伏發(fā)電技術(shù)的研發(fā)進步提供真實可靠的數(shù)據(jù)支持。
文檔編號H02J3/38GK103166240SQ20111041811
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者鄒新京 申請人:中國科學院電工研究所