本實用新型涉及光伏智能運(yùn)維
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及光伏陣列監(jiān)測
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體是指一種光伏陣列在線監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
：隨著光伏發(fā)電大規(guī)模建設(shè)并陸續(xù)并網(wǎng)，運(yùn)行維護(hù)已成為光伏電站的重中之重，直接關(guān)系到電站的安全性和可靠性以及投資收益等。太陽能光伏電站是由若干個光伏陣列組成，而光伏陣列是由成百上千個光伏組件經(jīng)過串聯(lián)、并聯(lián)組合在一起，光伏陣列的發(fā)電量是單塊光伏組件發(fā)電量的總和。在實際應(yīng)用中，光伏組件陣列的發(fā)電量受到諸多因素的制約影響，例如外界環(huán)境的溫度、日照的強(qiáng)度、風(fēng)速等的變化，光伏組件故障、損壞和老化等。按照國內(nèi)在運(yùn)行光伏電站規(guī)模，假定光伏組件的故障率為1％，2015年發(fā)電容量損失估計43萬kW左右，發(fā)電量損失4.3億千瓦時以上。隨著運(yùn)行年份的增長，光伏電站故障率也將逐年上升。從目前光伏電站的各類故障來看，光伏組件陣列的光斑是最嚴(yán)重故障之一，由于光伏陣列串并聯(lián)的特點(diǎn)，一旦某一塊組件損壞或是發(fā)生故障而不能正常工作，故障組件得不到及時替換，將可能使整個光伏陣列失效，最終導(dǎo)致光伏電站淪為擺設(shè)。然而，光伏電站具有分布廣泛的特點(diǎn)，或在偏遠(yuǎn)地區(qū)，或在建筑屋頂，甚至魚塘水上等。對于數(shù)量龐大且分散的光伏組件工作狀況進(jìn)行人工監(jiān)控和維護(hù)不僅人工成本高，而且很難在第一時間準(zhǔn)確定位故障源，及時排除故障。為了確保光伏電站高效、可靠、穩(wěn)定地運(yùn)行，必須建立光伏陣列信息監(jiān)測系統(tǒng)，對光伏組件的工作狀況進(jìn)行監(jiān)測，采集光伏組件各項運(yùn)行參數(shù)，包括光伏組件的輸出電流和電壓、光伏組件的溫度等，選取合適的通訊方式傳送信息，匯集、存儲并分析相關(guān)原始數(shù)據(jù)，及時定位故障點(diǎn)，準(zhǔn)確診斷故障原因，提高光伏發(fā)電管理效率，并為系統(tǒng)的優(yōu)化和改進(jìn)以及科學(xué)研究提供有效的數(shù)據(jù)。因此，開發(fā)應(yīng)用光伏陣列的監(jiān)測設(shè)備并推廣應(yīng)用已十分必要。光伏陣列的監(jiān)測設(shè)備技術(shù)開發(fā)涉及兩個問題：一是已有的幾十個G的在運(yùn)行電站95％以上未安裝監(jiān)測設(shè)備，這些電站面臨嚴(yán)峻的運(yùn)維問題；二是數(shù)據(jù)通訊是監(jiān)測設(shè)備的技術(shù)核心之一，通訊的可靠性如何保證。技術(shù)實現(xiàn)要素：本實用新型的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種光伏陣列在線監(jiān)測裝置，結(jié)構(gòu)簡單，安裝靈活，實時在線監(jiān)測光伏陣列狀態(tài)，信號穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，具有更廣泛的應(yīng)用范圍。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型具有如下構(gòu)成：本實用新型提供了一種光伏陣列在線監(jiān)測裝置，所述光伏陣列包括多個光伏陣列組串，各個所述光伏陣列組串處分別設(shè)置有一匯流箱，各個所述匯流箱均連接至一逆變器，所述在線監(jiān)測裝置包括上位機(jī)、集中器和多個采集器，其中：所述采集器與所述匯流箱一一對應(yīng)，各個所述采集器設(shè)置于所對應(yīng)的匯流箱處，所述采集器采集所對應(yīng)的匯流箱的光伏組串?dāng)?shù)據(jù)；所述集中器設(shè)置于所述逆變器處，所述集中器與所述采集器進(jìn)行通信，且所述集中器與所述上位機(jī)進(jìn)行通信。可選地，所述匯流箱的光伏組串?dāng)?shù)據(jù)包括光伏組串電壓數(shù)據(jù)和光伏組串電流數(shù)據(jù)，各個所述采集器包括采集器通信模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、電流傳感器和電壓傳感器，所述采集器通信模塊與所述集中器進(jìn)行通信?？蛇x地，所述電流傳感器為霍爾開環(huán)電流傳感器，在所述匯流相處感應(yīng)所對應(yīng)的光伏陣列的電流數(shù)據(jù)?？蛇x地，所述采集器通信模塊為采集器高壓直流載波通信模塊?？蛇x地，所述集中器包括：集中器控制模塊；集中器高壓直流載波通信模塊，與所述采集器進(jìn)行通信；以及以太網(wǎng)/GPRS通信模塊，與所述上位機(jī)進(jìn)行通信?？蛇x地，所述裝置還包括電源管理模塊，所述電源管理模塊分別給所述集中器、所述采集器進(jìn)行供電?？蛇x地，所述電源管理模塊包括濾波單元和DC/DC降壓單元，所述電源管理模塊的高壓輸入端依次經(jīng)所述濾波單元和所述DC/DC降壓單元后接入所述電源管理模塊的低壓輸出端?？蛇x地，所述電源管理模塊還包括防雷單元和保險單元，所述防雷單元設(shè)置于所述電源管理模塊的高壓輸入端和所述濾波單元之間，所述保險單元設(shè)置于所述濾波單元和所述DC/DC降壓單元之間。采用了該實用新型中的光伏陣列在線監(jiān)測裝置，具有如下有益效果：1)結(jié)構(gòu)簡單，安裝靈活：采用懸線式霍爾開環(huán)電流傳感器，不影響匯流箱電路設(shè)計；因此，該裝置即可用于光伏電站新項目設(shè)計，也可用于既有光伏電站改裝；2)“無線”通訊，實時在線：電力載波技術(shù)無需額外通訊線纜，節(jié)省成本；電力線通信網(wǎng)絡(luò)屬于“即插即用”，接入電源就等于連通了通信網(wǎng)絡(luò)，實時在線；3)信號穩(wěn)定，運(yùn)行可靠：具有自動路由功能，通信網(wǎng)絡(luò)更加靈活，信號不會受到阻隔。附圖說明圖1為本實用新型的光伏陣列在線監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的光伏陣列在線監(jiān)測裝置的信號發(fā)送圖；圖3為本實用新型的光伏陣列在線監(jiān)測裝置的采集器的原理框圖；圖4為本實用新型的光伏陣列在線監(jiān)測裝置的集中器的原理框圖；圖5為本實用新型的電源管理模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式為了能夠更清楚地描述本實用新型的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合具體實施例來進(jìn)行進(jìn)一步的描述。如圖1～2所示，本實用新型提供了一種光伏陣列在線監(jiān)測裝置，所述光伏陣列包括多個光伏陣列組串，各個所述光伏陣列組串處分別設(shè)置有一匯流箱，各個所述匯流箱均連接至一逆變器，所述在線監(jiān)測裝置包括上位機(jī)、集中器和多個采集器，其中：所述采集器與所述匯流箱一一對應(yīng)，各個所述采集器設(shè)置于所對應(yīng)的匯流箱處，所述采集器用于采集所對應(yīng)的匯流箱的光伏組串?dāng)?shù)據(jù)；所述集中器設(shè)置于所述逆變器處，所述集中器與所述采集器進(jìn)行通信以獲取各個所述匯流箱的光伏組串?dāng)?shù)據(jù)，且所述集中器將所述光伏組串?dāng)?shù)據(jù)匯總后發(fā)送至所述上位機(jī)。在一種優(yōu)選的實施方式中，所述匯流箱的光伏組串?dāng)?shù)據(jù)包括光伏組串電壓數(shù)據(jù)和光伏組串電流數(shù)據(jù)，各個所述采集器包括：電流傳感器，用于從所述匯流箱處獲取光伏組串電流數(shù)據(jù)；電壓傳感器，用于從所述匯流箱處獲取光伏組串電壓數(shù)據(jù)；以及A/D轉(zhuǎn)換模塊，用于將電流和電壓模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；直流載波通信模塊，用于與所述集中器進(jìn)行通信，將所述匯流箱的光伏組串?dāng)?shù)據(jù)發(fā)送至所述集中器。在一種優(yōu)選的實施方式中，所述電流傳感器為霍爾開環(huán)電流傳感器，間接感應(yīng)光伏陣列組串電流值。所述采集器通信模塊優(yōu)選為采集器高壓直流載波通信模塊，并通過電力電纜向外發(fā)送。所述采集器可以每隔1s中采集20路電流和1路電壓值，范圍0～4096；解析傳感器數(shù)據(jù)，并通過高壓直流載波通訊向外發(fā)送采集的數(shù)據(jù)。所述采集器應(yīng)用于實際中的原理框圖可參見圖3所示。其中，所述采集器的芯片或模塊選型可參照下表1。表1采集器元器件選型表芯片/模塊選型描述STM32F107支持串口載波模塊TN串口轉(zhuǎn)載波模塊電壓采集模塊PCB安裝模式電流采集模塊霍爾開環(huán)電流傳感器在一種優(yōu)選的實施方式中，所述集中器包括：集中器控制模塊；集中器高壓直流載波通信模塊，用于與所述采集器進(jìn)行通信，獲取各個所述采集器采集的匯流箱的光伏組串?dāng)?shù)據(jù)的載波信號；以及以太網(wǎng)/GPRS通信模塊，用于與所述上位機(jī)進(jìn)行通信，將所述光伏組串?dāng)?shù)據(jù)匯總后發(fā)送至所述上位機(jī)。所述集中器可以每隔10sec輪詢各采集器采集的數(shù)據(jù)；作為tcpServer，監(jiān)聽客戶機(jī)連接，并處理modebus協(xié)議；集中器支持ModbusTCP/IP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，03H和17H集中器監(jiān)聽502端口。所述集中器應(yīng)用于具體實施例中的結(jié)構(gòu)如圖4所示，圖4中各個芯片或模塊的選型可參照下表2。表2集中器元器件選型表管理系統(tǒng)電源要求滿足輸入電壓200～1500伏，輸出電壓12伏，輸出功率大于20W；采用的是金升陽DCDC電源模塊PV40-29B12；可以在電源前端加入防雷，濾波，保險等安全措施；系統(tǒng)內(nèi)部可以采取降壓芯片LM317，實現(xiàn)3.3伏和5伏弱電供電。基于此，在一種優(yōu)選的實施方式中，所述裝置還包括電源管理模塊，所述電源管理模塊分別給所述集中器、所述采集器和所述上位機(jī)進(jìn)行供電。如圖5所示，在一種優(yōu)選的實施方式中，所述電源管理模塊包括濾波單元和DC/DC降壓單元，所述電源管理模塊的高壓輸入端依次經(jīng)所述濾波單元和所述DC/DC降壓單元后接入所述電源管理模塊的低壓輸出端。在一種優(yōu)選的實施方式中，所述電源管理模塊還包括防雷單元和保險單元，所述防雷單元設(shè)置于所述電源管理模塊的高壓輸入端和所述濾波單元之間，所述保險單元設(shè)置于所述濾波單元和所述DC/DC降壓單元之間。將本實用新型的光伏陣列在線監(jiān)測裝置應(yīng)用于現(xiàn)場后，隨光伏電站自動運(yùn)行。該裝置配備有上位機(jī)系統(tǒng)，通過以太網(wǎng)或者GPRS即可連接集中器，安裝有上位機(jī)系統(tǒng)的工控電腦可實時收集和分析數(shù)據(jù)，實現(xiàn)光伏電站智能運(yùn)維。采用了該實用新型中的光伏陣列在線監(jiān)測裝置，具有如下有益效果：1)結(jié)構(gòu)簡單，安裝靈活：采用懸線式霍爾開環(huán)電流傳感器，不影響匯流箱電路設(shè)計；因此，該裝置即可用于光伏電站新項目設(shè)計，也可用于既有光伏電站改裝；2)“無線”通訊，實時在線：電力載波技術(shù)無需額外通訊線纜，節(jié)省成本；電力線通信網(wǎng)絡(luò)屬于“即插即用”，接入電源就等于連通了通信網(wǎng)絡(luò)，實時在線；3)信號穩(wěn)定，運(yùn)行可靠：具有自動路由功能，通信網(wǎng)絡(luò)更加靈活，信號不會受到阻隔。在此說明書中，本實用新型已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本實用新型的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。當(dāng)前第1頁1 2 3