專利名稱:一種太陽(yáng)能光伏組件級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
一種太陽(yáng)能光伏組件級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于太陽(yáng)能應(yīng)用領(lǐng)域,特別涉及太陽(yáng)能光伏組件級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù):
[0002]目前的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)一般由一系列光伏組件串并聯(lián)而成。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程 中,由于組件制造公差、陰影遮擋、電池板老化等各種因素,每個(gè)光伏組件的發(fā)電效率會(huì)有 不同程度的下降。由于短板效應(yīng),單個(gè)組件的效率下降或者損壞會(huì)給系統(tǒng)整體效率帶來(lái)大 幅影響。由于故障定位困難,排查耗時(shí)耗力,給系統(tǒng)維護(hù)人員帶來(lái)很大的挑戰(zhàn),也減少了系 統(tǒng)發(fā)電收成。同時(shí),由于光伏組件的物理特性,有太陽(yáng)光時(shí)就能產(chǎn)生較高電壓,組串的電壓 更高達(dá)1000V,這給光伏系統(tǒng)的安裝、維護(hù)、以及在某些特定場(chǎng)合中給工作人員帶來(lái)生命安 全威脅。[0003]通過(guò)以上分析,本發(fā)明人提供一種監(jiān)控系統(tǒng),以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的各種問(wèn)題。 實(shí)用新型內(nèi)容[0004]本實(shí)用新型的目的,在于提供一種太陽(yáng)能光伏組件級(jí)監(jiān)控系統(tǒng),其可克服現(xiàn)有的 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)缺乏組件級(jí)檢測(cè)、直流高壓威脅的現(xiàn)象,提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。[0005]為了達(dá)成上述目的,本實(shí)用新型的解決方案是[0006]一種太陽(yáng)能光伏組件級(jí)監(jiān)控系統(tǒng),用于對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控,所述光 伏發(fā)電系統(tǒng)包括光伏組件、匯流箱/轉(zhuǎn)接器和光伏逆變器,且匯流箱/轉(zhuǎn)接器的輸出端連接 光伏逆變器的輸入端;所述監(jiān)控系統(tǒng)包括至少一個(gè)智能傳感模塊、至少一個(gè)通訊網(wǎng)關(guān)和一 個(gè)控制單元,其中,所述智能傳感模塊的數(shù)目與光伏組件的數(shù)目相同,智能傳感模塊的輸入 端連接與其對(duì)應(yīng)的光伏組件接線盒輸出端,而所述智能傳感模塊的輸出端則連接該光伏組 件所對(duì)應(yīng)的匯流箱/轉(zhuǎn)接器的輸入端;所述智能傳感模塊還與附近的通訊網(wǎng)關(guān)建立無(wú)線射 頻連接,將感測(cè)到的監(jiān)控信息傳送至通訊網(wǎng)關(guān),并接收來(lái)自通訊網(wǎng)關(guān)的開(kāi)關(guān)命令;所述通訊 網(wǎng)關(guān)與控制單元建立有線通信,將來(lái)自智能傳感模塊的監(jiān)控信息送入控制單元,并執(zhí)行來(lái) 自控制單元的指令。[0007]上述智能傳感模塊包括電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路、位置檢測(cè)電路、溫度檢測(cè)電 路、開(kāi)關(guān)電路、射頻天線電路和微處理器電路,其中,所述的電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路、 位置檢測(cè)電路、溫度測(cè)量電路、開(kāi)關(guān)電路和射頻天線電路分別與微處理器電路相連。[0008]上述控制單元包括相互連接的RS485轉(zhuǎn)換器和工業(yè)控制PC。[0009]上述控制單元中的RS485轉(zhuǎn)換器還連接光伏逆變器的輸出端,采集光伏逆變器的 工作狀態(tài)信息并存儲(chǔ)在工業(yè)控制PC中。[0010]上述控制單元中的RS485轉(zhuǎn)換器還連接光伏氣象站,采集光伏氣象站的氣象狀態(tài) 信息并存儲(chǔ)在工業(yè)控制PC中。[0011]上述控制單元還通過(guò)Internet遠(yuǎn)程連接個(gè)人計(jì)算機(jī)。[0012]采用上述方案后,本實(shí)用新型能夠監(jiān)測(cè)每一塊光伏組件的電壓、電流、溫度情況以及是否被移動(dòng),并將監(jiān)測(cè)的結(jié)果通過(guò)無(wú)線射頻信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸給通訊網(wǎng)關(guān);通訊網(wǎng)關(guān)匯總其下所有光伏組件的監(jiān)測(cè)信息,通過(guò)有線通訊的形式將監(jiān)測(cè)信息傳送到管理單元并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中;用戶可通過(guò)Web瀏覽器訪問(wèn)光伏發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)前各個(gè)組件的工作狀態(tài),同時(shí)可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)下達(dá)控制光伏組件開(kāi)關(guān)的命令。[0013]本實(shí)用新型具有如下有益效果[0014](I)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每一個(gè)光伏組件的狀態(tài)信息,可以快速、高效地發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中光伏組件的故障,可以大大降低光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)成本,并可以阻止光伏組件盜竊現(xiàn)象的發(fā)生;[0015](2)通過(guò)網(wǎng)頁(yè)交互,用戶可以關(guān)斷每一個(gè)光伏組件的輸出,從而提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性,特別是保證了工作人員在日常維護(hù)和火災(zāi)救災(zāi)情況下的人身安全;[0016](3)通過(guò)采集逆變器和光伏氣象站的數(shù)據(jù),結(jié)合光伏組件的實(shí)時(shí)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),用戶可以得到光伏發(fā)電系統(tǒng)的瓶頸之處和預(yù)測(cè)光伏系統(tǒng)的發(fā)電量。
[0017]圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖;[0018]圖2是本實(shí)用新型中智能傳感模塊的電路連接示意圖;其中,(a)表示第一供電電路的連接示意圖,(b)表示第二供電電路的連接示意圖,(C)表示位置檢測(cè)電路的連接示意圖,(d)表示微處理器電路的連接示意圖,(e)表 示開(kāi)關(guān)電路的連接示意圖,(f)表示電壓檢測(cè)電路的連接示意圖,(g)表示電流檢測(cè)電路的連接示意圖,(h)表示溫度檢測(cè)電路的連接示意圖,(i)表示射頻天線電路的連接示意圖;[0019]圖3是本實(shí)用新型中通訊網(wǎng)關(guān)的電路連接示意圖;其中,(a)表示通訊網(wǎng)關(guān)接口電路的連接示意圖,(b)表示RS485驅(qū)動(dòng)電路的連接示意圖,(c)表示電源管理電路的連接示意圖,(d)表示射頻天線電路的連接示意圖,(e)表示微處理器和撥碼開(kāi)關(guān)的連接示意圖。
具體實(shí)施方式
[0020]以下將結(jié)合附圖,對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及有益效果進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。[0021]如圖1所示,本實(shí)用新型提供一種太陽(yáng)能光伏組件級(jí)監(jiān)控系統(tǒng),用于對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控,所述太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)包括光伏組件101、匯流箱/轉(zhuǎn)接器104和光伏逆變器105,所有光伏組件101分組后,分別通過(guò)接線盒102輸出端連接其所對(duì)應(yīng)的匯流箱/轉(zhuǎn)接器104的輸入端,而該匯流箱/轉(zhuǎn)接器104的輸出端則經(jīng)由光伏逆變器105接入電網(wǎng),實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能供電。所述監(jiān)控系統(tǒng)包括至少一個(gè)智能傳感模塊103、至少一個(gè)通訊網(wǎng)關(guān)106和一個(gè)控制單元107,下面分別介紹。[0022]智能傳感模塊的數(shù)目與光伏組件的數(shù)目相同,并--對(duì)應(yīng),所述智能傳感模塊的輸入端連接與其對(duì)應(yīng)的光伏組件接線盒輸出端,而所述智能傳感模塊的輸出端則連接該光伏組件所對(duì)應(yīng)的匯流箱/轉(zhuǎn)接器的輸入端,所述智能傳感模塊采集光伏組件的工作信息, 并連同其所連接的光伏組件地址信息通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)姆绞剿腿敫浇耐ㄓ嵕W(wǎng)關(guān),同時(shí)接收來(lái)自通訊網(wǎng)關(guān)的開(kāi)關(guān)命令;在本實(shí)施例中,智能傳感模塊包括第一、二供電電路、電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路、位置檢測(cè)電路、溫度檢測(cè)電路、開(kāi)關(guān)電路、射頻天線電路和微處理器電路,可配合圖3所示,所述的電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路、位置檢測(cè)電路、溫度測(cè)量電路、開(kāi)關(guān)電路和射頻天線電路分別與微處理器電路相連。[0023]圖2(a)所提供的第一供電電路中,光伏組件接線盒的輸出電壓經(jīng)過(guò)U2轉(zhuǎn)化為 3. 3V電壓,提供微處理器U3和高端電流檢測(cè)芯片U4供電,同時(shí),圖2(b)所提供的第二供電 電路表示3. 3V經(jīng)過(guò)U7轉(zhuǎn)化為5V-10V電壓,提供開(kāi)關(guān)電路MOSFET管Q2驅(qū)動(dòng)。[0024]圖2 (C)所提供的位置檢測(cè)電路是通過(guò)電阻R5、電容R8和顛倒開(kāi)關(guān)SI實(shí)現(xiàn)的,光 伏組件平時(shí)朝一個(gè)方向靜止不動(dòng),一旦發(fā)現(xiàn)光伏組件有較大移動(dòng),顛倒開(kāi)關(guān)SI導(dǎo)通,微處 理器檢測(cè)到POSITION信號(hào)輸入電平的改變,向上匯報(bào)光伏組件位置改變信息。[0025]圖2(d)中,微處理器 U3 是用于 2.4GHz IEEE802. 15. 4、ZigBee 和 RF4CE 應(yīng)用的一 個(gè)真正的片上系統(tǒng)(SoC)解決方案,它結(jié)合了領(lǐng)先的RF收發(fā)器高性能、業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型 8051CPU、系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存和其它強(qiáng)大功能。該芯片體積小,功率低,提供豐富的1/0,并具 有超低功耗特性,非常實(shí)用。[0026]圖2(e)中,開(kāi)關(guān)電路通過(guò)控制MOSFET管Q2實(shí)現(xiàn),接收到斷開(kāi)指令后,微處理器 U3控制I/O 口 SYS_DN輸出高電平,導(dǎo)致三極管Q3導(dǎo)通,MOSFET管Q2門(mén)極為低電平,不導(dǎo) 通;接受到閉合指令后,微處理器U3控制I/O 口 SYS_DN輸出低電平,導(dǎo)致三極管Q3不通, MOSFET管Q2門(mén)極為高電平,導(dǎo)通。[0027]圖2(f)、(g)所示的電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路分別用于檢測(cè)光伏組件的電壓 和電流信號(hào),圖2(i)所示的射頻天線電路則用于實(shí)現(xiàn)所述智能傳感模塊與通訊網(wǎng)關(guān)之間 的無(wú)線射頻通訊。[0028]圖2 (h)所提供的溫度檢測(cè)電路通過(guò)熱敏電阻NTC和電阻R8實(shí)現(xiàn),通過(guò)微處理器 內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器測(cè)量出TEMPERTURE點(diǎn)的電壓值,再根據(jù)這個(gè)電壓值,通過(guò)NTC的電阻與 溫度表格,換算出溫度值,還可以通過(guò)微處理器U3內(nèi)嵌的溫度檢測(cè)功能,通過(guò)讀取溫度輸 出寄存器值來(lái)獲取溫度信息。[0029]所述通訊網(wǎng)關(guān)的數(shù)量不多于16個(gè),通常來(lái)說(shuō),由于通訊網(wǎng)關(guān)與智能傳感模塊采用 無(wú)線傳輸方式,以確保所有的智能傳感模塊均能有與其建立無(wú)線通信的通訊網(wǎng)關(guān)為宜;如 圖3所示,所述通訊網(wǎng)關(guān)包括通訊網(wǎng)關(guān)接口電路、RS485驅(qū)動(dòng)電路、電源管理電路、射頻天線 電路及微處理器和撥碼開(kāi)關(guān),其中,圖3 (a)中,一個(gè)輸入電壓為5-15V的電壓從J3接入,經(jīng) 過(guò)圖3 (c) 二極管D3和U6轉(zhuǎn)化為3. 3V電壓,一路提供微處理器U3供電,一路提供圖3 (b) RS485驅(qū)動(dòng)芯片U2供電,輸入電壓5-15V同時(shí)直接接到圖3 (a) J4,為下一個(gè)通訊網(wǎng)關(guān)提供 電源;圖3(b)中,RS485信號(hào)線和電源線一起通過(guò)一根以太網(wǎng)線傳輸;圖3(e)中,撥碼開(kāi)關(guān) SI提供用戶設(shè)置RS485地址。[0030]所有通訊網(wǎng)關(guān)均與控制單元有線連接,將來(lái)自智能傳感模塊的監(jiān)控信息送入控 制單元,并執(zhí)行來(lái)自控制單元的指令;所述控制單元包括RS485轉(zhuǎn)換器109和工業(yè)控制PC 108,其中,所有通訊網(wǎng)關(guān)上傳的監(jiān)控信息均通過(guò)RS485轉(zhuǎn)換器109送入工業(yè)控制PC 108進(jìn) 行存儲(chǔ)。[0031]另外,在本實(shí)施例中,所述控制單元107還連接光伏逆變器105的輸出端,采集光 伏逆變器的工作狀態(tài)信息,所述控制單元還連接光伏氣象站111,采集氣象狀態(tài)信息,并將 前述信息存儲(chǔ)在工業(yè)控制PC中;所述控制單元還可提供Web服務(wù),通過(guò)Internet遠(yuǎn)程連接 個(gè)人計(jì)算機(jī)110,供用戶遠(yuǎn)程查詢太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電狀態(tài)、逆變器工作狀態(tài)和氣象 狀態(tài),并可接收用戶光伏組件開(kāi)關(guān)控制命令。[0032]綜上所述,本實(shí)用新型一種太陽(yáng)能光伏組件級(jí)監(jiān)控系統(tǒng),在傳統(tǒng)的光伏發(fā)電系統(tǒng) 的每個(gè)光伏組件接線盒輸出端安裝一個(gè)智能傳感模塊,在光伏組件支架上安裝通訊網(wǎng)關(guān); 將通訊網(wǎng)關(guān)與控制單元相連;將光伏逆變器的通訊輸出端與控制單元相連;將光伏氣象站 的通訊輸出端與控制單元相連;控制單元收集存儲(chǔ)各種信息數(shù)據(jù),并提供Web服務(wù),用戶可 通過(guò)瀏覽網(wǎng)頁(yè)的形式獲取光伏發(fā)電系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)和下達(dá)光伏組件開(kāi)關(guān)的命令。[0033]以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)思想,不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍,凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想,在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng),均落入本實(shí) 用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種太陽(yáng)能光伏組件級(jí)監(jiān)控系統(tǒng),用于對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控,所述光伏發(fā)電系統(tǒng)包括光伏組件、匯流箱/轉(zhuǎn)接器和光伏逆變器,且匯流箱/轉(zhuǎn)接器的輸出端連接光伏逆變器的輸入端;其特征在于所述監(jiān)控系統(tǒng)包括至少一個(gè)智能傳感模塊、至少一個(gè)通訊網(wǎng)關(guān)和一個(gè)控制單元,其中,所述智能傳感模塊的數(shù)目與光伏組件的數(shù)目相同,智能傳感模塊的輸入端連接與其對(duì)應(yīng)的光伏組件接線盒輸出端,而所述智能傳感模塊的輸出端則連接該光伏組件所對(duì)應(yīng)的匯流箱/轉(zhuǎn)接器的輸入端;所述智能傳感模塊還與附近的通訊網(wǎng)關(guān)建立無(wú)線射頻連接,將感測(cè)到的監(jiān)控信息傳送至通訊網(wǎng)關(guān),并接收來(lái)自通訊網(wǎng)關(guān)的開(kāi)關(guān)命令;所述通訊網(wǎng)關(guān)與控制單元建立有線通信,將來(lái)自智能傳感模塊的監(jiān)控信息送入控制單元,并執(zhí)行來(lái)自控制單元的指令。
2.如權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能光伏組件級(jí)監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于所述智能傳感模塊包括電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路、位置檢測(cè)電路、溫度檢測(cè)電路、開(kāi)關(guān)電路、射頻天線電路和微處理器電路,其中,所述的電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路、位置檢測(cè)電路、溫度測(cè)量電路、開(kāi)關(guān)電路和射頻天線電路分別與微處理器電路相連。
3.如權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能光伏組件級(jí)監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于所述控制單元包括相互連接的RS485轉(zhuǎn)換器和工業(yè)控制PC。
4.如權(quán)利要求3所述的一種太陽(yáng)能光伏組件級(jí)監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于所述控制單元中的RS485轉(zhuǎn)換器還連接光伏逆變器的輸出端,采集光伏逆變器的工作狀態(tài)信息并存儲(chǔ)在工業(yè)控制PC中。
5.如權(quán)利要求3所述的一種太陽(yáng)能光伏組件級(jí)監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于所述控制單元中的RS485轉(zhuǎn)換器還連接光伏氣象站,采集光伏氣象站的氣象狀態(tài)信息并存儲(chǔ)在工業(yè)控制PC中。
6.如權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能光伏組件級(jí)監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于所述控制單元還通過(guò)Internet遠(yuǎn)程連接個(gè)人計(jì)算機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種太陽(yáng)能光伏組件級(jí)監(jiān)控系統(tǒng),所述監(jiān)控系統(tǒng)包括至少一個(gè)智能傳感模塊、至少一個(gè)通訊網(wǎng)關(guān)和一個(gè)控制單元,智能傳感模塊的數(shù)目與光伏組件的數(shù)目相同,智能傳感模塊的輸入端連接與其對(duì)應(yīng)的光伏組件接線盒輸出端,而輸出端則連接該光伏組件所對(duì)應(yīng)的匯流箱/轉(zhuǎn)接器的輸入端;所述智能傳感模塊還與附近的通訊網(wǎng)關(guān)建立無(wú)線射頻連接,將感測(cè)到的監(jiān)控信息傳送至通訊網(wǎng)關(guān),并接收來(lái)自通訊網(wǎng)關(guān)的開(kāi)關(guān)命令;所述通訊網(wǎng)關(guān)與控制單元建立有線通信,將來(lái)自智能傳感模塊的監(jiān)控信息送入控制單元,并執(zhí)行來(lái)自控制單元的指令。此種監(jiān)控系統(tǒng)可克服現(xiàn)有的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)缺乏組件級(jí)檢測(cè)、直流高壓威脅的現(xiàn)象,提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。
文檔編號(hào)G05B19/418GK202854569SQ201220452168
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者黃飛 申請(qǐng)人:南京優(yōu)陽(yáng)光伏技術(shù)有限公司