一種太陽能光伏電場箱式變電站監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能光伏電力監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種太陽能光伏電場箱式變電站監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國從1958年起就進(jìn)行光伏器件研究，70年代初成功地制造出空間光伏電源。70年代中期后，中國自制的光伏航標(biāo)燈、太陽燈塔、氣象及通訊用光伏電源開始使用，光伏應(yīng)用逐漸擴大到地面并形成了中國的光伏產(chǎn)業(yè)。80年代，先后引進(jìn)了美國的單晶硅太陽電池和非晶硅太陽電池生產(chǎn)設(shè)備，是中國的光伏工業(yè)開始起步。目前我國大約有40多個研究機構(gòu)和大學(xué)參與光伏技術(shù)研究與開發(fā)活動。研究領(lǐng)域涉及太陽電池、光伏材料、光伏系統(tǒng)和部件等。光伏系統(tǒng)的研究與開發(fā)取得了很大進(jìn)展，主要包括100?500W控制/逆變成套設(shè)備、I?5kW光伏水泵系統(tǒng)、光伏照明系統(tǒng)、光伏電視系統(tǒng)、光伏通訊系統(tǒng)、氣象站光伏電源，集中式光伏電站以及5kW光伏并網(wǎng)示范系統(tǒng)等。在光伏部件方面，主要有高效率10kW，15kW逆變器及30kW正弦波逆變器等；同時還成功地研制出新型太陽電池及組件特性測試系統(tǒng)等等。據(jù)不完全統(tǒng)計，至1997年我國安裝各類光伏系統(tǒng)總量(包括進(jìn)口系統(tǒng))已達(dá)I1MW。近年來，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在我國得到了推廣應(yīng)用，先后建成20kW以上光伏電站7座，其中1998年在西藏安多縣海拔4500米處，建成世界最高的光伏電站，功率100kW。
[0003]從總體上來講，中國的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)，與國外發(fā)達(dá)國家相比還有很大差距，存在的主要問題是:
1、由于太陽光照射角度的動態(tài)變化，致使我國目前的固定式單晶硅光伏電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率較低，多在11%?12%之間；組件的封裝水平較低，有的組件經(jīng)過3?5年的使用有發(fā)黃、起泡、焊線脫落、效率下降等現(xiàn)象；組件的實際使用壽命，也不如國外產(chǎn)品。至今尚無多晶硅光伏電池的生產(chǎn)工廠?？刂破饕螂娐窂?fù)雜、不規(guī)范，造成控制器故障較多，給日后的維修帶來了麻煩。非晶硅光伏電池廠只能生產(chǎn)單結(jié)電池，穩(wěn)定性較差，轉(zhuǎn)換效率較低，尚不能生產(chǎn)雙結(jié)和三結(jié)電池。
[0004]2、由于我國地形復(fù)雜，太陽能資源分布不均，并且太陽能電站都是建立在野外，現(xiàn)有技術(shù)對光伏發(fā)電的各項性能參數(shù)不能很好監(jiān)控，技術(shù)性能不夠高，可靠性較低，品種規(guī)格少，更談不上研究開發(fā)更先進(jìn)的產(chǎn)品。
[0005]3、目前國內(nèi)所生產(chǎn)的配電自動化裝置僅能實現(xiàn)常規(guī)電氣量如電流、電壓、功率、功率因素諧波等的測量和顯示功能，在與用戶的互動功能、用戶對用電選擇功能、以太網(wǎng)的通信功能等智能電網(wǎng)所要求的自愈、安全、兼容、協(xié)調(diào)、集成、優(yōu)質(zhì)、高效、交互等方面有較大的差距，特別是在兼容、自愈、交互等功能方面是空白。
[0006]4、傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)自動化裝置和繼電保護是相對獨立的系統(tǒng)，設(shè)備裝態(tài)監(jiān)測和環(huán)境監(jiān)測并沒有在保護裝置的功能中實現(xiàn)，在應(yīng)用過程中國內(nèi)的產(chǎn)品在安全接入和通信網(wǎng)無縫聯(lián)接方面還是空白。
[0007]5、目前晶體硅光伏電池組件的生產(chǎn)成本約為26-30元/ W，平均售價約為40_45元/ W，成本和售價均高于國外產(chǎn)品，在國際市場上缺乏競爭力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種太陽能光伏電場箱式變電站監(jiān)控系統(tǒng)，本發(fā)明采用各類傳感器對光伏電場箱式變電站的運行電壓、電流、溫度、角度等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行檢測，并通過現(xiàn)場總線采集變電站的負(fù)載設(shè)備運行參數(shù)，這些檢測數(shù)據(jù)都發(fā)送到高性能處理器將信號集中處理，并最終通過以太網(wǎng)總線、網(wǎng)絡(luò)交換機上傳到遠(yuǎn)程監(jiān)控主機進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控。整個系統(tǒng)形成一個完整的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，系統(tǒng)任何一個單元或者模塊出現(xiàn)故障都可以通過上述過程傳送到監(jiān)控主機，監(jiān)控主機可自動控制相應(yīng)控制開關(guān)或者保護電路動作，實行相應(yīng)的措施以保證系統(tǒng)平穩(wěn)可靠運行。另外，系統(tǒng)的監(jiān)控也可通過遠(yuǎn)程智能終端以無線方式進(jìn)行，操作便捷。綜上，本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、操作便捷、性能優(yōu)異、保密性強、靈活性好、穩(wěn)定可靠、成本較低、數(shù)據(jù)實時性好、能實現(xiàn)各類監(jiān)控信息交互，智能化程度高。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種太陽能光伏電場箱式變電站監(jiān)控系統(tǒng)，包括太陽能電池板，與太陽能電池板輸出端連接的DC/DC模塊、控制器，與控制器輸出端連接的蓄電池、逆變器，所述DC/DC模塊輸出端與蓄電池連接，所述蓄電池輸出端與直流負(fù)載、逆變器連接，所述逆變器輸出端與交流負(fù)載連接，其特征在于:所述控制器輸入端連接有信號檢測單元，所述信號檢測單元輸入端與太陽能電池板連接，所述直流負(fù)載、交流負(fù)載與現(xiàn)場總線通信模塊連接，所述控制器還與人機交互模塊、以太網(wǎng)通信模塊、現(xiàn)場總線通信模塊、GPRS模塊相連接，所述以太網(wǎng)通信模塊通過網(wǎng)絡(luò)交換機與監(jiān)控主機連接，所述監(jiān)控主機與控制保護單元相連接，所述GPRS模塊以無線通信的方式與無線監(jiān)控終端相連接。
[0010]進(jìn)一步地，所述信號檢測單元包括與控制器連接的太陽光強度檢測模塊、太陽光角度檢測模塊、溫度檢測模塊、光伏陣列電壓電流檢測模塊、蓄電池電壓電流檢測模塊、逆變器電壓電流檢測模塊。
[0011]進(jìn)一步地，所述控制保護單元包括與監(jiān)控主機連接的電壓保護模塊、電流保護模塊、非電量保護模塊、TV斷線檢測模塊、裝置故障告警模塊、步進(jìn)電機驅(qū)動開關(guān)、防風(fēng)保護防翻開關(guān)、溫度報警開關(guān)和蓄電池充放電開關(guān)。
[0012]進(jìn)一步地，所述控制器為16位DSP+MCU微處理器。
[0013]進(jìn)一步地，所述裝置故障告警模塊、步進(jìn)電機驅(qū)動開關(guān)、防風(fēng)保護防翻開關(guān)、溫度報警開關(guān)和蓄電池充放電開關(guān)均為繼電器。
[0014]進(jìn)一步地，所述以太網(wǎng)通信模塊為工業(yè)級以太網(wǎng)RJ-45接口。
[0015]進(jìn)一步地，所述現(xiàn)場總線通信模塊為RS485或RS232接口。
[0016]進(jìn)一步地，所述人機交互模塊采用獨立CPU控制，顯示窗口采用四行，每行十二個漢字的液晶顯示器，并配置以PZ1000系列保護裝置。
[0017]進(jìn)一步地，所述光伏陣列電壓電流檢測模塊、蓄電池電壓電流檢測模塊、逆變器電壓電流檢測模塊的電壓檢測部分均采用電阻分壓方法來采集電壓，并使用線性光電耦合器與控制器隔離。
[0018]進(jìn)一步地，所述光伏陣列電壓電流檢測模塊、蓄電池電壓電流檢測模塊、逆變器電壓電流檢測模塊的電流檢測部分均采用電流輸出型霍爾電流傳感器SMNA100L來直接采集電流。
[0019]進(jìn)一步地，所述溫度檢測模塊采用集成式溫度傳感器AD590。
[0020]進(jìn)一步地，所述太陽光角度檢測模塊采用2CU型光電二極管。
[0021]進(jìn)一步地，所述蓄電池充放電開關(guān)采用由TLP250驅(qū)動的Power MOSFET作為充放電模塊中的開關(guān)器件。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
1、本發(fā)明采用各類傳感器對光伏電場箱式變電站的運行電壓、電流、溫度、角度等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行檢測，通過現(xiàn)場總線采集變電站的負(fù)載設(shè)備運行參數(shù)，檢測全面，性能優(yōu)異，可有效減少或者避免系統(tǒng)運行可能產(chǎn)生的模塊故障；
2、本發(fā)明的系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)都發(fā)送到高性能處理器將信號集中處理，并最終通過以太網(wǎng)總線、網(wǎng)絡(luò)交換機上傳到遠(yuǎn)程監(jiān)控主機進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控。整個系統(tǒng)形成一個完整的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，系統(tǒng)任何一個單元或者模塊出現(xiàn)故障都可以通過上述過程傳送到監(jiān)控主機，監(jiān)控主機可自動控制相應(yīng)控制開關(guān)或者保護電路動作，實行相應(yīng)的措施以保證系統(tǒng)平穩(wěn)可靠運行，自動化水平高，維護方便，效率較高，可靠性好。
[0023]3、本發(fā)明具備與用戶的互動功能、用戶對用電選擇功能、以太網(wǎng)的通信功能等，達(dá)到了智能電網(wǎng)所要求的自愈、安全、兼容、協(xié)調(diào)、集成、優(yōu)質(zhì)、高效、交互等要求，特別是在兼容、自愈、交互等功能方面，實現(xiàn)了在應(yīng)用過程中產(chǎn)品在安全接入和通信網(wǎng)無縫聯(lián)接。
[0024]4、本發(fā)明主要應(yīng)用于戶外環(huán)網(wǎng)柜、箱式變電站、開關(guān)柜中，XTP821智能保護裝置均采用工業(yè)及器件，并有三放設(shè)計，滿足了戶外惡劣環(huán)境運行要求；
5、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)采