專利名稱：太陽能電站集散控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于太陽能電站，具體涉及自動化控制系統(tǒng)的設計方法。
背景技術：
隨著計算機技術、現(xiàn)場總線技術、網絡通信技術的發(fā)展，以及太陽能電站對控 制系統(tǒng)的實時性、信息化、智能化、標準化、開放性要求的提高，要求太陽能電站控制 系統(tǒng)具有工作可靠、速度快、通用性、配置靈活、維護方便和價格低廉等特性。目前，大型甚至巨型太陽能發(fā)電站系統(tǒng)建立以后，由于系統(tǒng)由許多個單元太陽 能電池板組成，管理和維修給管理人員帶來許多的不便，排查故障的時候十分麻煩。不 能快速查處故障的具體位置，也沒有相應的報警提醒裝置，從而導致整個系統(tǒng)的壽命降 低。在解決這一難題的基礎上研發(fā)了太陽能電站集散控制系統(tǒng)。
發(fā)明內容
為了解決對太陽能電站實施自動化控制，我們提出了太陽能電站控制系統(tǒng)。太 陽能電站集散控制系統(tǒng)是一種集中管理和分散控制系統(tǒng)，是融合了計算機技術、現(xiàn)場總 線技術和網絡通信技術為一體的高級控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的管理、控制、數(shù)據(jù)采集等功能分 散在系統(tǒng)的不同計算機中。一種太陽能電站集散控制系統(tǒng)，由現(xiàn)場控制級、集中操作監(jiān)視級和綜合信息管 理級構成，現(xiàn)場控制級包括太陽能輸入系統(tǒng)，并網逆變器系統(tǒng)和電力輸出系統(tǒng)；集中 操作監(jiān)視級包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)，數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù) 顯示系統(tǒng)，操作站；綜合信息管理級包括管理計算機系統(tǒng)。進一步，所述的太陽能輸入系統(tǒng)包括太陽能電池板、跟蹤器和匯流箱，每個單 元匯流箱、單元太陽能電池板回路上的通信均有地址，匯流箱中的繼電器均設置有傳感 器用來采集數(shù)據(jù)。進一步，所述的控制信號通過網絡在整個系統(tǒng)中傳輸。進一步，所述的計算機設置管理中心集中在辦公室或者操作室。進一步，所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)，通過網絡傳輸?shù)接嬎銠C上，并且 通過現(xiàn)實設備展示太陽能發(fā)電站發(fā)電量的多少、太陽能電站整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)。進一步，所述的太陽能輸入系統(tǒng)中的匯流箱，當太陽光微弱的時候，通過匯流 箱內的串并聯(lián)的切換，關閉一部分的并網逆變器，串聯(lián)的太陽能組件個數(shù)增加，使單元 組件的電壓升高，逆變器的輸入端口能正常工作；并將通過傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?微處理器，在計算機的顯示器上顯示。進一步，在計算機上顯示的數(shù)據(jù)，是經過微處理器的分析和控制得到的，由采 集到環(huán)境的因素，控制太陽能組件的串并數(shù)，逆變器工作的個數(shù)，同時還具備自我保護 系統(tǒng)。進一步，所述的匯流箱內串并聯(lián)切換，具體為當一路太陽能電池板電壓小于0.25X峰值工作電壓Upm時，匯流箱中四路串聯(lián)，一路總輸出；當一路太陽能電池板電 壓為(0.25-0.5) X峰值工作電壓Upm時，兩路串聯(lián)，兩路總輸出；當一路太陽能電池板 電壓為(0.5-1) X峰值工作電壓Upm時，不串聯(lián)，四路輸出。太陽能電站集散控制系統(tǒng)中的太陽能組件方陣都采用了太陽能自動跟蹤系統(tǒng)， 此系統(tǒng)能提高太陽能電站8%的光照利用率，除去本身的自耗電以外，還可以增加3%。 控制系統(tǒng)中的一級匯流和二級匯流的自動串并聯(lián)裝置比不采用此系統(tǒng)的電站發(fā)電量提高 5%,由于繼電器本身只是線圈，而且耗電量相當?shù)男?。統(tǒng)計的結果表明，太陽能集散控 制系統(tǒng)除了控制電站的正常工作外，還可以提高電站的利用率，大大增加了發(fā)電量。
圖1太陽能電站集散控制系統(tǒng)原理框2太陽能輸入系統(tǒng)原理框3 —級匯流和二級匯流的數(shù)據(jù)讀取步驟圖4 一級匯流和二級匯流的控制步驟圖5太陽能跟蹤支架圖6跟蹤器程序運行流程圖7匯流箱繼電器工作原理電路圖
具體實施例方式太陽能電站集散控制系統(tǒng)。見圖1，它由現(xiàn)場控制級、集中操作監(jiān)視級和綜合信 息管理級構成?，F(xiàn)場控制級包括太陽能輸入系統(tǒng)101、并網逆變器系統(tǒng)102和電力輸 出系統(tǒng)103;集中操作監(jiān)視級包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)104、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)105、數(shù)據(jù)存儲系 統(tǒng)106、數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)111、大屏幕顯示器107、工程師操作站108和操作員操作站109; 綜合信息管理級包括管理計算機112。太陽能輸入系統(tǒng)101包括太陽能電池板或由數(shù)個太陽能電池板組成的太陽能組 件方陣、跟蹤器和匯流箱；控制著整個太陽能電站的輸入，太陽能組件方陣吸收太陽能 轉換為電能，這些電能是直流的，需要經過太陽能輸入系統(tǒng)傳輸?shù)讲⒕W逆變器系統(tǒng)102， 經過并網逆變器系統(tǒng)102的逆變處理后就輸出交流電，這些交流電在經過電力輸出系統(tǒng) 103傳輸給電網115或者傳輸給負載116。當一個太陽能電站即能給電網115供電，又能 從電網116買到電時，這個太陽能電站就為逆潮流系統(tǒng)，當一個太陽能電站不能給電網 115供電，而只能從電網116買到電時，這個太陽能電站就為非逆潮流系統(tǒng)；太陽能輸入 系統(tǒng)101、并網逆變器系統(tǒng)102和電力輸出系統(tǒng)103的數(shù)據(jù)經過數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)105、數(shù)據(jù) 存儲系統(tǒng)106和數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)111傳輸給大屏幕顯示器107、工程師操作站108和操作員 操作站109 ；而工程師操作站108和操作員操作站109根據(jù)收到的數(shù)據(jù)對太陽能電站做出 智能控制；管理計算機112可以控制整個電站的所有系統(tǒng)，它為太陽能電站集散控制系 統(tǒng)的大腦。此外，太陽能電站集散控制系統(tǒng)可以通過網間連接器110把電站的信息傳輸給 遠程監(jiān)控計算機113和其他局域網114。下面結合圖1、圖2、圖3和圖4具體說明本發(fā)明，本發(fā)明中，每個單元太陽能電池板上均安裝有一個可在市場上購買的數(shù)據(jù)采集和通信模塊，將每個單元太陽能電池 板與計算機相連，每個單元太陽能電池板上的通信模塊具有獨立地址，使單元太陽能電 池板與計算機軟件中的具體數(shù)據(jù)項對應，以便于對系統(tǒng)故障的查詢和維修，數(shù)據(jù)采集和 通訊模塊的主要功能是采集太陽能板的輸出電壓。太陽能組件方陣201的直流電通過一級匯流202、二級匯流203和直流配電柜 204傳輸給并網逆變器系統(tǒng)102。太陽能組件方陣串聯(lián)并聯(lián)后，經過一級匯流202進行直 流匯流，再進行二級匯流203。二級匯流203處采集電流信息。并將電流信息反饋給直 流配電柜204。直流配電柜204收到二級匯流203的電流信息，進行內部并聯(lián)、串聯(lián)調 整。如雨天或者早晨、傍晚，太陽能組件方陣的電流很小，則將二級匯流203輸出通過 并聯(lián)、串聯(lián)的調整，關閉一部分的并網逆變器，使串聯(lián)的太陽能組件個數(shù)增加，以提高 電流輸出，達到并網逆變器系統(tǒng)102工作電壓。一級匯流和二級匯流的數(shù)據(jù)讀取步驟如圖3所示開始301，匯流系統(tǒng)通電開始 工作；然后啟動查詢微處理器302，查詢微處理器302開始檢測太陽能組件方陣的數(shù)據(jù)， 并判斷數(shù)據(jù)是否正常303，如果數(shù)據(jù)不正常，返回查詢微處理器302。如果數(shù)據(jù)正常， 將數(shù)據(jù)轉換到通信口地址304;然后發(fā)送正常信號到處理器305，最后返回查詢微處理器 302，繼續(xù)查詢和檢測系統(tǒng)的工作狀態(tài)。一級匯流和二級匯流的控制步驟如圖4所示微處理器等待微機的命令401，微 處理器讀取微機的命令402，微處理器判斷數(shù)據(jù)是否切換403，如果判斷結果為不切換， 返回微處理器等待微機的命令401，如果判斷結果為切換，則進行電壓比較去驅動繼電器 工作404，然后繼續(xù)查詢記錄數(shù)據(jù)405，巡檢結束后，返回步驟401。如圖7所示，通過微處理器采集環(huán)境數(shù)據(jù)，并分析數(shù)據(jù)的范圍，為電壓比較器 提供相應的信號，來切換繼電器的位置。本實施例中具體切換方式如下采用1個8常 閉8常開和1個4常閉和4常開繼電器，安裝時必須先接入第一路，繼電器根據(jù)電壓來調 整繼電器的常開觸點和常閉觸點
串并聯(lián)箱的工作狀態(tài)狀態(tài)每一路太陽能電 池板的工作電壓串并聯(lián)箱的 狀態(tài)繼電器動作過 程動作結果和輸 出狀態(tài)狀態(tài)1小于0.25 X峰值四路串聯(lián)，初始狀態(tài)一路輸出一工作，
權利要求
1.一種太陽能電站集散控制系統(tǒng)，由現(xiàn)場控制級、集中操作監(jiān)視級和綜合信息管理 級構成，現(xiàn)場控制級包括太陽能輸入系統(tǒng)，并網逆變器系統(tǒng)和電力輸出系統(tǒng)；集中操 作監(jiān)視級包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)，數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)顯 示系統(tǒng)，操作站；綜合信息管理級包括管理計算機系統(tǒng)。
2.根據(jù)權利要求1所述的太陽能電站集散控制系統(tǒng)，其特征為所述的太陽能輸入 系統(tǒng)包括太陽能電池板、跟蹤器和匯流箱，每個單元匯流箱、單元太陽能電池板回路上 的通信均有地址，匯流箱中的繼電器均設置有傳感器用來采集數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權利要求1所述的太陽能電站集散控制系統(tǒng)，其特征為所述的控制信號通 過網絡在整個系統(tǒng)中傳輸。
4.根據(jù)權利要求1所述的太陽能電站集散控制系統(tǒng)，其特征為所述的計算機設置 管理中心集中在辦公室或者操作室。
5.根據(jù)權利要求1所述的太陽能電站集散控制系統(tǒng)，其特征為所述的數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)，通過網絡傳輸?shù)接嬎銠C上，并且通過現(xiàn)實設備展示太陽能發(fā)電站發(fā)電 量的多少、太陽能電站整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)。
6.根據(jù)權利要求2所述的太陽能電站集散控制系統(tǒng)，其特征為所述的太陽能輸 入系統(tǒng)中的匯流箱，當太陽光微弱的時候，通過匯流箱內的串并聯(lián)的切換，關閉一部分 的并網逆變器，串聯(lián)的太陽能組件個數(shù)增加，使單元組件的電壓升高，逆變器的輸入端 口能正常工作；并將通過傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿⑻幚砥?，在計算機的顯示器上顯示。
7.根據(jù)權利要求6所述的太陽能電站集散控制系統(tǒng)，其特征為在計算機上顯示的 數(shù)據(jù)，是經過微處理器的分析和控制得到的，由采集到環(huán)境的因素，控制太陽能組件的 串并數(shù)，逆變器工作的個數(shù)，同時還具備自我保護系統(tǒng)。
8.根據(jù)權利要求6所述的太陽能電站集散控制系統(tǒng)，其特征為所述的匯流箱內串 并聯(lián)切換，具體為當一路太陽能電池板電壓小于0.25X峰值工作電壓Upm時，匯流箱 中四路串聯(lián)，一路總輸出；當一路太陽能電池板電壓為(0.25-0.5) X峰值工作電壓Upm 時，兩路串聯(lián)，兩路總輸出；當一路太陽能電池板電壓為(0.5-1) X峰值工作電壓Upm 時，不串聯(lián)，四路輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開一種太陽能電站集散控制系統(tǒng)，簡稱太陽能電站DCS，它由現(xiàn)場控制級、集中操作監(jiān)視級和綜合信息管理級構成?，F(xiàn)場控制級包括太陽能輸入系統(tǒng)、并網逆變器系統(tǒng)和電力輸出系統(tǒng)；集中操作監(jiān)視級包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)、數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)、大屏幕顯示器、工程師操作站和操作員操作站；綜合信息管理級包括管理計算機。此太陽能集散控制系統(tǒng)可以控制一個或者多個太陽能電站，并可根據(jù)實際情況調整它具有工作可靠、配置靈活、維護方便和價格低廉的優(yōu)點。
文檔編號H02N6/00GK102012693SQ20091009218
公開日2011年4月13日 申請日期2009年9月4日 優(yōu)先權日2009年9月4日
發(fā)明者薛黎明, 袁政 申請人:中海陽(北京)新能源電力股份有限公司