專(zhuān)利名稱：并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能光伏發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，光伏發(fā)電項(xiàng)目因其具有能源潔凈、環(huán)境友好、可再生等優(yōu)點(diǎn)得到社會(huì)的認(rèn)可和國(guó)家的大力支持。在光伏電站大規(guī)模建設(shè)的同時(shí)，暴露出一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題即光伏發(fā)電系統(tǒng)的檢測(cè)平臺(tái)的發(fā)展相對(duì)落后，亟需建立完善的光伏發(fā)電系統(tǒng)檢測(cè)。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(guò)太陽(yáng)能光伏陣列組件將太陽(yáng)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(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下(太陽(yáng)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(lái)測(cè)試。但是實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中,太陽(yáng)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(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下的測(cè)試數(shù)據(jù)并不能表示光伏電站的實(shí)際效率，也不能對(duì)光伏電站的性能進(jìn)行客觀評(píng)估。尤其是國(guó)內(nèi)，光伏發(fā)電建設(shè)及電站設(shè)計(jì)方面經(jīng)驗(yàn)較少，大部分光伏電站的監(jiān)測(cè)設(shè)備都是從逆變器直流輸入才開(kāi)始對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄分析，缺乏對(duì)光伏陣列組串、匯流箱、直流配電柜的數(shù)據(jù)的測(cè)試，無(wú)法實(shí)現(xiàn)整個(gè)電站的全面檢測(cè)，無(wú)法評(píng)估電站建成后運(yùn)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(yùn)行可靠性和維護(hù)成本。還有一個(gè)問(wèn)題是，目前電站的檢測(cè)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(duì)本電站進(jìn)行測(cè)試。尚沒(méi)有一種可以移動(dòng)的，適用于多種電站的監(jiān)測(cè)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供了并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏電站監(jiān)測(cè)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)并網(wǎng)光伏電站的各組件的運(yùn)行數(shù)據(jù)和電站的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。本發(fā)明的另一目的是提供一種具有擴(kuò)展性的并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏電站監(jiān)測(cè)裝置，用戶可以根據(jù)不同的電站和不同的測(cè)試需求選擇合適的測(cè)試方式。本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種可以拆卸移動(dòng)的監(jiān)測(cè)裝置。為了實(shí)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(yáng)能光伏電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)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(cè)裝置又分為室外監(jiān)測(cè)部分、室內(nèi)監(jiān)測(cè)部分和氣象測(cè)試平臺(tái)。室外監(jiān)測(cè)部分用于監(jiān)測(cè)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(cè)部分用于監(jiān)測(cè)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(diǎn)的電能質(zhì)量；氣象測(cè)試平臺(tái)用于監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能光伏陣列組串所處的環(huán)境溫度、光輻照度、風(fēng)速風(fēng)向。
所述的室外監(jiān)測(cè)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(cè)量光伏面板的溫度，以上傳感器分別將測(cè)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(dòng)化控制器組成，依據(jù)測(cè)試需求不同選擇不同類(lèi)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(guò)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(dòng)化控制器進(jìn)行集成處理。所述的室內(nèi)監(jiān)測(cè)部分又分為直流監(jiān)測(cè)部分和交流監(jiān)測(cè)部分，其中直流監(jiān)測(cè)部分采用電流傳感器和電壓傳感器對(duì)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(jìn)行監(jiān)測(cè)；交流監(jiān)測(cè)部分采用電流互感器和電壓直連的方式對(duì)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(diǎn)的輸入端的電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，上述測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)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(dòng)化控制器進(jìn)行集成處理。進(jìn)一步，室內(nèi)監(jiān)測(cè)部分的數(shù)據(jù)采集裝置還包括多個(gè)智能電表，電表的個(gè)數(shù)與所測(cè)量的組件的個(gè)數(shù)一致。進(jìn)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(gè)，一個(gè)連接數(shù)據(jù)采集卡,一個(gè)連接智能電表。智能電表將多接口插板傳來(lái)的電流、電壓、頻率等數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀顯
/Jn ο進(jìn)一步，所述的并網(wǎng)點(diǎn)的輸入端還連接有電能質(zhì)量測(cè)試儀，用于監(jiān)測(cè)分析并網(wǎng)點(diǎn)的輸入電能質(zhì)量。所述的氣象測(cè)試平臺(tái)設(shè)置在光伏陣列附近，由溫度傳感器、總輻照表、風(fēng)速風(fēng)向測(cè)試儀組成，其中溫度傳感器用于測(cè)試光伏陣列所處的環(huán)境溫度，總輻照表用于測(cè)試與光復(fù)陣列組件同一平面上的光輻照度，風(fēng)速風(fēng)向測(cè)試儀用于測(cè)試光伏陣列所處的環(huán)境的風(fēng)速風(fēng)向，上述測(cè)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(dòng)化控制器進(jìn)行集成處理。進(jìn)一步，所述的測(cè)量光輻照度的裝置還可以是直射表或者標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)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(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示并保存電站的基本信息、被監(jiān)測(cè)組件的測(cè)試數(shù)據(jù)、環(huán)境氣象數(shù)據(jù)，計(jì)算出被監(jiān)測(cè)部件的運(yùn)行情況、電站性能比等信息，建立電站實(shí)測(cè)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)。進(jìn)一步，所述的數(shù)據(jù)采集裝置內(nèi)安裝有無(wú)線信號(hào)發(fā)射器，可以將PAC可編程自動(dòng)化控制器處理的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送給安裝有無(wú)線信號(hào)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(guò)對(duì)光伏電站的各組件的監(jiān)測(cè)和電站的環(huán)境數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，建立電站實(shí)測(cè)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)，全面評(píng)估光伏電站各組件及系統(tǒng)的性能和可靠性，推動(dòng)光伏組件及系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，為光伏發(fā)電技術(shù)的研發(fā)進(jìn)步提供真實(shí)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(diǎn)示意圖。
圖3是本發(fā)明提供的并網(wǎng)光伏電站監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析裝置的被監(jiān)測(cè)組件信息顯示界面。
具體實(shí)施例方式下面集合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步清楚、完整的描述，以說(shuō)明本發(fā)明完全符合專(zhuān)利法要求的新穎性、創(chuàng)造性和實(shí)用性。應(yīng)當(dāng)注意，實(shí)施例描述的只是本發(fā)明的一部分實(shí)施方式，不能用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)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(cè)裝置又分為室外監(jiān)測(cè)部分、室內(nèi)監(jiān)測(cè)部分和氣象測(cè)試平臺(tái)。室外監(jiān)測(cè)部分用于監(jiān)測(cè)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(cè)部分用于監(jiān)測(cè)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(diǎn)的電能質(zhì)量；氣象測(cè)試平臺(tái)用于監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能光伏陣列組串所處的環(huán)境溫度、光輻照度、風(fēng)速風(fēng)向。所述的室外監(jiān)測(cè)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(cè)量光伏面板的溫度，以上傳感器分別將測(cè)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(dòng)化控制器組成，依據(jù)測(cè)試需求不同選擇不同類(lèi)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(gè)數(shù)擴(kuò)展，其中電流、電壓、溫度等數(shù)據(jù)通過(guò)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(dòng)化控制器進(jìn)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(cè)部分又分為直流監(jiān)測(cè)部分和交流監(jiān)測(cè)部分，其中直流監(jiān)測(cè)部分采用電流傳感器和電壓傳感器對(duì)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(jìn)行監(jiān)測(cè)；交流監(jiān)測(cè)部分采用電流互感器和電壓直連的方式對(duì)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(diǎn)的輸入端的電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，上述測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)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(dòng)化控制器進(jìn)行集成處理。進(jìn)一步，室內(nèi)監(jiān)測(cè)部分的數(shù)據(jù)采集裝置還包括多個(gè)智能電表，電表的個(gè)數(shù)與所測(cè)量的組件的個(gè)數(shù)一致。進(jìn)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(gè)，一個(gè)連接數(shù)據(jù)采集卡,一個(gè)連接智能電表。智能電表將通過(guò)多接口插板傳來(lái)的電流、電壓、頻率等數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀顯示。進(jìn)一步，所述的并網(wǎng)點(diǎn)的輸入端還連接有電能質(zhì)量測(cè)試儀，用于監(jiān)測(cè)分析并網(wǎng)點(diǎn)的輸入電能質(zhì)量。
所述的氣象測(cè)試平臺(tái)設(shè)置在光伏陣列附近，由溫度傳感器、總輻照表、風(fēng)速風(fēng)向測(cè)試儀組成，其中溫度傳感器用于測(cè)試光伏陣列所處的環(huán)境溫度，總輻照表用于測(cè)試與光復(fù)陣列組件同一平面上的光輻照度，風(fēng)速風(fēng)向測(cè)試儀用于測(cè)試光伏陣列所處的環(huán)境的風(fēng)速風(fēng)向，上述測(cè)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(dòng)化控制器進(jìn)行集成處理。進(jìn)一步，所述的測(cè)量光輻照度的裝置還可以是直射表或者標(biāo)準(zhǔn)光伏電池。PAC可編程自動(dòng)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(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)時(shí)顯示并保存電站的基本信息、被監(jiān)測(cè)組件的測(cè)試數(shù)據(jù)、環(huán)境氣象數(shù)據(jù)，計(jì)算出被監(jiān)測(cè)部件的運(yùn)行情況、電站性能比等信息，建立電站實(shí)測(cè)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)。進(jìn)一步，所述的數(shù)據(jù)采集裝置內(nèi)安裝有無(wú)線信號(hào)發(fā)射器，可以將PAC可編程自動(dòng)化控制器處理的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送給安裝有無(wú)線信號(hào)接收器的數(shù)據(jù)分析裝置。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，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)姆绞剑员苊怆娬景l(fā)電產(chǎn)生的電磁干擾導(dǎo)致無(wú)線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)丟失問(wèn)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(wú)線傳輸方式均可。
權(quán)利要求
1.并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)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(cè)裝置又分為室外監(jiān)測(cè)部分、室內(nèi)監(jiān)測(cè)部分和氣象測(cè)試平臺(tái)，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(fēng)速風(fēng)向測(cè)試儀，用于監(jiān)測(cè)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(diǎn)的輸入電流電壓和太陽(yáng)能光伏陣列組串所處的環(huán)境溫度、光輻照度、風(fēng)速風(fēng)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(dòng)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(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的室內(nèi)監(jiān)測(cè)部分的數(shù)據(jù)采集裝置還包括多個(gè)智能電表，電表的個(gè)數(shù)與所測(cè)量的組件的個(gè)數(shù)一致，智能電表將多接口插板傳來(lái)的電流、電壓、頻率等數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的并網(wǎng)點(diǎn)的輸入端還連接有電能質(zhì)量測(cè)試儀，用于監(jiān)測(cè)分析并網(wǎng)點(diǎn)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(yáng)能光伏電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的測(cè)量光輻照度的裝置為總輻照表或者直射表或者標(biāo)準(zhǔn)光伏電池。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏電站監(jiān)測(cè)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(wú)線信號(hào)發(fā)射器，數(shù)據(jù)分析裝置內(nèi)安裝有無(wú)線信號(hào)接收器。
全文摘要
本發(fā)明提供了并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠監(jiān)測(cè)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(diǎn)的輸入電流電壓和太陽(yáng)能光伏陣列組串所處的環(huán)境溫度、光輻照度、風(fēng)速風(fēng)向；綜合匯總各組件的測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示并保存電站的基本信息、被監(jiān)測(cè)組件的測(cè)試數(shù)據(jù)、環(huán)境氣象數(shù)據(jù)，計(jì)算出被監(jiān)測(cè)部件的運(yùn)行情況、電站性能比等信息，建立電站實(shí)測(cè)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)，全面評(píng)估光伏電站各組件及系統(tǒng)的性能和可靠性，推動(dòng)光伏組件及系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，為光伏發(fā)電技術(shù)的研發(fā)進(jìn)步提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)支持。
文檔編號(hào)H02J3/38GK103166240SQ20111041811
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電工研究所