太陽能光伏組件陣列數(shù)據(jù)匯集裝置及其數(shù)據(jù)處理方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及太陽能技術領域，尤其涉及一種太陽能光伏組件陣列數(shù)據(jù)匯集裝置及 其數(shù)據(jù)處理方法。
【背景技術】
[0002] 目前太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作數(shù)據(jù)（包括電池板工作數(shù)據(jù)、逆變器工作數(shù)據(jù)、 輸變電設備工作數(shù)據(jù)）是由各離散設備產生并向上位計算機系統(tǒng)提交。設備種類不同、生 產廠家不同，其數(shù)據(jù)規(guī)格、物理接口也不一樣，造成上位計算機系統(tǒng)軟硬件接口不統(tǒng)一，軟 件開發(fā)及維護工作量大。對既有設備做型號替換升級時還需修改上位應用軟件，經濟成本 較大且對于正在運營的電站系統(tǒng)而言實施安全風險大、可行性不高。同時，目前匯集太陽能 光伏電池板陣列各節(jié)點工作數(shù)據(jù)時，普遍采用ZigBee無線網(wǎng)絡，ZigBee無線網(wǎng)絡的缺點是 速度慢，實時性不高，存在"數(shù)據(jù)匯集一中繼一節(jié)點"三層結構，數(shù)據(jù)匯集裝置的節(jié)點接入數(shù) 量有限。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的就是要解決上述【背景技術】的不足，提供一種能將太陽能光伏電池板 陣列工作數(shù)據(jù)、逆變器、輸變電設備以及其它外設工作數(shù)據(jù)匯集提交到上層應用管理系統(tǒng)， 且兼?zhèn)溆芯€和無線物聯(lián)組網(wǎng)功能的太陽能光伏組件陣列數(shù)據(jù)匯集裝置及其數(shù)據(jù)處理方法。
[0004] 針對于本發(fā)明一種太陽能光伏組件陣列數(shù)據(jù)匯集裝置，本發(fā)明的技術方案是：
[0005] 包括數(shù)據(jù)匯集處理芯片；
[0006] 與數(shù)據(jù)匯集處理芯片連接的通訊組件，用于連接監(jiān)控太陽能光伏陣列每個太陽能 光伏組件的監(jiān)測裝置，所述太陽能光伏組件串聯(lián)形成太陽能光伏組串；
[0007] 與數(shù)據(jù)匯集處理芯片連接的標準網(wǎng)口和/或WiFi接口，用于連接上層應用管理系 統(tǒng)；
[0008] 與數(shù)據(jù)匯集處理芯片連接的有線串行通信接口，用于連接逆變器、輸變電設備以 及其它外設中的一個或多個；
[0009] 與數(shù)據(jù)匯集處理芯片連接的供電系統(tǒng)，用于為數(shù)據(jù)匯集裝置供電。
[0010] 進一步的，還包括與數(shù)據(jù)匯集處理芯片連接的電流傳感器和與電流傳感器并聯(lián)連 接的自動保護切換電路，所述電流傳感器至少為一個，分別串聯(lián)連接在太陽能光伏組件陣 列中每個太陽能光伏組串的正負極之間，用于采集太陽能光伏組串電流，所述自動保護切 換電路和電流傳感器的控制端與數(shù)據(jù)匯集處理芯片連接。
[0011] 進一步的，所述用于連接監(jiān)測裝置的通訊組件為433無線通信模塊、RS485通信模 塊、CAN通信模塊、電力線載波通信模塊中的一種或多種。
[0012] 進一步的，還包括與數(shù)據(jù)匯集處理芯片連接的用于檢測該裝置溫度的溫度傳感 器，所述溫度傳感器與數(shù)據(jù)匯集處理芯片連接。
[0013] 針對于本發(fā)明一種太陽能光伏組件陣列數(shù)據(jù)匯集裝置的數(shù)據(jù)處理方法，本發(fā)明 的技術方案是：
[0014] 所述數(shù)據(jù)匯集處理芯片通過通訊組件從各個監(jiān)測裝置內獲取太陽能光伏組件的 電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)和設備編號，通過有線串行通信接口獲取逆變器、輸變電設 備以及其它外設的工作數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)匯集處理芯片根據(jù)太陽能光伏組件的電流數(shù)據(jù)和電 壓數(shù)據(jù)進行太陽能光伏組串積分發(fā)電量的計算，根據(jù)信標定位獲取太陽能光伏組件行列位 置與編號的對應關系，所述數(shù)據(jù)匯集處理芯片通過標準網(wǎng)口和/或WiFi接口將太陽能光伏 組件的電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、行列位置與編號的對應關系、太陽能光伏組串積分 發(fā)電量以及逆變器、輸變電設備以及其它外設的工作數(shù)據(jù)傳遞給上位應用管理系統(tǒng)，實現(xiàn) 太陽能光伏組件陣列的數(shù)據(jù)采集。
[0015] 進一步的，所述數(shù)據(jù)匯集處理芯片根據(jù)所接收太陽能光伏組件的電流數(shù)據(jù)、電壓 數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)判斷太陽能光伏組件是否存在隱患，若太陽能光伏組件存在隱患，則控制存 在隱患的太陽能光伏組件所對應的自動保護切換電路接通，并將隱患狀況發(fā)送至上位應用 管理系統(tǒng)。
[0016] 進一步的，所述隱患判斷方式為：若數(shù)據(jù)匯集處理芯片接收到的太陽能光伏組件 的電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)中出現(xiàn)電壓發(fā)生大范圍波動、電流發(fā)生大范圍波動、溫度 超過安全閾值中任意一種或多種時，則認為太陽能光伏組件存在隱患。
[0017] 進一步的，采用信標定位方式確定每一個太陽能光伏組件的行列位置，其過程如 下：
[0018]測算相鄰兩個太陽能光伏組件之間的信號衰減值作為標尺單位，任意選取至少三 個監(jiān)測裝置作為信標向周圍發(fā)送無線信號，其余監(jiān)測裝置接收不同信標發(fā)送的信號，在數(shù) 據(jù)匯集處理芯片中將每個監(jiān)測裝置所接收到的來自于不同信標的強弱不同的信號與標尺 單位進行比對，得出每個監(jiān)測裝置相對于幾個信標的相對位置，根據(jù)幾個信標的行列位置 即可得出每一個監(jiān)測裝置的行列位置，從而獲得與之對應的每個太陽能光伏組件的行列位 置。
[0019] 進一步的，所述數(shù)據(jù)匯集處理芯片通過組間錯頻、跳頻掃描、相鄰分時、信道監(jiān)測、 功率可調中的一種或多種組合使用防止監(jiān)測裝置所發(fā)送信號互相干擾。
[0020] 進一步的，所述數(shù)據(jù)匯集處理芯片通過有線串行通信接口獲取逆變器、輸變電設 備以及其它外設的工作數(shù)據(jù)，根據(jù)工作數(shù)據(jù)進行逆變器、輸變電設備以及其它外設的隱患 判斷，并提交該工作數(shù)據(jù)和隱患判斷結果至上位應用管理系統(tǒng)。
[0021] 本發(fā)明的有益效果是：兼?zhèn)溆芯€（CAN總線、RS485總線）及無線（ISM-433Mhz， 2. 4Ghz)物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)功能，工程適用面廣。采用ISM-433Mhz或2. 4Ghz無線通信模塊采集太 陽能電池板工作數(shù)據(jù)，無需使用中繼器，將網(wǎng)絡結構簡化為兩層結構，復雜度低易于組網(wǎng)， 數(shù)據(jù)采集速度快實時性強。且該無線網(wǎng)絡性能優(yōu)秀，覆蓋面廣，下位節(jié)點容納數(shù)量多（匯集 裝置信號覆蓋范圍內的所有節(jié)點均可接入，不限制下位節(jié)點接入數(shù)量）。匯集太陽能電池 板、逆變器、輸變電設備以及其它外圍設備的工作數(shù)據(jù)并通過互聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一上報，數(shù)據(jù)接口規(guī) 格一致。由于逆變器、輸變電設備以及其它外圍設備處于數(shù)據(jù)匯集裝置控制的最外層，在 太陽能電站運營期新外設接入、舊外設替換升級時，僅需更改數(shù)據(jù)匯集裝置的外層協(xié)議，而 無需對電站上位機系統(tǒng)軟件進行修改，實施安全風險低，工作簡單易行。通過組間錯頻、跳 頻掃描、相鄰分時、信道監(jiān)測、功率可調相結合的無線網(wǎng)絡交疊防沖突機制，適應信號交疊 式組網(wǎng)架構，能有效防止信號相互干擾。而采用隔離型霍爾電流傳感器與數(shù)據(jù)匯集裝置集 成的電路一體化設計，走線簡潔，且能免除額外的安裝工作。具有電流檢測裝置故障自切換 旁路保護功能，能保證霍爾電流傳感器在發(fā)生故障時不影響太陽能電池組串的正常發(fā)電功 能。在數(shù)據(jù)匯集裝置的數(shù)據(jù)匯集處理芯片上連接溫度傳感器，便于監(jiān)測自身工作溫度，起到 裝置的保護作用。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明連接原理示意圖；
[0023] 圖2為本發(fā)明太陽能光伏組件行列位置匯集原理圖；
[0024] 圖中：1一太陽能光伏組串，2-監(jiān)測裝置，3-數(shù)據(jù)匯集裝置，4一上層應用管理系 統(tǒng)，5-信標。
【具體實施方式】
[0025] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限 定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間 未構成沖突就可以相互組合。
[0026] 太陽能光伏組件串聯(lián)形成太陽能光伏組串，多個太陽能光伏組串組合的矩陣為太 陽能光伏矩陣，本發(fā)明數(shù)據(jù)匯集裝置的信號覆蓋范圍內包括多個太陽能光伏組串。在每一 個太陽能光伏組件背后均固定有一個監(jiān)測裝置2,監(jiān)測裝置用于檢測與之對應的太陽能光 伏組件的電流、電壓、溫度等工作數(shù)據(jù)。如圖1所示，數(shù)據(jù)匯集裝置3包括數(shù)據(jù)匯集處理芯 片（ARM9嵌入式MCU核心組件）；與數(shù)據(jù)匯集處理芯片連接的通訊組件即有線串行通信組 件（CAN總線、RS485總線）和/或無線物聯(lián)網(wǎng)組件（ISM-433Mhz，2. 4Ghz)，數(shù)據(jù)匯集處理芯 片通過有線物聯(lián)或無線物聯(lián)的方式與監(jiān)測裝置2連接，用于采集監(jiān)測裝置2內部的工作數(shù)