CN103166240A - 并网太阳能光伏电站监测*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了并网太阳能光伏电站监测***，能够监测光伏阵列组串的温度、输出电流电压和直流汇流箱、直流汇流箱、直流配电柜、逆变器、交流配电柜、升压变压器的输入输出电流电压及并网点的输入电流电压和太阳能光伏阵列组串所处的环境温度、光辐照度、风速风向；综合汇总各组件的测量数据，实时显示并保存电站的基本信息、被监测组件的测试数据、环境气象数据，计算出被监测部件的运行情况、电站性能比等信息，建立电站实测运行数据库，全面评估光伏电站各组件及***的性能和可靠性，推动光伏组件及***的优化设计，为光伏发电技术的研发进步提供真实可靠的数据支持。

Description

并网太阳能光伏电站监测***
技术领域
本发明涉及太阳能光伏发电领域，具体涉及并网太阳能光伏发电监测***。 
背景技术
近年来，光伏产业发展迅速，光伏发电项目因其具有能源洁净、环境友好、可再生等优点得到社会的认可和国家的大力支持。在光伏电站大规模建设的同时，暴露出一个严重的问题即光伏发电***的检测平台的发展相对落后，亟需建立完善的光伏发电***检测。 
如图1所示，并网光伏电站由光伏阵列组串、汇流箱、直流配电柜、逆变器、交流配电柜、升压变压器等组成，通过太阳能光伏阵列组件将太阳辐照能转化为直流电，经逆变器转化为交流电后升压并入电网。并网型光伏发电站的发电性能，是光伏电站的主要技术参数之一，目前只能采用单片光伏组件在标准测试条件下(太阳辐照度1000W/m2，光伏组件内部电池温度25℃，大气质量AM1.5)峰值功率的总和来测试。但是实际应用环境中，太阳辐照度、电池温度、大气质量等参数都是不断变化的，光伏电站的发电功率因此不断变化，而采用光伏组件在标准测试条件下的测试数据并不能表示光伏电站的实际效率，也不能对光伏电站的性能进行客观评估。 
尤其是国内，光伏发电建设及电站设计方面经验较少，大部分光 伏电站的监测设备都是从逆变器直流输入才开始对各项数据进行记录分析，缺乏对光伏阵列组串、汇流箱、直流配电柜的数据的测试，无法实现整个电站的全面检测，无法评估电站建成后运行寿命周期内的各组件、部件和***的发电效率、设备故障率、运行可靠性和维护成本。还有一个问题是，目前电站的检测设备都是逆变器本身自带或者设置于汇流箱自身的，只能对本电站进行测试。尚没有一种可以移动的，适用于多种电站的监测装置。 
发明内容
本发明的目的是提供了并网太阳能光伏电站监测装置，能够实现对并网光伏电站的各组件的运行数据和电站的环境数据进行监测。 
本发明的另一目的是提供一种具有扩展性的并网太阳能光伏电站监测装置，用户可以根据不同的电站和不同的测试需求选择合适的测试方式。 
本发明还有一个目的是提供一种可以拆卸移动的监测装置。 
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是，并网太阳能光伏电站监测***包括数据监测装置、数据采集装置和数据分析装置。其中数据监测装置又分为室外监测部分、室内监测部分和气象测试平台。室外监测部分用于监测光伏阵列组串的温度、组串的输出电流、输出电压和直流汇流箱的输出电流、输出电压；室内监测部分用于监测直流配电柜、逆变器、交流配电柜、升压变压器的输入电流、输入电压、输出电流、输出电压和并网点的电能质量；气象测试平台 用于监测太阳能光伏阵列组串所处的环境温度、光辐照度、风速风向。 
所述的室外监测部分具有电流传感器、电压传感器和温度传感器，在光伏阵列组串的输出端和直流汇流箱的输入端设置电流传感器和电压传感器，紧贴光伏面板的背面安装温度传感器，用于测量光伏面板的温度，以上传感器分别将测量的电流数据、电压数据和温度数据传输到数据采集装置。 
所述的数据采集装置主要由多接口插板、多接口卡槽、数据采集卡、PAC可编程自动化控制器组成，依据测试需求不同选择不同类型的数据采集卡***多接口卡槽中，其中电流、电压、温度等数据通过多接口插板传输到数据采集卡，数据采集卡将采集到的数据传送给PAC可编程自动化控制器进行集成处理。 
所述的室内监测部分又分为直流监测部分和交流监测部分，其中直流监测部分采用电流传感器和电压传感器对直流汇流箱的输出端、直流配电柜的输入端和输出端的电流数据和电压数据进行监测；交流监测部分采用电流互感器和电压直连的方式对逆变器的输出端、交流配电柜、升压变压器的输入端和输出端以及并网点的输入端的电流数据和电压数据进行测量，上述测量数据通过多接口插板传输到数据采集卡，数据采集卡将采集到的数据传送给PAC可编程自动化控制器进行集成处理。 
进一步，室内监测部分的数据采集装置还包括多个智能电表，电表的个数与所测量的组件的个数一致。 
进一步，所述的数据采集装置的多接口插板的输出端分两个，一 个连接数据采集卡，一个连接智能电表。智能电表将多接口插板传来的电流、电压、频率等数据进行直观显示。 
进一步，所述的并网点的输入端还连接有电能质量测试仪，用于监测分析并网点的输入电能质量。 
所述的气象测试平台设置在光伏阵列附近，由温度传感器、总辐照表、风速风向测试仪组成，其中温度传感器用于测试光伏阵列所处的环境温度，总辐照表用于测试与光复阵列组件同一平面上的光辐照度，风速风向测试仪用于测试光伏阵列所处的环境的风速风向，上述测试数据均传输到数据采集卡并传送给PAC可编程自动化控制器进行集成处理。 
进一步，所述的测量光辐照度的装置还可以是直射表或者标准光伏电池。 
所述的数据分析装置包括中央处理模块，PAC可编程自动化控制器将集成处理后的数据发送到数据分析装置，数据分析装置综合汇总各组件的测量数据，实时显示并保存电站的基本信息、被监测组件的测试数据、环境气象数据，计算出被监测部件的运行情况、电站性能比等信息，建立电站实测运行数据库。 
进一步，所述的数据采集装置内安装有无线信号发射器，可以将PAC可编程自动化控制器处理的数据通过无线传输的方式发送给安装有无线信号接收器的数据分析装置。 
本发明的有益效果在于，通过对光伏电站的各组件的监测和电站的环境数据的监测，建立电站实测运行数据库，全面评估光伏电站各 组件及***的性能和可靠性，推动光伏组件及***的优化设计，为光伏发电技术的研发进步提供真实可靠的数据支持。 
附图说明
图1是并网光伏电站示意图。 
图2是本发明提供的并网光伏电站的数据采集点示意图。 
图3是本发明提供的并网光伏电站监测***结构图。 
图4是本发明提供的并网光伏电站监测***的数据分析装置的电站基本信息显示界面。
图5是本发明提供的并网光伏电站监测***的数据分析装置的被监测组件信息显示界面。 
具体实施方式
下面集合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步清楚、完整的描述，以说明本发明完全符合专利法要求的新颖性、创造性和实用性。应当注意，实施例描述的只是本发明的一部分实施方式，不能用于限制本发明的保护范围。 
并网太阳能光伏电站监测***包括数据监测装置、数据采集装置和数据分析装置。其中数据监测装置又分为室外监测部分、室内监测部分和气象测试平台。室外监测部分用于监测光伏阵列组串的温度、组串的输出电流、输出电压和直流汇流箱的输出电流、输出电压；室内监测部分用于监测直流配电柜、逆变器、交流配电柜、升压变压器 的输入电流、输入电压、输出电流、输出电压和并网点的电能质量；气象测试平台用于监测太阳能光伏阵列组串所处的环境温度、光辐照度、风速风向。 
所述的室外监测部分具有电流传感器、电压传感器、温度传感器和数据采集装置，在光伏阵列组串的输出端和直流汇流箱的输入端设置电流传感器和电压传感器，紧贴光伏面板的背面安装温度传感器，用于测量光伏面板的温度，以上传感器分别将测量的电流数据、电压数据和温度数据传输到数据采集装置。 
所述的数据采集装置主要由多接口插板、多接口卡槽、数据采集卡、PAC可编程自动化控制器组成，依据测试需求不同选择不同类型的数据采集卡***多接口卡槽中，多接口卡槽的接口数量可以依据所需采集卡个数扩展，其中电流、电压、温度等数据通过多接口插板传输到数据采集卡，数据采集卡将采集到的数据传送给PAC可编程自动化控制器进行集成处理。例如，室内部分的数据采集卡可采用NI9073、NI9205等4位或者16位数据采集卡；室外部分可采用NI9017、NI9205等4位、16位或者32位数据采集卡。 
所述的室内监测部分又分为直流监测部分和交流监测部分，其中直流监测部分采用电流传感器和电压传感器对直流汇流箱的输出端、直流配电柜的输入端和输出端的电流数据和电压数据进行监测；交流监测部分采用电流互感器和电压直连的方式对逆变器的输出端、交流配电柜、升压变压器的输入端和输出端以及并网点的输入端的电流数据和电压数据进行测量，上述测量数据通过多接口插板传输到数据采 集卡，数据采集卡将采集到的数据传送给PAC可编程自动化控制器进行集成处理。 
进一步，室内监测部分的数据采集装置还包括多个智能电表，电表的个数与所测量的组件的个数一致。 
进一步，所述的数据采集装置的多接口插板的输出端分两个，一个连接数据采集卡，一个连接智能电表。智能电表将通过多接口插板传来的电流、电压、频率等数据进行直观显示。 
进一步，所述的并网点的输入端还连接有电能质量测试仪，用于监测分析并网点的输入电能质量。 
所述的气象测试平台设置在光伏阵列附近，由温度传感器、总辐照表、风速风向测试仪组成，其中温度传感器用于测试光伏阵列所处的环境温度，总辐照表用于测试与光复阵列组件同一平面上的光辐照度，风速风向测试仪用于测试光伏阵列所处的环境的风速风向，上述测试数据均传输到数据采集卡并传送给PAC可编程自动化控制器进行集成处理。 
进一步，所述的测量光辐照度的装置还可以是直射表或者标准光伏电池。 
PAC可编程自动化控制器将集成处理后的数据发送到数据分析装置，数据分析装置综合汇总各组件的测量数据进行分析，实时显示并保存电站的基本信息、被监测组件的测试数据、环境气象数据，计算出被监测部件的运行情况、电站性能比等信息，建立电站实测运行数据库。 
进一步，所述的数据采集装置内安装有无线信号发射器，可以将PAC可编程自动化控制器处理的数据通过无线传输的方式发送给安装有无线信号接收器的数据分析装置。 
经过反复试验，室外部分的数据采集装置的数据传输最好采用有线传输的方式，以避免电站发电产生的电磁干扰导致无线传输的数据丢失问题，其他的数据采集装置的数据传输采用有线或者无线传输方式均可。 

Claims (5)

1.并网太阳能光伏电站监测***，包括数据监测装置、数据采集装置和数据分析装置，
其中所述的数据监测装置又分为室外监测部分、室内监测部分和气象测试平台，包括电流传感器、电压传感器、温度传感器、电流互感器、温度传感器、总辐照表、风速风向测试仪，用于监测光伏阵列组串的温度、输出电流电压和直流汇流箱、直流汇流箱、直流配电柜、逆变器、交流配电柜、升压变压器的输入输出电流电压及并网点的输入电流电压和太阳能光伏阵列组串所处的环境温度、光辐照度、风速风向；
所述的数据采集装置包括多接口插板、多接口卡槽、数据采集卡、PAC可编程自动化控制器，用于采集电流、电压、组串温度、环境温度、光辐照度、风速风向监测数据；
所述的数据分析装置包括中央处理模块，用于综合汇总各组件的测量数据进行计算分析。
2.根据权利要求1所述的并网太阳能光伏电站监测***，其特征在于，所述的室内监测部分的数据采集装置还包括多个智能电表，电表的个数与所测量的组件的个数一致，智能电表将多接口插板传来的电流、电压、频率等数据进行直观显示。
3.根据权利要求1所述的并网太阳能光伏电站监测***，其特征在于，所述的并网点的输入端还连接有电能质量测试仪，用于监测分析并网点的输入电能质量。
4.根据权利要求1所述的并网太阳能光伏电站监测***，其特征在于，所述的测量光辐照度的装置为总辐照表或者直射表或者标准光伏电池。
5.根据以上权利要求的任一项所述的并网太阳能光伏电站监测***，其特征在于，所述的数据采集装置内安装有无线信号发射器，数据分析装置内安装有无线信号接收器。
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