CN109756029A - 一种用于太阳能光伏发电的监控*** - Google Patents

一种用于太阳能光伏发电的监控*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于太阳能光伏发电的监控***，包括有：光伏组件阵列模块，所述的光伏组件阵列模块连接有汇流模块，汇流模块连接有直流配电模块，直流配电模块连接有逆变模块，逆变模块连接有交流配电模块和储能模块，所述的交流配电模块和储能模块均连接有变压器模块，所述的变压器模块连接供电电网；还包括有数据采集模块，所述的数据采集模块包括有环境数据采集单元、光伏组件数据采集单元以及电网功率采集单元；所述的环境数据采集单元连接有环境监测模块，采集环境监测模块监测到的环境数据，所述的光伏组件采集单元连接有光伏组件阵列模块，采集光伏组件阵列模块的数据，所述的电网功率采集单元采集光伏供电的功率数据。

Description

一种用于太阳能光伏发电的监控***
技术领域
本发明属于监控技术领域，涉及一种太阳能发电的监控***，尤其是一种用于太阳能光伏发电的监控***。
背景技术
随着太阳能光伏技术的不断完善和发展，太阳能光伏已经大面积展开应用。尤其是光照强度全年处于高强度的地区，太阳能光伏供电***使用率更为广泛。
但是现有技术中对太阳能光伏***的采集监控不到位，导致很多地区出现窃电的问题，严重影响光伏供电***的正常运行。此为现有技术的不足之处。
因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供设计一种用于太阳能光伏发电的监控***；以解决现有技术中的问题，是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术存在的缺陷，提供设计一种用于太阳能光伏发电的监控***，以解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明给出以下技术方案：
一种用于太阳能光伏发电的监控***，其特征在于，包括有：
光伏组件阵列模块，所述的光伏组件阵列模块连接有汇流模块，汇流模块连接有直流配电模块，直流配电模块连接有逆变模块，逆变模块连接有交流配电模块和储能模块，所述的交流配电模块和储能模块均连接有变压器模块，所述的变压器模块连接供电电网；
还包括有数据采集模块，所述的数据采集模块包括有环境数据采集单元、光伏组件数据采集单元以及电网功率采集单元；
所述的环境数据采集单元连接有环境监测模块，采集环境监测模块监测到的环境数据，所述的光伏组件采集单元连接有光伏组件阵列模块，采集光伏组件阵列模块的数据，所述的电网功率采集单元采集光伏供电的功率数据；
所述的数据采集模块连接有集中器，所述的集中器包括有：主控制单元模块，所述的主控制单元模块连接有存储模块、时钟模块、无线接收模块、供电模块以及无线通信模块；所述无线通信模块通过无线网络与互联网服务器进行无线通信；所述的互联网服务器连接到上位监控机。无线接收模块与所述的数据采集模块通信。
作为优选，所述的环境数据采集单元通过以下步骤对环境监测模块的采集数据进行滤波处理：
S1：定义循环存储数组，将串口接收到的环境监测模块数据进行存储；同时定义循环存储数组长度；
S2：定义数据头指针和数据尾指针；当串口未接收到数据时，数据头指针和数据尾指针均指向循环存储数组的第一个存储元素；
S3：当串口接收到数据时，产生串口接收中断，串口接收中断将数据头指针加1；当数据接收完毕后，数据头指针停止变动；
S4：对数据头指针和数据尾指针的值进行比较，如果数据头指针的值不同于数据尾指针的值，代表接收到环境监测模块数据；
S5：尾指针不断增加1，每增加一次，判断尾指针指向的当前位置元素的前第N个位置，并判断第N个位置是否为数据头码，N的取值根据循环存储数组的长度以及环境监测模块数据的长度字节确定；
S6：当第N个位置为数据头码时，代表数据尾指针当前位置的值为数据长度位；
S7：将数据长度位进行存储，并根据数据长度位用数据头指针巡查校验位；
S8：计算校验和并跟校验位进行比较，判断校验和的正确性；
S9：如果校验和正确，则继续判断该数据包的末尾数据是否为帧结束符；
S10：当数据头码、数据长度位、校验位和帧结束符均正确时，认定寻找到有效数据包，并传输至环境数据采集单元。
作为优选，所述的光伏组件采集单元通过以下步骤对光伏组件阵列模块的采集数据进行滤波处理：
S1：定义循环存储数组，将串口接收到的光伏组件阵列模块数据进行存储；同时定义循环存储数组长度；
S2：定义数据头指针和数据尾指针；当串口未接收到数据时，数据头指针和数据尾指针均指向循环存储数组的第一个存储元素；
S3：当串口接收到数据时，产生串口接收中断，串口接收中断将数据头指针加1；当数据接收完毕后，数据头指针停止变动；
S4：对数据头指针和数据尾指针的值进行比较，如果数据头指针的值不同于数据尾指针的值，代表接收到光伏组件阵列模块数据；
S5：尾指针不断增加1，每增加一次，判断尾指针指向的当前位置元素的前第N个位置，并判断第N个位置是否为数据头码，N的取值根据循环存储数组的长度以及光伏组件阵列模块数据的长度字节确定；
S6：当第N个位置为数据头码时，代表数据尾指针当前位置的值为数据长度位；
S7：将数据长度位进行存储，并根据数据长度位用数据头指针巡查校验位；
S8：计算校验和并跟校验位进行比较，判断校验和的正确性；
S9：如果校验和正确，则继续判断该数据包的末尾数据是否为帧结束符；
S10：当数据头码、数据长度位、校验位和帧结束符均正确时，认定寻找到有效数据包，并传输至光伏组件采集单元。
作为优选，所述的电网功率采集单元通过以下步骤对光伏供电的功率的采集数据进行滤波处理：
S1：定义循环存储数组，将串口接收到的光伏供电的功率数据进行存储；同时定义循环存储数组长度；
S2：定义数据头指针和数据尾指针；当串口未接收到数据时，数据头指针和数据尾指针均指向循环存储数组的第一个存储元素；
S3：当串口接收到数据时，产生串口接收中断，串口接收中断将数据头指针加1；当数据接收完毕后，数据头指针停止变动；
S4：对数据头指针和数据尾指针的值进行比较，如果数据头指针的值不同于数据尾指针的值，代表接收到光伏供电的功率数据；
S5：尾指针不断增加1，每增加一次，判断尾指针指向的当前位置元素的前第N个位置，并判断第N个位置是否为数据头码，N的取值根据循环存储数组的长度以及光伏供电的功率数据的长度字节确定；
S6：当第N个位置为数据头码时，代表数据尾指针当前位置的值为数据长度位；
S7：将数据长度位进行存储，并根据数据长度位用数据头指针巡查校验位；
S8：计算校验和并跟校验位进行比较，判断校验和的正确性；
S9：如果校验和正确，则继续判断该数据包的末尾数据是否为帧结束符；
S10：当数据头码、数据长度位、校验位和帧结束符均正确时，认定寻找到有效数据包，并传输至电网功率采集单元。
作为优选，该监控***还包括有集中器保护壳，所述的集中器设置在集中器保护壳内，在集中器保护壳的侧壁中设置有空心夹层，集中器保护壳的侧壁上还设置有中空散热管，所述的中空散热管与所述的空心夹层互通，在空心夹层与中空散热管内填充有冷却液。
作为优选，所述的中空散热管为铜制散热管；提供散热效率。
作为优选，所述的冷却液为水或者变压器油。
本发明的有益效果在于，通过对环境数据、光伏组件阵列以及电网功率的检测，利用环境数据和光伏组件阵列的数据能够计算出在该环境数据下，光伏组件的产能；在将该产能与输送至电网的功率进行对比，能够判断出是否存在窃电现象，进而加以避免。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1是本发明提供的一种用于太阳能光伏发电的监控***的控制原理图。
其中，1-光伏组件阵列模块，2-汇流模块，3-直流配电模块，4-逆变模块，5-交流配电模块，6-储能模块，7-变压器模块，8-供电电网，9-数据采集模块，9.1-环境数据采集单元，9.2-光伏组件数据采集单元，9.3-电网功率采集单元，10-环境监测模块，11-集中器，11.1-主控制单元模块，11.2-存储模块，11.3-时钟模块，11.4-供电模块，11.5-无线通信模块，11.6-无线接收模块，12-互联网服务器，13-上位监控机，14-集中器外壳，14.1-空心夹层，14.2-中空散热管。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明进行详细阐述，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施方式。
如图1所示，本实施例提供的一种用于太阳能光伏发电的监控***，包括有：
光伏组件阵列模块1，所述的光伏组件阵列模块1连接有汇流模块2，汇流模块2连接有直流配电模块3，直流配电模块3连接有逆变模块4，逆变模块4连接有交流配电模块和储能模块6，所述的交流配电模块5和储能模块6均连接有变压器模块7，所述的变压器模块7连接供电电网8；
还包括有数据采集模块9，所述的数据采集模块9包括有环境数据采集单元9.1、光伏组件数据采集单元9.2以及电网功率采集单元9.3；
所述的环境数据采集单元9.1连接有环境监测模块10，采集环境监测模块监测到的环境数据，所述的光伏组件采集单元9.2连接有光伏组件阵列模块1，采集光伏组件阵列模块的数据，所述的电网功率采集单元9.3采集光伏供电的功率数据；
所述的数据采集模块9连接有集中器11，所述的集中器11包括有：主控制单元模块11.1，所述的主控制单元模块11.1连接有存储模块11.2、时钟模块11.3、无线接收模块11.6、供电模块11.4以及无线通信模块11.5；所述无线通信模块通过无线网络与互联网服务器12进行无线通信；所述的互联网服务器12连接到上位监控机13。无线接收模块11.6与所述的数据采集模块通信。
所述的存储模块11.2采用以下步骤进行数据存储：
S1、构建数据库模型的步骤，具体包括：
S1.1、采用3×3网格拓扑结构构建数据存储的分布式网格模型，提取数据特征分布梯度图，得到数据库中数据存储的量化分布向量值分别为：
其中m为数据存储空间的嵌入维数；
S1.2、定义R1和R2为数据库存储分布空间的特征分布区域，在链路层中采集主控制单元模块传送的数据特征序列，
根据数据特征序列设置向量量化编码书如下：
定义存储元的初始值为：
S1.3、在链路层，对主控制单元模块发送的数据进行编码训练，获取信息流的向量模式如下：
x(t)＝(x0(t)，x1(t)，…，xk-1(t))T；
S1.4、依据交叉分布云存储数据结构，获取已经构建的数据库中各分类存储节点的距离如下：
其中ωj＝(ω0j，ω1j，…，ωk-1，j)T为向量量化权重；
S1.5、得到量化特征编码数据输出：
其中，
S2、数据聚类处理的步骤，具体包括：
S2.1、在链路层中，对主控制单元模块传输的数据做自适应特征匹配操作，依据统计特征分类算法，获取数据聚类中心；
S2.2、在链路层中，对主控制单元模块传输的数据做分段融合模糊聚类处理，获取模糊隶属函数；
S2.3、压缩合并存储空间内的冗余存储数据，匹配检测链路层的动态输出数据，离散调度数据回归，分层融合主控制单元模块传送的数据；实现数据存储的特征压缩。
所述无线通信模块通过无线网络与互联网服务器进行无线通信；并采用以下方法进行通信：
S1：对最优节点进行定位，具体包括以下步骤：
S1.1：通过公式(1)计算出全部通信节点相对空间位置的偏离距离：
式中，全部空闲通信节点数量用pem表示，所有通信节点数目用q表示，pef＝pem-q×0.1；
S1.2：设置簇头通信节点的通信服务领域，公式如下：
式中，无线传输网络所覆盖的区域内簇头节点的服务簇头数量高于30用nufll表示；第k个簇头内所有的通信节点量用qk表示；
S1.3：对区域内的数据节点进行分组；
S1.4：针对不同的组别分别计算通信节点比率；
S1.5：结合S1.4中的通信节点比率值确定最优通信节点；
S2：结合S1.4中的最优通信节点，建立加权组播数；并用Q(X)表示步骤S1.5中已经明确的最优通信节点数量，用xk代表数据在各最优通信节点间的连通性，用hp(v)代表通信终端的空间坐标，用xp表示第p条数据支路，λ代表与之相对应的影响因子；
具体构建步骤如下：
S2.1：设置：
S2.2：对通信网络获取的最优通信节点进行筛选，设置当前最优通信节点能够用xk进行描述，如果k＝0，则执行步骤S2.3，否则令Xh＝XV；
S2.3：在整个通信网络中，搜索出所有的最优通信节点，如果nt(xk)＞0，则最优通信节点与邻域最优通信节点之间的关系表示为：
通信约束条件为：
S2.4：如果P(XV)＜P(X)，则返回步骤S2.2进行计算，否则结束运算。
本实施例中，所述的环境数据采集单元通过以下步骤对环境监测模块的采集数据进行滤波处理：
S1：定义循环存储数组，将串口接收到的环境监测模块数据进行存储；同时定义循环存储数组长度；
S2：定义数据头指针和数据尾指针；当串口未接收到数据时，数据头指针和数据尾指针均指向循环存储数组的第一个存储元素；
S3：当串口接收到数据时，产生串口接收中断，串口接收中断将数据头指针加1；当数据接收完毕后，数据头指针停止变动；
S4：对数据头指针和数据尾指针的值进行比较，如果数据头指针的值不同于数据尾指针的值，代表接收到环境监测模块数据；
S5：尾指针不断增加1，每增加一次，判断尾指针指向的当前位置元素的前第N个位置，并判断第N个位置是否为数据头码，N的取值根据循环存储数组的长度以及环境监测模块数据的长度字节确定；
S6：当第N个位置为数据头码时，代表数据尾指针当前位置的值为数据长度位；
S7：将数据长度位进行存储，并根据数据长度位用数据头指针巡查校验位；
S8：计算校验和并跟校验位进行比较，判断校验和的正确性；
S9：如果校验和正确，则继续判断该数据包的末尾数据是否为帧结束符；
S10：当数据头码、数据长度位、校验位和帧结束符均正确时，认定寻找到有效数据包，并传输至环境数据采集单元。
本实施例中，所述的光伏组件采集单元通过以下步骤对光伏组件阵列模块的采集数据进行滤波处理：
S1：定义循环存储数组，将串口接收到的光伏组件阵列模块数据进行存储；同时定义循环存储数组长度；
S2：定义数据头指针和数据尾指针；当串口未接收到数据时，数据头指针和数据尾指针均指向循环存储数组的第一个存储元素；
S3：当串口接收到数据时，产生串口接收中断，串口接收中断将数据头指针加1；当数据接收完毕后，数据头指针停止变动；
S4：对数据头指针和数据尾指针的值进行比较，如果数据头指针的值不同于数据尾指针的值，代表接收到光伏组件阵列模块数据；
S5：尾指针不断增加1，每增加一次，判断尾指针指向的当前位置元素的前第N个位置，并判断第N个位置是否为数据头码，N的取值根据循环存储数组的长度以及光伏组件阵列模块数据的长度字节确定；
S6：当第N个位置为数据头码时，代表数据尾指针当前位置的值为数据长度位；
S7：将数据长度位进行存储，并根据数据长度位用数据头指针巡查校验位；
S8：计算校验和并跟校验位进行比较，判断校验和的正确性；
S9：如果校验和正确，则继续判断该数据包的末尾数据是否为帧结束符；
S10：当数据头码、数据长度位、校验位和帧结束符均正确时，认定寻找到有效数据包，并传输至光伏组件采集单元。
本实施例中，所述的电网功率采集单元通过以下步骤对光伏供电的功率的采集数据进行滤波处理：
S1：定义循环存储数组，将串口接收到的光伏供电的功率数据进行存储；同时定义循环存储数组长度；
S2：定义数据头指针和数据尾指针；当串口未接收到数据时，数据头指针和数据尾指针均指向循环存储数组的第一个存储元素；
S3：当串口接收到数据时，产生串口接收中断，串口接收中断将数据头指针加1；当数据接收完毕后，数据头指针停止变动；
S4：对数据头指针和数据尾指针的值进行比较，如果数据头指针的值不同于数据尾指针的值，代表接收到光伏供电的功率数据；
S5：尾指针不断增加1，每增加一次，判断尾指针指向的当前位置元素的前第N个位置，并判断第N个位置是否为数据头码，N的取值根据循环存储数组的长度以及光伏供电的功率数据的长度字节确定；
S6：当第N个位置为数据头码时，代表数据尾指针当前位置的值为数据长度位；
S7：将数据长度位进行存储，并根据数据长度位用数据头指针巡查校验位；
S8：计算校验和并跟校验位进行比较，判断校验和的正确性；
S9：如果校验和正确，则继续判断该数据包的末尾数据是否为帧结束符；
S10：当数据头码、数据长度位、校验位和帧结束符均正确时，认定寻找到有效数据包，并传输至电网功率采集单元。
本实施例中，该监控***还包括有集中器保护壳14，所述的集中器设置在集中器保护壳内，在集中器保护壳的侧壁中设置有空心夹层14.1，集中器保护壳的侧壁上还设置有中空散热管14.2，所述的中空散热管与所述的空心夹层互通，在空心夹层与中空散热管内填充有冷却液。
本实施例中，所述的中空散热管为铜制散热管；提供散热效率。
本实施例中，所述的冷却液为水或者变压器油。
以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于太阳能光伏发电的监控***，其特征在于，包括有：
光伏组件阵列模块，所述的光伏组件阵列模块连接有汇流模块，汇流模块连接有直流配电模块，直流配电模块连接有逆变模块，逆变模块连接有交流配电模块和储能模块，所述的交流配电模块和储能模块均连接有变压器模块，所述的变压器模块连接供电电网；
还包括有数据采集模块，所述的数据采集模块包括有环境数据采集单元、光伏组件数据采集单元以及电网功率采集单元；
所述的环境数据采集单元连接有环境监测模块，采集环境监测模块监测到的环境数据，所述的光伏组件采集单元连接有光伏组件阵列模块，采集光伏组件阵列模块的数据，所述的电网功率采集单元采集光伏供电的功率数据；
所述的数据采集模块连接有集中器，所述的集中器包括有：主控制单元模块，所述的主控制单元模块连接有存储模块、时钟模块、无线接收模块、供电模块以及无线通信模块；所述无线通信模块通过无线网络与互联网服务器进行无线通信；所述的互联网服务器连接到上位监控机；无线接收模块与所述的数据采集模块通信。
2.根据权利要求1所述的一种用于太阳能光伏发电的监控***，其特征在于，所述的环境数据采集单元通过以下步骤对环境监测模块的采集数据进行滤波处理：
S1：定义循环存储数组，将串口接收到的环境监测模块数据进行存储；同时定义循环存储数组长度；
S2：定义数据头指针和数据尾指针；当串口未接收到数据时，数据头指针和数据尾指针均指向循环存储数组的第一个存储元素；
S3：当串口接收到数据时，产生串口接收中断，串口接收中断将数据头指针加1；当数据接收完毕后，数据头指针停止变动；
S4：对数据头指针和数据尾指针的值进行比较，如果数据头指针的值不同于数据尾指针的值，代表接收到环境监测模块数据；
S5：尾指针不断增加1，每增加一次，判断尾指针指向的当前位置元素的前第N个位置，并判断第N个位置是否为数据头码，N的取值根据循环存储数组的长度以及环境监测模块数据的长度字节确定；
S6：当第N个位置为数据头码时，代表数据尾指针当前位置的值为数据长度位；
S7：将数据长度位进行存储，并根据数据长度位用数据头指针巡查校验位；
S8：计算校验和并跟校验位进行比较，判断校验和的正确性；
S9：如果校验和正确，则继续判断该数据包的末尾数据是否为帧结束符；
S10：当数据头码、数据长度位、校验位和帧结束符均正确时，认定寻找到有效数据包，并传输至环境数据采集单元。
3.根据权利要求2所述的一种用于太阳能光伏发电的监控***，其特征在于，所述的光伏组件采集单元通过以下步骤对光伏组件阵列模块的采集数据进行滤波处理：
S1：定义循环存储数组，将串口接收到的光伏组件阵列模块数据进行存储；同时定义循环存储数组长度；
S2：定义数据头指针和数据尾指针；当串口未接收到数据时，数据头指针和数据尾指针均指向循环存储数组的第一个存储元素；
S3：当串口接收到数据时，产生串口接收中断，串口接收中断将数据头指针加1；当数据接收完毕后，数据头指针停止变动；
S4：对数据头指针和数据尾指针的值进行比较，如果数据头指针的值不同于数据尾指针的值，代表接收到光伏组件阵列模块数据；
S5：尾指针不断增加1，每增加一次，判断尾指针指向的当前位置元素的前第N个位置，并判断第N个位置是否为数据头码，N的取值根据循环存储数组的长度以及光伏组件阵列模块数据的长度字节确定；
S6：当第N个位置为数据头码时，代表数据尾指针当前位置的值为数据长度位；
S7：将数据长度位进行存储，并根据数据长度位用数据头指针巡查校验位；
S8：计算校验和并跟校验位进行比较，判断校验和的正确性；
S9：如果校验和正确，则继续判断该数据包的末尾数据是否为帧结束符；
S10：当数据头码、数据长度位、校验位和帧结束符均正确时，认定寻找到有效数据包，并传输至光伏组件采集单元。
4.根据权利要求3所述的一种用于太阳能光伏发电的监控***，其特征在于，所述的电网功率采集单元通过以下步骤对光伏供电的功率的采集数据进行滤波处理：
S1：定义循环存储数组，将串口接收到的光伏供电的功率数据进行存储；同时定义循环存储数组长度；
S2：定义数据头指针和数据尾指针；当串口未接收到数据时，数据头指针和数据尾指针均指向循环存储数组的第一个存储元素；
S3：当串口接收到数据时，产生串口接收中断，串口接收中断将数据头指针加1；当数据接收完毕后，数据头指针停止变动；
S4：对数据头指针和数据尾指针的值进行比较，如果数据头指针的值不同于数据尾指针的值，代表接收到光伏供电的功率数据；
S5：尾指针不断增加1，每增加一次，判断尾指针指向的当前位置元素的前第N个位置，并判断第N个位置是否为数据头码，N的取值根据循环存储数组的长度以及光伏供电的功率数据的长度字节确定；
S6：当第N个位置为数据头码时，代表数据尾指针当前位置的值为数据长度位；
S7：将数据长度位进行存储，并根据数据长度位用数据头指针巡查校验位；
S8：计算校验和并跟校验位进行比较，判断校验和的正确性；
S9：如果校验和正确，则继续判断该数据包的末尾数据是否为帧结束符；
S10：当数据头码、数据长度位、校验位和帧结束符均正确时，认定寻找到有效数据包，并传输至电网功率采集单元。
5.根据权利要求4所述的一种用于太阳能光伏发电的监控***，其特征在于，该监控***还包括有集中器保护壳，所述的集中器设置在集中器保护壳内，在集中器保护壳的侧壁中设置有空心夹层，集中器保护壳的侧壁上还设置有中空散热管，所述的中空散热管与所述的空心夹层互通，在空心夹层与中空散热管内填充有冷却液。
6.根据权利要求5所述的一种用于太阳能光伏发电的监控***，其特征在于，所述的中空散热管为铜制散热管。
7.根据权利要求6所述的一种用于太阳能光伏发电的监控***，其特征在于，所述的冷却液为水或者变压器油。
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