CN216904815U - 一种工业园屋顶光伏发电监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种工业园屋顶光伏发电监测装置，对应每一光伏发电并网单元，设置一数据采集装置，其包括采集器、电源以及与采集器电连接的逆变器数据采集装置、多功能表、电能计量表、孤岛装置、环境监测设备以及无线通讯设备；逆变器数据采集装置与各个逆变器串接，获取各逆变器的运行数据；多功能表与并网柜电连接，采集并网柜的运行数据并上传至采集器中；电能计量表与并网柜电连接，采集并网柜的电能计量数据并上传至采集器中；孤岛装置与并网柜的开关电连接，采集开关的运行数据并上传至采集器中；环境监测装置采集工业园屋顶的环境数据并上传至采集器中；采集器将采集到的数据通过无线通讯设备上传至远程监测终端进行监测。

Description

一种工业园屋顶光伏发电监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种工业园屋顶光伏发电监测装置，属于光伏发电监测技术领域。

背景技术

在碳中和的背景下，工业园屋顶光伏项目如雨后春笋般遍地冒出。相对于规模大的集中式光伏电站，屋顶光伏单个规模小，结构简单，一般不设置升压站。同时，受制于成本因素和场地条件限制，无法采用标准机房式数据采集和远传***，也因此没有有效的方式对屋顶光伏的发电流程实现实时的监视、诊断，以及运行管理。

屋顶式光伏发电***由光伏板、逆变器、并网柜、电能计量设备组成。要实现对发电过程的全程监视和管理，必须设计一套符合成本低、适应地点分散、户外安装这些条件的***，实现数据的采集、远程传输、集中监视的功能。

目前，部分光伏发电的逆变器设备商提供了数据远传的功能，能够对自身逆变器状态进行监测，同时上传到自身的云空间。并也能够给用户一定的权限对运行参数进行浏览。现有的数据获取和监视的主要内容为：

1、逆变器自身带有通讯口，可以提供主要逆变器的运行过程数据；

2、有一个采集设备将数据传输到设备商的后台；

3、用户访问设备商的***进行查看数据。

逆变器设备商提供的自身数据采集监测***，因为是发电***其中一个设备的生产商提供，必然有其局限性。主要有以下几点：

1、只能监测逆变器本身，不能监视发电过程的并网柜、电能计量表等其他发电运行参数。

2、多个不同厂商的逆变器***各不同，无法统一协调，对运行监视管理造成困扰。

3、设备厂商的数据是进入设备商的自身云空间，在数据作为资产的时代，不符合发电企业的利益。

4、数据传输的格式不标准、刷新周期长，不满足发电企业的要求。

实用新型内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提出了一种工业园屋顶光伏发电监测装置，对工业园屋顶光伏发电过程的全过程数据进行统一采集，除了逆变器的运行数据，还包括并网柜的运行数据、开关的运行数据以及电能计量数据、环境数据；全过程数据通过采集器进行汇聚，再通过无线通讯设备上传至远程监测终端，实现整体的统一监视和管理。

本实用新型的技术方案如下：

一种工业园屋顶光伏发电监测装置，对应工业园屋顶的每一组光伏发电并网单元，设置一数据采集装置，所述数据采集装置包括采集器、电源以及与所述采集器电连接的逆变器数据采集装置、多功能表、电能计量表、孤岛装置、环境监测设备以及无线通讯设备；所述电源为数据采集装置中各个用电模块提供电能；所述逆变器数据采集装置与光伏发电并网单元中的各个逆变器串接，获取各逆变器的运行数据；所述多功能表与光伏发电并网单元中的并网柜电连接，采集并网柜的运行数据并上传至采集器中；所述电能计量表与所述并网柜电连接，采集并网柜的电能计量数据并上传至采集器中；所述孤岛装置与所述并网柜的开关电连接，采集开关的运行数据并上传至采集器中；所述环境监测装置采集工业园屋顶的环境数据并上传至采集器中；所述采集器将采集到的数据通过无线通讯设备上传至远程监测终端进行监测。

作为优选实施方式，还包括视频监控模块，其包括设置在工业园屋顶上的图像采集设备和设置在并网柜处的图像采集设备，各图像采集设备均与设置在工业园厂房内的图像存储设备通信连接；所述图像存储设备与所述远程监测终端通过无线通讯网关通信连接。

作为优选实施方式，所述环境监测设备包括温湿度传感器和光照传感器。

作为优选实施方式，所述无线通讯设备为4G天线。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型一种工业园屋顶光伏发电监测装置，对工业园屋顶光伏发电过程的全过程数据进行统一采集，除了逆变器的运行数据，还包括并网柜的运行数据、开关的运行数据以及电能计量数据、环境数据；全过程数据通过采集器进行汇聚，再通过无线通讯设备上传至远程监测终端，实现整体的统一监视和管理。

2、本实用新型一种工业园屋顶光伏发电监测装置，还设置了视频监控模块，可对现场进行视频监控，方便查询现场状况。

附图说明

图1为本实用新型中数据采集装置的原理框图；

图2为本实用新型逆变器数据采集装置与各逆变器串接的原理示意图；

图3为本实用新型中视频监控模块的原理框图。

图中附图标记为：

10、电源；11、采集器；12、逆变器数据采集装置；13、多功能表；14、电能计量表；15、孤岛装置；16、环境监测设备；17、无线通讯设备；21、图像采集设备；22、图像存储设备；23、无线通讯网关。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。

应当理解，在本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

实施例一：

参见图1，一种工业园屋顶光伏发电监测装置，一般数个工业园屋顶设立一组光伏发电并网单元，对应一组光伏发电并网单元，设置一数据采集装置，所述数据采集装置包括采集器11、电源10以及与所述采集器11电连接的逆变器数据采集装置12、多功能表13、电能计量表14、孤岛装置15、环境监测设备16以及无线通讯设备17；

本实施例中，采集器11采用华为云采集器。

所述电源10提供220V进线，从并网柜中取电，为数据采集装置中各个用电模块提供电能。

所述逆变器数据采集装置12与光伏发电并网单元中的各个逆变器串接，获取各逆变器的运行数据；参见图2，逆变器的运行数据的采集采用串口通讯机制，通过RS-485线进行串接，实现多台逆变器的运行数据的汇聚采集；采用的通讯协议为MODBUS RTU，采集的逆变器的运行数据包括逆变器的直流电压、直流电流、交流电压、交流电流、工作状态、发电功率等。

所述多功能表13与光伏发电并网单元中的并网柜电连接，采集并网柜的运行数据并上传至采集器11中；多功能表13采用串口RS-485通讯方式，采用的通讯协议为MODBUSRTU，采集的并网柜的运行数据包括三相电压、三相电流、有功功率和无功功率数据。

所述电能计量表14与所述并网柜电连接，采集并网柜的电能计量数据并上传至采集器11中；电能计量表14采用串口RS-485通讯方式，采用的通讯协议为DTL645-2007，采集的电能计量数据包括正向有功电量和反向有功电量底数。

所述孤岛装置15与所述并网柜的开关电连接，采集开关的运行数据并上传至采集器11中；孤岛装置15采用串口RS-485通讯方式，采用的通讯协议为MODBUS RTU，采集的开关的运行数据包括开关的分合闸状态以及开关防孤岛保护动作状态。

所述环境监测装置采集工业园屋顶的环境数据并上传至采集器11中；所述采集器11将采集到的数据通过无线通讯设备17上传至远程监测终端进行监测。

作为本实施例的优选实施方式，参见图3，还包括视频监控模块，其包括设置在工业园屋顶上的图像采集设备21和设置在并网柜处的图像采集设备21，位于工业园屋顶上的图像采集设备21包括设置在工业园屋顶两对角端点的摄像头；设置在并网柜处的图像采集设备21为一摄像头；

各摄像头均通过本地无线网络与设置在工业园厂房内的图像存储设备22通信连接，图像存储设备22为视频硬盘录像机；所述图像存储设备22与所述远程监测终端通过无线通讯网关23通信连接，无线通讯网关23为4G网关；由于摄像头安装在户外，为避免无线信号由于距离太远信号衰减，在摄像头与硬盘录像机之间配置信号中继器。

作为本实施例的优选实施方式，所述环境监测设备16包括温湿度传感器和光照传感器，温湿度传感器采集工业园屋顶的温度数据和湿度数据，光照传感器采集工业园屋顶的光照强度数据。

作为本实施例的优选实施方式，所述无线通讯设备17为4G天线。

本实施例中，数据采集装置安装在一数据汇聚箱体上，其中采集器11、电源10以及与所述采集器11电连接的逆变器数据采集装置12、多功能表13、电能计量表14、孤岛装置15安装在数据汇聚箱体内部，环境监测设备16和无线通讯设备17安装在数据汇聚箱体外部。

本实施例的工作流程为：

通过逆变器数据采集装置12、多功能表13、电能计量表14、孤岛装置15、环境监测设备16分别采集光伏发电并网单元工作运行时的逆变器运行数据、并网柜运行数据、发电计量数据以及环境数据，汇聚至采集器11，采集器11通过无线通信设备17将汇聚的数据上传至企业云***；企业云***将接受到的数据下发给远程监测终端进行监测；视频监控模块通过无线通讯网关直接将采集到的视频数据传输给远程监测终端；

采集器11与企业云***之间的通讯协议采用物联网通讯协议MQTT，Topic设计采用机器码(唯一标识)/Realtime(实时)；基础数据采用启动发送、定期发送、平台召回；实时数据，实时发送、变位发送；断点续传采用主动监控断点时间范围、联网上传，平台召回；日志包括上线、离线、操作日志；数据的传输进行压缩和加密：数据打包后发送到MQTT平台每个消息体最大为64K(65536个字节)。如一批数据数据量过大请分包发送，每次发送的数据都是一个完整可解析的数据包；消息体第0位为为消息使用的压缩方式；消息体从第1位开始到最后是使用压缩算法压缩后的数据；解压后第0位数据表示当前数据是使用***时间还是使用数据体自带时间以及对应使用哪个关键字作为写入数据(ID，UD(点名经过处理后的数据))；解压缩后的数据第1-2位是当前消息体包含多少条数据，后面就是具体的数据。远程监测终端对从采集器11接收到的数据进行可视化展示。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种工业园屋顶光伏发电监测装置，其特征在于：对应工业园屋顶的每一组光伏发电并网单元，设置一数据采集装置，所述数据采集装置包括采集器(11)、电源(10)以及与所述采集器(11)电连接的逆变器数据采集装置(12)、多功能表(13)、电能计量表(14)、孤岛装置(15)、环境监测设备(16)以及无线通讯设备(17)；所述电源(10)为数据采集装置中各个用电模块提供电能；所述逆变器数据采集装置(12)与光伏发电并网单元中的各个逆变器串接，获取各逆变器的运行数据；所述多功能表(13)与光伏发电并网单元中的并网柜电连接，采集并网柜的运行数据并上传至采集器(11)中；所述电能计量表(14)与所述并网柜电连接，采集并网柜的电能计量数据并上传至采集器(11)中；所述孤岛装置(15)与所述并网柜的开关电连接，采集开关的运行数据并上传至采集器(11)中；所述环境监设备采集工业园屋顶的环境数据并上传至采集器(11)中；所述采集器(11)将采集到的数据通过无线通讯设备(17)上传至远程监测终端进行监测。

2.根据权利要求1所述的一种工业园屋顶光伏发电监测装置，其特征在于：还包括视频监控模块，其包括设置在工业园屋顶上的图像采集设备(21)和设置在并网柜处的图像采集设备(21)，各图像采集设备(21)均与设置在工业园厂房内的图像存储设备(22)通信连接；所述图像存储设备(22)与所述远程监测终端通过无线通讯网关(23)通信连接。

3.根据权利要求1所述的一种工业园屋顶光伏发电监测装置，其特征在于：所述环境监测设备(16)包括温湿度传感器和光照传感器。

4.根据权利要求1所述的一种工业园屋顶光伏发电监测装置，其特征在于：所述无线通讯设备(17)为4G天线。

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