基于電力線通信的光伏組件狀態(tài)信息監(jiān)控裝置及監(jiān)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光伏發(fā)電系統(tǒng)，尤其涉及一種基于電力線通信的光伏組件狀態(tài)信息監(jiān)控裝置及監(jiān)控方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]有統(tǒng)計顯示，國內(nèi)光伏電站60%的故障出現(xiàn)在直流側(cè)，但目前光伏電站的監(jiān)控現(xiàn)狀是手段非常有限的。大部分已建成的光伏電站是沒有監(jiān)控系統(tǒng)的，很多集中式和分布式光伏電站的運維和巡檢依然嚴重依賴人工。運維工作量大，成本高，效率低。因此電站長期運行在低效率狀態(tài)，多數(shù)故障處于不可知不可控狀態(tài)。輕則實際發(fā)電量與設(shè)計發(fā)電量相差甚遠。重則危及電站運行安全。
[0004]—部分新造光伏電站安裝了智能匯流箱監(jiān)控系統(tǒng)。所謂智能匯流箱，就是在匯流箱的位置，增加了多路電流傳感器和電壓傳感器，能夠?qū)γ柯饭夥M列的電壓電流進行監(jiān)控，并通過485總線將這些電壓電流信息傳回主控計算機。這種監(jiān)控系統(tǒng)的缺點是需要在現(xiàn)場布設(shè)用于監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸?shù)?85總線，其工程成本非常高。此外由于這種監(jiān)控的是總電流，檢測精度低不容易對初期故障做出準確判斷。此外發(fā)生故障時依然難以準確判斷故障點。
[0005]近年出現(xiàn)了一些基于無線技術(shù)的組件級監(jiān)控系統(tǒng)，是通過在每個光伏組件上加裝無線模塊，對組件的電壓電流進行實時數(shù)據(jù)采樣并通過無線通信將數(shù)據(jù)傳回監(jiān)控中心。這種技術(shù)可以對模塊的狀態(tài)進行實時判斷，并在出現(xiàn)故障時及時定位組件位置。但這種監(jiān)控系統(tǒng)的問題在于其使用的是無線通信。無線通信是利用開放式空間傳輸?shù)碾姶挪橥ㄐ琶浇椋芄β氏拗苽鬏斁嚯x通常只有幾百米。而真正的大型集中式太陽能電站的面積通常覆蓋方圓幾平方公里，因此通信距離成了一個障礙，其現(xiàn)場實際應(yīng)用效果不夠穩(wěn)定可靠。
[0006]在專利領(lǐng)域，目前用“電力線通信+太陽能電站監(jiān)控”能檢索得到的專利基本上是用于微逆變器或組串式逆變器的，電力線通信是用于220V交流一側(cè)，而中國目前的太陽能電站以集中式為主，直流側(cè)的檢測是最大的需求。公開號為CN103703647A的專利申請公開了一種用于直流側(cè)的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的電力線通信裝置，該發(fā)明公開的技術(shù)通過在組件通信模塊上引入一個開關(guān)單元，以解決在通信時的信號衰減問題。由于該開關(guān)單元在非通信時是短路的，因此其組件通信單元在非通信時無法接收到來自管理端的召測信息，因此只能由組件端主動發(fā)起上報的信息。這需要組件通信單元之間有著復雜的協(xié)調(diào)和同步關(guān)系。
該技術(shù)的模塊復雜度高，因此降低了其應(yīng)用的實際性。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的:提供一種基于電力線通信的光伏組件狀態(tài)信息監(jiān)控裝置及監(jiān)控方法，由金字塔結(jié)構(gòu)的三級設(shè)備類型組成，通信信號可以傳播很遠，完成從組件到逆變器管理模塊的直接通信。[0009 ]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種基于電力線通信的光伏組件狀態(tài)信息監(jiān)控裝置，包括管理設(shè)備、逆變器、多個轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備、多個匯流箱、多組光伏組件及多組組件狀態(tài)傳感器;所述的多組組件狀態(tài)傳感器分別并聯(lián)在所述的多組光伏組件的正負極上，所述的多個轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備分別并聯(lián)在所述的多個匯流箱的正負極上，所述的管理設(shè)備并聯(lián)在所述的逆變器的正負極上;所述的逆變器通過所述的多個匯流箱與所述的多組光伏組件連接，使所述的管理設(shè)備通過所述的多個轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備與所述的多組組件狀態(tài)傳感器連接，或使所述的管理設(shè)備與所述的多組組件狀態(tài)傳感器直接連接。
[0010]上述的基于電力線通信的光伏組件狀態(tài)信息監(jiān)控裝置，其中，所述的管理設(shè)備、多個轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備及多組組件狀態(tài)傳感器之間通過直流電力線實現(xiàn)雙向通信。
[0011]上述的基于電力線通信的光伏組件狀態(tài)信息監(jiān)控裝置，其中，所述的管理設(shè)備、多個轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備及多組組件狀態(tài)傳感器的通信單元分別由信號耦合裝置、發(fā)射放大裝置、接收濾波裝置及通信處理芯片構(gòu)成，所述的信號耦合裝置的一端分別與所述的發(fā)射放大裝置及接收濾波裝置的一端連接，所述的發(fā)射放大裝置及接收濾波裝置的另一端分別與所述的通信處理芯片連接。
[0012]上述的基于電力線通信的光伏組件狀態(tài)信息監(jiān)控裝置，其中，所述的接收濾波裝置為帶通濾波器。
[0013]上述的基于電力線通信的光伏組件狀態(tài)信息監(jiān)控裝置，其中，所述的信號耦合裝置由隔直電容及耦合變壓器組成。
[0014]—種基于電力線通信的光伏組件狀態(tài)信息監(jiān)控裝置的監(jiān)控方法，該方法至少包括如下步驟:
步驟1:所述的管理設(shè)備得到當前待問詢的所述的光伏組件對應(yīng)的組件狀態(tài)傳感器的唯一地址。
[00? 5]步驟2:所述的管理設(shè)備詢問該組件狀態(tài)傳感器當前光伏組件的參數(shù)。
[0016]步驟3:判斷所述的管理設(shè)備是否收到詢問的光伏組件參數(shù)的回復，若是，則監(jiān)控成功，若否，則執(zhí)行步驟4。
[0017]步驟4:所述的管理設(shè)備通過擴頻技術(shù)重新進行當前光伏組件的參數(shù)詢問。
[0018]步驟5:再次判斷所述的管理設(shè)備是否收到詢問的光伏組件參數(shù)的回復，若是，則監(jiān)控成功，若否，則執(zhí)行步驟6。
[0019]步驟6:所述的管理設(shè)備利用轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)，重新詢問當前光伏組件的參數(shù)。
[0020]步驟7:再次判斷所述的管理設(shè)備是否收到詢問的光伏組件參數(shù)的回復，若是，則監(jiān)控成功，若否，則監(jiān)控失敗。
[0021]上述的基于電力線通信的光伏組件狀態(tài)信息監(jiān)控裝置的監(jiān)控方法，其中，在所述的步驟2、步驟4及步驟6中，所述的參數(shù)包括但不限于電壓、電流、溫度、光照度的狀態(tài)信息。
[0022]本發(fā)明通過在每個光伏組件上并聯(lián)加裝一個電力線通信的傳感器模塊，所有通信單元可隨時進行雙向通信，利用擴頻通信與路由轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)使得管理設(shè)備能與遠端每一個組件通信單元進行穩(wěn)定的雙向通信，能夠?qū)γ總€組件的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，并在出現(xiàn)故障時及時發(fā)現(xiàn)并定位，上報給維護人員；同時，監(jiān)控數(shù)據(jù)的通信報文是通過現(xiàn)場的直流電力線進行傳輸?shù)?，無需額外的布線費用，又由于傳輸信號集中在本地電路中，沒有開放空間式的能量損失，因此傳輸距離比無線通信技術(shù)更遠，且不受天氣影響，信號質(zhì)量穩(wěn)定可靠;既可以應(yīng)用于集中式光伏發(fā)電系統(tǒng)，又可以應(yīng)用于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。
[0023]
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明基于電力線通信的光伏組件狀態(tài)信息監(jiān)控裝置的連接框圖。
[0025]圖2是本發(fā)明基于電力線通信的光伏組件狀態(tài)信息監(jiān)控裝置的管理設(shè)備和轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的連接框圖。
[0026]圖3是本發(fā)明基于電力線通信的光伏組件狀態(tài)信息監(jiān)控裝置的監(jiān)控方法的流程圖。
[0027]
【具體實施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的實施例。
[0029]請參見附圖1及附圖2所示，一種基于電力線通信的光伏組件狀態(tài)信息監(jiān)控裝置，包括管理設(shè)備Cl、逆變器1、多個轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備C2、多個匯流箱2、多組光伏組件3及多組組件狀態(tài)傳感器C3;所述的多組組件狀態(tài)傳感器C3分別并聯(lián)在所述的多組光伏組件3的正負極上，所述的多個轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備C2分別并聯(lián)在所述的多個匯流箱2的正負極上，所述的管理設(shè)備Cl并聯(lián)在所述的逆變器I的正負極上;所述的逆變器I通過所述的多個匯流箱2與所述的多組光伏組件3連接，使所述的管理設(shè)備Cl通過所述的多個轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備C2與所述的多組組件狀態(tài)傳感器C3連接，或使所述的管理設(shè)備Cl與所述的多組組件狀態(tài)傳感器C3直接連接。
[0030]所述的管理設(shè)備Cl、多個轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備C2及多組組件狀態(tài)傳感器C3之間通過直流電力線實現(xiàn)雙向通信。
[0031]所述的管理設(shè)備