CN102520683B - 光伏系统能源监控云平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏系统能源监控云平台，包括光伏组件、环境检测仪、光伏综合信息采控器、综合电能信息采集器、智能显示终端、数据中心、互联网。光伏综合信息采控器将测量到的光伏电站的直流运行数据和环境、气象信息通过数据总线或无线网络传输给综合电能信息采集器。综合电能信息采集器用有线或无线与智能显示终端相连，并通过有线或无线方式连接到互联网，并将预处理后的数据通过互联网上传到数据中心。数据中心的信息监控系统对数据进行存储分析和处理后通过互联网分发到用户或发送指令。用户通过浏览器实现监控。本发明提供网络远程实时可视化管理相应电站的服务，提高了电站运行的可靠性，为跨地区、多电站的管理提供了便捷。

Description

光伏系统能源监控云平台

技术领域

本发明涉及一种监控云平台，具体地说，是一种光伏系统能源监控云平台。

背景技术

随着石油、煤炭等传统资源的日益枯竭，开发新能源和可再生能源是二十一世纪经济发展中最具决定性影响的五项技术之一。为了缓解我国在能源方面的压力，大力发展可再生能源成了一个行之有效的方法，太阳能作为可再生能源越来越得到广泛的使用。

光伏电站运行信息的掌握和设备的日常维护是用户和制造商都十分关注的问题之一。近几年我国开始大力推广和利用太阳能光伏发电技术和产品，解决无电地区的用电问题，满足用户日常用电，饮水及农田灌溉等需求。但随着电站的大量增加，发电系统运行信息的掌握和设备的日常维护等问题也日趋显露。尤其是光伏电站用户的日益增多，如不能及时准确地自动汇报设备运行状况及排除故障，可能长期影响本地区用户的正常使用。因此，对电站进行远程监控有利于及时了解设备的运行状况，出现问题能及时解决，更有利于延长光伏电站的使用寿命。

目前，虽然市场上出现了一些利用单片机或PLC对小功率的光伏电站某些数据进行采集的产品，但仅对某些指定设备，没有整合所有信息及实现远程监控。

发明内容

本发明目的在于提供一种光伏系统能源监控云平台，通过各模块之间的信号传递与控制，实现了光伏电站的远程实时可视化管理。

本发明是通过以下技术方案实现的：

光伏系统能源监控云平台，包括光伏组件、环境检测仪、光伏综合信息采控器、综合电能信息采集器、智能显示终端、数据中心、互联网，光伏组件发出来的直流电经过逆变器转换成交流电，经过配电箱输出至电网或供用电器使用，光伏综合信息采控器测量光伏电站的直流运行数据和环境检测仪的环境、气象信息，并通过数据总线或无线网络传输给综合电能信息采集器，综合电能信息采集器除了接收光伏综合信息采控器发送的数据外，还同时测量电站的交流运行数据，并将这些数据进行预处理后通过有线或无线的方式传输到智能显示终端，综合电能信息采集器通过有线或无线方式连接到互联网，并将预处理后的数据通过互联网上传到数据中心，数据中心包括一信息监控系统，信息监控系统将接收到的数据存储在数据库中，并进行数据分析和处理后分发到用户或发送指令到综合电能信息采集器，综合电能信息采集器接收并执行指令，用户可依据等级授权通过浏览器监控相应的电站信息，从而实现光伏电站的远程实时可视化管理。用户由电站业主、维护商、销售代理商、系统集成商或电站管理员等组成。

进一步，所述光伏综合信息采控器用于测量光伏电站的直流电压、分路和汇总直流电流等直流运行数据和温度、湿度、太阳辐射量等环境、气象信息，并通过数据总线或无线网络传输至综合电能信息采集器。

进一步，所述光伏综合信息采控器执行由所述综合电能信息采集器发送来的指令，驱动设备。

进一步，所述光伏综合信息采控器适用于任何光伏组件。

进一步，所述综合电能信息采集器测量的电站的交流运行数据为逆变器的发电功率数据、用电功率、功率因数、效率等数据。

进一步，所述智能显示终端接收并储存所述综合电能信息采集器发送的数据，并将数据以数字或图形等形式显示到屏幕上呈现给用户。

进一步，所述智能显示终端还可以接受用户的功能参数设定。

进一步，所述信息监控系统依据TCP/IP协议接收所述综合电能信息采集器发送的电站运行数据，并存储到的数据库中，经数据分析和处理后发送给用户或向所述综合电能信息采集器发送指令，以操控设备。

进一步，所述光伏综合信息采控器和综合电能信息采集器之间，所述综合电能信息采集器和数据中心之间均采用数据双向传输。

进一步，所述光伏综合信息采控器由光伏组件发出的直流电供电。

进一步，所述光伏综合信息采控器可通过数据总线或无线网络进行多个组网，以满足由多个光伏组件阵列构成的大功率光伏电站的应用。

进一步，所述综合电能信息采集器适用于任何逆变器。

进一步，所述综合电能信息采集器可接收并执行数据中心的信息监控系统发回的指令。

进一步，所述综合电能信息采集器可多个级联测量多个逆变器的交流数据。

本发明的工作原理为：光伏系统能源监控云平台是以光伏综合信息采控器和综合电能信息采集器为基础，数据中心为核心，以互联网为媒介的云平台服务，为用户提供电站信息管理、数据和设备监控的平台服务。采用光伏综合信息采控器对光伏电站直流运行数据和气象环境数据的采集，并通过数据总线或无线网络送给综合电能信息采集器；综合电能信息采集器在接收综合信息采控器的数据之外还采集电站交流部分的运行数据和负载的用电情况，并通过有线或无线的方式传输到智能显示终端上，供用户查看使用。同时，综合电能信息采集器通过有线或无线方式连接到互联网，将处理数据通过互联网上传到信息监控系统。信息监控系统运行在数据中心上，通过服务程序将数据存储在数据库中，数据分析和处理后分发到用户和相关综合电能信息采集器及光伏综合信息采控器，后二者执行所接收到的指令。用户依据等级授权通过浏览器监控相应的电站信息，从而实现光伏电站的远程实时可视化管理。

有益效果：本发明光伏系统能源监控云平台，可以供电站业主、维护商、销售代理商、系统集成商或电站管理员网络远程实时可视化管理相应电站。提高了电站数据的时效性，为跨地区、多电站的管理提供了便捷。通过实时数据的监测、对比、分析，能够及时发现系统故障及潜在的故障并警示或排除；通过海量历史数据的存储和检索，为系统优化分析提供了数据支持。系统人机交互友好，操作简便，运行安全、可靠。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明一个实施例的一个电站系统构架示意图。

图2为本发明一个实施例的多个电站系统信号传递示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例：

如图1所示，包括光伏综合信息采控器、综合电能信息采集器、智能显示终端、数据中心、信息监控系统、互联网以及构成并网光伏电站系统的光伏组件、逆变器、配电箱、电网等。图1中包括三个光伏组件模块，分别用来作为光伏电站发电使用，在并网光伏电站系统中，光伏组件发出来的直流电经过并网逆变器转换成交流电，输出至电网或供用电器使用。

光伏组件发出来的直流电经过并网逆变器转换成交流电，输出至电网或供用电器(如：用于空调、电冰箱、热水器、照明等)使用。光伏综合信息采控器测量光伏电站的直流运行数据和环境检测仪检测环境、气象信息，通过数据总线或无线网络传输给综合电能信息采集器，综合电能信息采集器除了接收光伏综合信息采控器发送的数据外，还同时测量电站的交流运行数据，并将这些数据进行预处理后通过有线或无线的方式传输到智能显示终端。同时，综合电能信息采集器通过有线或无线方式连接到互联网，通过互联网和数据中心构联。数据中心运行一信息监控系统，信息监控系统通过服务程序将数据存储在数据库中，经过数据分析和处理后分发到用户和相关综合电能信息采集器，用户可通过浏览器监控。

光伏综合信息采控器采集太阳能电站直流部分的数据和气象环境数据。包括分路和汇总直流电流和直流电压测量、数字输入和数字输出接口、温度传感器接口、湿度传感器接口以及太阳光辐射检测仪接口等。并通过数据总线RS-485和无线网络将数据传输到综合电能信息采集器；同时，光伏综合信息采控器也可以执行由综合电能信息采集器发来的指令，驱动执行设备，如控制水龙头开和关，来完成自动冲洗太阳能板面等。光伏综合信息采控器工作所需电能是从光伏组件太阳能电池板中取得。

一个光伏综合信息采控器可采集分路直流电流值、汇总电流值、汇总电压值、以及太阳能板温度、空气温湿度、光照辐射值、部件工作状态等数据。多个光伏综合信息采控器可通过485总线或无线网络级联构成光伏综合信息采控器网络，以适用于大功率电站。

综合电能信息采集器包括通过RS485协议或无线网络协议接收综合信息采控器采集的光伏电站直流端的运行数据和气象数据，并通过内置的电压采集模块、电流采集模块采集电站的交流运行数据和负载的用电数据。这些数据通过有线或无线的方式传输到智能显示终端上，供用户使用；同时，这些数据还通过内置的网络通讯模块(有线或无线)利用互联网上传到数据中心并执行数据中心并执行数据中心发回的指令，数据中心的信息监控系统通过内置的服务程序将数据存储在数据库中，经数据分析和处理后分发到用户和相关综合电能信息采集器。综合电能信息采集器执行相关指令。用户可依据等级授权通过浏览器监控相应的太阳能电站信息，从而实现光伏电站的远程实时可视化管理。

智能显示终端具有良好的人机交互界面，能接收综合电能信息采集器发送的数据，并将数据以数字、图形等形式显示到屏幕呈现给用户，为用户提供彩色显示输出和触摸输入，可以通过触摸屏输入接受用户的功能参数设定。智能显示终端的显示器通过RS485数据总线或无线网络接收综合电能信息采集器的数据，通过7寸彩色显示屏实时显示电站运行数据以及家庭负载消耗情况。能够以报表和图形化方式给出电站运行的历史数据，以及数据的对比关系。能够依据用户的设定值显示节能目标实现、二氧化碳减排等情况。

信息监控系统通过服务程序将综合电能信息采集器发送的数据存储在数据库中。进行相关的数据分析和处理分发到用户及相关模块，用户可通过浏览器浏览和掌控。相关模块执行所接收到的指令。网站支持实时数据曲线、历史数据报表、授权分级管理、电站数据统计、海量数据积累、数据信息存储、故障报警和提醒以及列表显示等功能。电站业主、维护商、销售商、电站管理员可依据自己的权限通过浏览器监控自己关心的电站信息。电站管理员具有最高权限，可以浏览、维护电站的基本信息，分配用户权限等。维护商或销售代理商可以监控属下范围内的所有电站信息，电站业主浏览本身的电站信息。

光伏综合信息采集器——综合电能信息采集器——数据中心信息监控系统，三者之间实行的是数据的双向传输。光伏综合信息采控器和综合电能信息采集器能适配各种型号的光伏并网设备。信息监控系统运行在数据中心，通过服务程序将数据存储在数据库中，进行相应的数据分析和处理分发到用户和综合电能信息采集器。综合电能信息接收并执行接收到的指令。光伏综合信息采控器执行由综合电能信息采集器发送来的指令，驱动输出设备。

如图2所示，N个电站节点通过互联网与数据中心连接成一个光伏系统能源监控云平台(N理论值可以无限大)，图中电站节点1包括K个光伏综合信息采控器(K≤16)，这K个光伏综合信息采控器通过RS-485总线或无线网络组成一个网络(以适应大型太阳能矩阵)，然后和综合电能信息采集器相连。综合电能信息采集器可以通过有线或无线连接方式扩展1个或j个进行级联(其数量与逆变器台数相等，j≤16)，用以采集j台逆变器情况下的交流运行数据。

综合电能信息采集器通过有线或无线网络连接到智能显示终端上。同时，综合电能信息采集器通过有线或无线方式连接到互联网，通过互联网接入数据中心。信息监控系统运行在数据中心上，负责全部电站节点的数据监控和信息管理，并将监控信息分送至相关用户和综合电能信息采集器。电站业主、维护商、销售代理商、系统集成商或电站管理员可依据等级授权通过浏览器监控自己关心的电站信息。

光伏系统能源监控云平台提供电站业主、维护商、销售代理商、系统集成商或电站管理员网络远程实时可视化管理相应电站的服务。提高了电站数据的时效性，为跨地区、多电站的管理提供了便捷。通过实时数据的监测、对比、分析，能够及时发现系统故障及潜在的故障并警示或排除；通过海量历史数据的存储和检索，为系统优化分析提供了数据支持。系统人机交互友好，操作简便，运行安全、可靠。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.光伏系统能源监控云平台，其特征在于，包括光伏组件、环境检测仪、光伏综合信息采控器、综合电能信息采集器、智能显示终端、数据中心、互联网，光伏组件发出来的直流电经过逆变器转换成交流电，经过配电箱输出至电网或供用电器使用，光伏综合信息采控器测量光伏电站的直流运行数据和环境检测仪的环境、气象信息，并通过数据总线或无线网络传输给综合电能信息采集器，综合电能信息采集器除了接收光伏综合信息采控器发送的数据外，还同时测量电站的交流运行数据，并将这些数据进行预处理后通过有线或无线的方式传输到智能显示终端，综合电能信息采集器通过有线或无线方式连接到互联网，并将预处理后的数据通过互联网上传到数据中心，数据中心包括一信息监控系统，信息监控系统将接收到的数据存储在数据库中，并进行数据分析和处理后分发到用户或发送指令到综合电能信息采集器，综合电能信息采集器接收并执行指令，用户通过浏览器实现监控，所述光伏综合信息采控器和综合电能信息采集器之间，所述综合电能信息采集器和数据中心之间均采用数据双向传输，所述光伏综合信息采控器由光伏组件发出的直流电供电，所述光伏综合信息采控器可通过数据总线或无线网络进行多个级联组网，所述光伏综合信息采控器用于测量光伏电站的直流电压、分路和汇总直流电流等直流运行数据和温度、湿度、太阳辐射量等环境、气象信息，并通过数据总线或无线网络传输至综合电能信息采集器，所述光伏综合信息采控器执行由所述综合电能信息采集器发送来的指令，驱动设备，所述综合电能信息采集器测量的电站的交流运行数据为逆变器的发电功率数据、用电功率、功率因数、效率等数据，所述智能显示终端接收并储存所述综合电能信息采集器发送的数据，并将数据以数字或图形等形式显示到屏幕上呈现给用户，所述信息监控系统依据TCP/IP协议接收所述综合电能信息采集器发送的电站运行数据，并存储到的数据库中，经数据分析和处理后发送给用户或向所述综合电能信息采集器发送指令，以操控设备，所述综合电能信息采集器可通过数据总线或无线网络进行多个级联组网。

2.根据权利要求1所述的光伏系统能源监控云平台，其特征在于，所述智能显示终端可以接受用户的功能参数设定。

3.根据权利要求1所述的光伏系统能源监控云平台，其特征在于，所述光伏综合信息采控器适用于任何型号的光伏组件。

4.根据权利要求1所述的光伏系统能源监控云平台，其特征在于，所述综合电能信息采集器适用于任何型号的逆变器。