CN102592433B - 利用光伏馈电线的信号双向寄生传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用光伏馈电线的信号双向寄生传输系统，包括通过直流馈电线连接的总控室和若干个电池板组串，总控室内设置有信号控制单元，电池板组件内设置有分信号单元，直流馈电线上串接的部件上均并联设置有交流耦合电容，直流馈电线及其上设置的交流耦合电容构成交流信号输送路线，信号控制单元和分信号单元之间通过该交流信号输送路线来相互传输交流信号。本发明方便简易、且既无对外干扰又不受外界干扰，系统集成在现有太阳能电池板组件中，节省材料及成本的同时，提高了生产制造的效率和通讯系统的稳定和可靠性。此外，信号对外的辐射很低或基本没有。

Description

利用光伏馈电线的信号双向寄生传输系统

技术领域

本发明涉及一种信号双向馈送连接系统，尤指一种利用光伏直流馈电线的信号双向寄生传输系统。

背景技术

光伏电站监控就是将光伏电站的逆变器、汇流箱、辐照仪、气象仪、电表等设备通过数据线连接起来，用光伏电站数据采集器进行这些设备的数据采集，并通过GPRS、以太网、WIFI等方式上传到网络服务器或本地电脑，使用户可以在互联网或本地电脑上查看相关数据，方便电站管理人员和用户对光伏电站的运行数据查看和管理。

此外，还可以进行集群监测和管理，无需到现场逐台设备查看状况，更有利于进行数据汇总、生成曲线、数据分析，网络监控更加便于进行远程管理，大量节约人力成本。 　　

由于技术市场的要求不断提高，以及国际、国内电力行业及其特殊性，对监控系统提出了更高的要求，即对每一块太阳能电池板组件的工作状态进行实时监控。这就要求有一个包括传感装置、信号处理及传输装置的综合系统，由它来完成以上功能。在这其中传感及信号处理装置技术成熟、集成度高、模块化小型化好；而对于传输装置，由于在光伏电池板阵列中没有现成的传输线，所以传输装置成为解决电池板组件逐个实时监控的瓶颈问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种方便简易、且既无对外干扰又不受外界干扰的利用光伏馈电线的信号双向寄生传输系统。

为实现上述目的，本发明利用光伏馈电线的信号双向寄生传输系统，包括通过直流馈电线连接的总控室和若干个电池板组串，总控室内设置有信号控制单元，电池板组串内设置有分信号单元，直流馈电线上串接的部件上均并联设置有交流耦合电容，直流馈电线及其上设置的交流耦合电容构成交流信号输送路线，信号控制单元和分信号单元之间通过该交流信号输送路线来相互传输交流信号。

进一步，所述信号控制单元包括通讯信号接收机，该通讯信号接收机与所述直流馈电线之间设置有感应式信号传输单元，感应式信号传输单元将所述直流馈电线上输送的所述交流信号传送到通讯信号接收机，或将通讯信号接收机发出的交流信号传送到所述直流馈电线来进行输送。

进一步，所述分信号单元包括采集编码模块，该采集编码模块与所述直流馈电线之间设置有感应式信号传输单元，感应式信号传输单元将所述直流馈电线上输送的所述交流信号传送到采集编码模块，或将采集编码模块发出的交流信号传送到所述直流馈电线来进行输送。

进一步，所述直流馈电线包括正极馈电线和负极馈电线，所述感应式信号传输单元包括天线双工器和天线，该天线与正极馈电线之间平行间隔设置，并且两者间隔的间距填充有绝缘介质；天线与天线双工器的天线端相连接，天线双工器的另一端设置有发射端输出线和接收端输出线，该发射端输出线和接收端输出线用于与所述通讯信号接收机、采集编码模块相连接。

进一步，所述天线双工器与所述负极馈电线之间通过第二交流耦合电容相连接，形成信号虚地。

进一步，若干个所述电池板组串对应于一个汇流箱，一个所述电池板组串包括若干个串联设置的电池板，一个电池板对应设置有一个所述分信号单元。

进一步，所述直流馈电线上串接的部件包括所述电池板，设置在所述汇流箱内的开关、断路保护、保险装置。

进一步，所述绝缘介质为低信号损耗的绝缘材料。

进一步，所述天线预制在所述正极馈电线中。

进一步，所述感应式信号传输单元采用感应式信号耦合方式工作。

本发明方便简易、且既无对外干扰又不受外界干扰，系统集成在现有太阳能电池板组件中，节省材料及成本的同时，提高了生产制造的效率和通讯系统的稳定和可靠性。此外，信号对外的辐射很低或基本没有。

附图说明

图1为本发明的总体连接结构及信号工作示意图；

图2为本发明的天线耦合电路连接结构示意图。

具体实施方式

下面，参考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。

为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。

如图1、图2所示，本发明利用光伏馈电线的信号双向寄生传输系统，包括通过直流馈电线连接的总控室21、若干个汇流箱4和若干个电池板组串，其中，若干个电池板组串对应于一个汇流箱4，一个电池板组串包括若干个串联设置的电池板1。总控室21内设置有信号控制单元，电池板组串内设置有分信号单元，一个电池板1对应设置有一个分信号单元。具体应用中，设置汇流箱4和电池板组串的数量将根据实际要求进行设置。

直流馈电线包括正极馈电线2和负极馈电线3，直流馈电线上串接的部件包括若干个电池板1，设置在汇流箱4内的开关或断路器6、保险装置5等，在直流馈电线上串接的部件上均并联设置有交流耦合电容7，直流馈电线及其上设置的交流耦合电容7构成交流信号输送路线，信号控制单元和分信号单元之间通过该交流信号输送路线来相互传输交流信号。

信号控制单元包括通讯信号接收机23，通讯信号接收机23与直流馈电线之间设置有感应式信号传输单元，该感应式信号传输单元采用感应式信号耦合方式工作，其区别于其他方式的信号耦合方式。感应式信号传输单元将直流馈电线上输送的交流信号传送到通讯信号接收机23，或将通讯信号接收机23发出的交流信号传送到直流馈电线，来进行双向输送。分信号单元包括采集编码模块13，采集编码模块13与所述直流馈电线之间设置有感应式信号传输单元，感应式信号传输单元将直流馈电线上输送的交流信号传送到采集编码模块13，或将采集编码模块13发出的交流信号传送到直流馈电线，来进行双向输送。

感应式信号传输单元包括天线双工器12和天线11，天线11与正极馈电线2之间平行间隔设置，并且两者间隔的间距填充有绝缘介质，该绝缘介质为低信号损耗的绝缘材料制成。天线11与天线双工器12的天线端相连接，天线双工器12的另一端设置有发射端18输出线和接收端19输出线，发射端18输出线和接收端19输出线用于与通讯信号接收机23、采集编码模块13相连接。

天线双工器12与负极馈电线3之间通过第二交流耦合电容8相连接，形成信号虚地。在实际应用中，根据不同阐述频率，可省略电池板组串的负极与信号地之间的第二交流耦合电容8，解除虚地。

应用原理：

1、信号传输：

利用太阳能电池板发电的光伏直流馈电线作为信号传输线，将若干个电池板组件相互串联形成组串与总控室终端相互连接成为一个系统，使各个组件采集的信号可受控传入总控室终端。采用电容耦合方式将来自电池板组件交流信号导入光伏直流馈电线路，在总控室再将其导出；同理可实现信号反向传输。在遇到串联在电路中的开关、断路保护、保险装置时，则将交流耦合电容并联其上让交流信号短路通过，一直到总控室。电池板组串的负极通过交流耦合电容C连接天线双工器的信号地，形成虚地。

2、天线耦合：

   在每个组件中利用一段金属导体作为天线，与光伏直流馈电线的正极馈电线间隔一段距离平行设置，之间填充以绝缘介质保持间距并绝缘。此外，导体一端连接天线双工器，天线双工器连接组件的采集编码模块，实现光伏直流馈电线与组件采集编码模块间双向放大、传输信号。

3、信号传输原理说明：

如图1所示，电池板组串由若干电池板1正极+负极相连，其方式象手电筒的干电池一样串接成组串，本实施例以三个一串为例，实际应用中，可根据实际要求来设置。组串的正负极导线进入汇流箱4，正极线又经过开关或断路器6、保险装置5继续向下传送。在逐个电池板1 上并联交流耦合电容7；在馈电线路的开关或断路器6上也并联交流耦合电容7。

每个电池板1配备一套天线11及天线双工器12及采集编码模块13。其连接方式为：天线双工器12的发射端18和接收端19分别连接采集编码模块13的接收和发射端；天线双工器12 的信号端14连接其配套天线11，与其相对应的信号地端15通过交流耦合电容C与电池板组串的负极相连，形成虚地。

如图2所示，将电池板1之间的馈电连线32与天线11的导体33平行且按一定间隔设置，其空隙以低信号损耗的绝缘材料填充，可预制成一定尺寸规格的电缆单元，固定于线路之中。天线11的导体33与天线双工器12 的信号端14连接。

由采集编码模块13将采集的信号首先数字化，而后经过编码、调制后输出到天线双工器12，此信号通过天线双工器12及其信号端14、天线11耦合到电池板组件1的馈电线中，再通过若干电容C耦合并经汇流箱4进入总控室21，随后通过天线11耦合到天线双工器12，由发射端18，经此将信号最终传给通讯信号接收机23，单程信号传输结束。信号反向传输时过程原理相同，只是方向相反。

其中天线11及天线双工器12为定型的通用产品，彼此之间技术、功能上无差别。其功能为天线11接收和发射的信号由天线双工器12进行区别和隔离避免相互串扰，天线11接受的信号由发射端18送出，而由接收端19输入的信号则由天线双工器12切换给天线11耦合出去。

由总控室21的通讯信号接收机23发出经调制的采集指令信号，并通过天线双工器12的接收端19输给天线11，并从天线11耦合到馈电线，此信号为下行信号在馈电网络中经耦合电容传播，待其传至各个电池板组件的天线时，就被天线耦合到天线双工器并从其发射端传给采集编码模块，此模块指示传感器采集信号并编码储存，包括所有组件同时完成以上采集动作。

接下来总控室21的通讯信号接收机23发出经调制的上传指令信号，此信号包含其中一个电池板组件的地址码，同样传到每个电池板组件的采集编码模块13，其中只有地址码指定的那块电池板组件的采集编码模块13被激活并将被存储的编码经调制后从接收端传输给天线，由天线信号被耦合到馈电网络；与上述下行信号传播方向相反但路径相同，此上行信号通过馈电网络传输至总控室天线，经此天线耦合到其双工器的发射端，经此传给通讯信号接收机完成传输过程。

Claims (10)

1.    利用光伏馈电线的信号双向寄生传输系统，其特征在于，该系统包括通过直流馈电线连接的总控室和若干个电池板组串，总控室内设置有信号控制单元，电池板组串内设置有分信号单元，直流馈电线上串接的部件上均并联设置有交流耦合电容，直流馈电线及其上设置的交流耦合电容构成交流信号输送路线，信号控制单元和分信号单元之间通过该交流信号输送路线来相互传输交流信号；所述信号控制单元包括通讯信号接收机，该通讯信号接收机与所述直流馈电线之间设置有感应式信号传输单元；所述直流馈电线包括正极馈电线和负极馈电线，所述感应式信号传输单元包括天线双工器和天线，该天线与正极馈电线之间平行间隔设置，并且两者间隔的间距填充有绝缘介质；天线与天线双工器的天线端相连接。

2.      如权利要求1所述的利用光伏馈电线的信号双向寄生传输系统，其特征在于，所述感应式信号传输单元将所述直流馈电线上输送的所述交流信号传送到通讯信号接收机，或将通讯信号接收机发出的交流信号传送到所述直流馈电线来进行输送。

3.如权利要求2所述的利用光伏馈电线的信号双向寄生传输系统，其特征在于，所述分信号单元包括采集编码模块，该采集编码模块与所述直流馈电线之间设置有所述感应式信号传输单元，感应式信号传输单元将所述直流馈电线上输送的所述交流信号传送到采集编码模块，或将采集编码模块发出的交流信号传送到所述直流馈电线来进行输送。

4.      如权利要求3所述的利用光伏馈电线的信号双向寄生传输系统，其特征在于，所述天线双工器的另一端设置有发射端输出线和接收端输出线，该发射端输出线和接收端输出线用于与所述通讯信号接收机相连接、或者与所述采集编码模块相连接。

5.      如权利要求4所述的利用光伏馈电线的信号双向寄生传输系统，其特征在于，所述天线双工器与所述负极馈电线之间通过第二交流耦合电容相连接，形成信号虚地。

6.      如权利要求5所述的利用光伏馈电线的信号双向寄生传输系统，其特征在于，若干个所述电池板组串对应于一个汇流箱，一个所述电池板组串包括若干个串联设置的电池板，一个电池板对应设置有一个所述分信号单元。

7.      如权利要求6所述的利用光伏馈电线的信号双向寄生传输系统，其特征在于，所述直流馈电线上串接的部件包括所述电池板组串，设置在所述汇流箱内的开关、断路保护、保险装置。

8.      如权利要求4所述的利用光伏馈电线的信号双向寄生传输系统，其特征在于，所述绝缘介质为低信号损耗的绝缘材料。

9.      如权利要求4所述的利用光伏馈电线的信号双向寄生传输系统，其特征在于，所述天线预制在所述正极馈电线中。

10.如权利要求3所述的利用光伏馈电线的信号双向寄生传输系统，其特征在于，所述感应式信号传输单元采用感应式信号耦合方式工作。

Images