CN104821779B - 光伏电站火灾防控综合系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光伏电站火灾防控综合系统，对光伏电站火灾及火灾隐患进行防控，包括逆变升压监控执行系统、视频监控系统、红外热像成像系统、环境监控系统和中央控制系统，一个逆变升压监控执行系统包括若干个汇流箱级监控执行系统和一个站级消防水系统，若干个汇流箱级监控执行系统组建一个站级消防水系统进行消防，一个汇流箱级监控执行系统包括若干个监控监测终端，所述监控监测终端包括监控主机、执行机构、监测传感器、声光报警器、紧急按钮和机械自动硬防装置；实现从光伏板组件等初级设备改进传统技术，结合防火系统架构创新，能够及时发现火灾和火灾隐患点，并能自动防控和自动对火灾隐患点进行火灾预防，快速排除火灾危险。

Description

光伏电站火灾防控综合系统
技术领域
本发明涉及电站火灾防控领域，特别涉及一种光伏电站火灾防控综合系统。
背景技术
光伏电站一般由20块光伏板发电组件串成一串形成700V左右的系统电压，再由10-16一路接至一台汇流箱，再由7-10台汇流箱接至一台直流柜，再由直流柜接至一台约500KW左右的逆变器进行逆变输出270V-400V左右的交流电，再由二台逆变器接至一台0.4/10、35KV的升压变，再由2-5台升压变环形接线至变电所的一面进线柜，再由多路进线柜并在一条母线上进行汇流，最终接至国家电网；
像这样的一个光伏电站系统预计占地约560亩，发电组件约80000个，旁路二极管320000个，汇流箱约为240个，直流柜及逆变器约为40台，升压变为20台；电压等级分为DC700V,AC270V,AC35KV,AC380V，AC220V；电线电缆从4平方一直到240平方不等；每一处设备都有可能是一个起火点，由于光伏电流特性决定，每个光伏板及板上的二极管都将有可能因为热斑问题形成一个起火点；像这样一个庞大光伏电站系统如何能够及时发现和及时预防电气防火将会是一个相当迫切和现实的问题，但因为光伏电站的大面积性、不可预测性、电气复杂性、见光带电性、直流高压性和总闸分断无法切除性等特点，目前全世界还没有更好的办法解决此类光伏电站电气火灾的及时发现和及时自动预防，都在努力研究解决这个问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种光伏电站火灾防控综合系统，解决目前光伏电站火灾及火灾隐患不能及时发现和自动预防的问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是采用光伏电站火灾防控综合系统，对光伏电站火灾及火灾隐患进行防控，包括逆变升压监控执行系统、视频监控系统、红外热像成象系统、环境监控系统和中央控制系统，中央控制系统通过逆变升压监控执行系统、视频监控系统、红外热像成像系统和环境监控系统采集信号并发出控制信号，一个逆变升压监控执行系统包括若干个汇流箱级监控执行系统和一个站级消防水系统，若干个汇流箱级监控执行系统组建一个站级消防水系统进行消防，一个汇流箱级监控执行系统包括若干个监控监测终端，所述监控监测终端包括监控主机、执行机构、监测传感器、声光报警器、紧急按钮和机械自动硬防装置；监控主机采集监测传感器信号并通过执行机构、声光报警器和紧急按钮对光伏电站设备进行火灾防控和/或机械自动硬防装置以机械硬防自动断路方式自动对光伏电站设备进行电气回路断路进行火灾防控，机械自动硬防装置包括光伏板自动硬防火灾接线盒。
光伏板自动硬防火灾接线盒包括接线盒体、二极管、导流条和汞液玻璃管锁，接线盒体安装在光伏板上，二极管和汞液玻璃管锁绝缘设置在接线盒体的内底部，导流条依次连接二极管和汞液玻璃管锁并通过导流条与接线盒的外部连通；汞液玻璃管锁包括防火机械座盖、防火机械底座和机械储能机构，防火机械底座和防火机械底座插接贴合连通导流条，防火机械底座的内部设置有和防火机械座盖连通的弹簧孔，机械储能机构设置在弹簧孔内，机械储能机构包括汞液玻璃管和弹簧，汞液玻璃管贴合防火机械座盖并固定在弹簧孔口并将压缩的弹簧卡封在弹簧孔内。
机械自动硬防装置还包括汇流箱智能防火接头，包括连接的公头、母头、防火机构和导流条，公头设置有绝缘材料的公头蕊，公头蕊设置为插接固定的内设空腔的两段结构，防火机构设置在空腔内，两段结构中每段结构内设的导流条通过防火机构连通；所述防火机构包括导通板、弹簧、受力条和高温推力装置，两段机构中每段结构的导流条分别通过弹簧连接有导通板，每个导通板通过弹簧相对顶触连通，每个弹簧上卡接有受力条，受力条之间设置有绝缘材料的高温推力装置。
监测传感器包括测温、测烟、红外成像、风速和辐照传感器。
逆变升压监控执行系统为一个或多个。
本发明的有益效果是从光伏板组件等初级设备改进传统技术，结合防火系统架构创新，能够及时发现火灾和火灾隐患点，并能自动防控和自动对火灾隐患点进行火灾预防，快速排除火灾危险。
附图说明
图1为本发明的系统框架示意图；
图2为本发明光伏板自动硬防火灾接线盒结构示意图；
图3为本发明图2中汞液玻璃管锁的防火机械座盖结构示意图；
图4为本发明图2中汞液玻璃管锁中装配有机械储能机构的防火机械底座结构示意图；
图5为本发明汇流箱智能防火接头结构示意图；
图6为本发明图5中公头蕊A部分的放大结构示意图；
其中：1-接线盒体，2-二极管，3 、11-导流条，4-防火机械座盖，5-防火机械底座，6、13-弹簧，7-汞液玻璃管，8-公头，9-母头，10-公头蕊， 12--导通板， 14-受力条，15-波纹管。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例，本发明的保护范围不限于实施例所述的内容。
本实施例如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例提供一种光伏电站火灾防控综合系统，对光伏电站火灾进行防控，包括逆变升压监控执行系统若干个、开关柜继保监控系统、视频监控系统、红外热像成像系统、环境监控系统、信息上传系统和中央控制系统，中央控制系统通过信息上传系统控制逆变升压监控执行系统、开关柜继保监控系统、视频监控系统、红外热像成像系统和环境监控系统，一个逆变升压监控执行系统包括若干个汇流箱级监控执行系统和一个站级防水系统，若干个汇流箱级监控执行系统组建一个站级防水系统，一个汇流箱级监控执行系统包括若干个监控监测终端，所述监控监测终端包括监控主机、执行机构、监测传感器、声光报警器、紧急按钮和机械自动硬防装置，监控主机采集监测传感器信号并通过执行机构、声光报警器和紧急按钮对光伏电站设备进行火灾防控和/或机械自动硬防装置以机械硬防自动断路方式自动对光伏电站设备进行电气回路断路进行火灾防控，监测传感器包括测温、测烟、红外成像、风速和辐照传感器，机械自动硬防装置包括光伏板自动硬防火灾接线盒和汇流箱智能防火接头。
光伏板自动硬防火灾接线盒包括和光伏板安装的接线盒体1、二极管2、导流条3和汞液玻璃管锁，接线盒体1安装在光伏板上，二极管2和汞液玻璃管锁绝缘设置在接线盒体1的内底部，导流条3依次连接二极管2和汞液玻璃管锁并通过导流条3与接线盒的外部连通；汞液玻璃管锁包括防火机械座盖4、防火机械底座5和机械储能机构，防火机械座盖4和防火机械底座5插接贴合连通导流条3，防火机械底座5的内部设置有和防火机械座盖4连通的弹簧孔，机械储能机构设置在弹簧孔内，机械储能机构包括汞液玻璃管7和弹簧6，汞液玻璃管7贴合防火机械座盖4并固定在弹簧孔口并将压缩的弹簧6卡封在弹簧孔内；弹簧孔环绕防火机械座盖4和防火机械底座5的插接部分，防火机械座盖4为凸型结构，防火机械底座5为凹型结构，机械储能机构和导流条3绝缘设置。
汇流箱智能防火接头包括连接的公头8、母头9、防火机构和导流条11，公头8设置有绝缘材料的公头蕊10，公头蕊10设置为插接固定的内设空腔的两段结构，防火机构设置在空腔内，两段结构中每段结构内设的导流条11通过防火机构连通；所述防火机构包括导通板12、弹簧13、受力条14和高温推力装置，两段机构中每段结构的导流条11分别通过弹簧13连接有导通板12，每个导通板12通过弹簧13相对顶触连通，每个弹簧13上卡接有受力条14，受力条14之间设置有绝缘材料的高温推力装置；高温推力装置为充装汞液的波纹管15，插接固定为螺纹插接，两段结构为圆柱型结构。
本实施例工作原理是从光伏板组件级发电器着手改进相关传统技术，配合本专利智能综合防控系统架构，形成以机械硬防、智能测定、图相采集、智能分级分断、预警、报警、执行的及时发现和消防，以及火灾隐患的及时发现和预防。
每个逆变升压监控子系统都将有其独立的监控主机及执行机构，以测温、测烟、红外成像比对为早期预警监测，在系统无法正常工作状态下，以光伏板自动硬防火灾接线盒、汇流箱智能防火接头为单位的元件进行机械硬防，可以第一时间内自动分断出问题的组件，使事故源分离，不再形成电气回路，使问题危险级别降至最低；
多个监控监测终端，汇同执行输出机构，声光报警器，紧急按钮，组合成一个汇流箱级的火灾监控执行系统，以多个汇流级监控执行系统组成一个逆变升压级监控执行系统，以多个逆变升压监控执行系统形成一个站级防水系统，为保系统可靠性，任何一级的系统退出运行都将不会影响汇流级监控执行系统切除本区域问题电站；光伏电站在电气原因引起的火灾初期，只要能早发现，早切除问题线路，不让其形成电气回路继续过流高温，火灾点将自动熄灾；
汇流箱级监控执行系统通过声光报警器、手动报警按钮、光伏电站直流电气防火监测线槽及终端装置、复合测温感烟器，隔离装置、执行输出继电器、控制器、带接口断路器、光伏板自动硬防火灾接线盒、汇流箱智能防火接头、光伏专用组件快装快拆件实现防控；
当汇流箱级监控执行系统监测到超温，感烟，人为指令，红外热像成像异常时，由火灾控制器及继电器HL-J1发出分离切除指令，分离问题发电系统，由控制器发出现场声光报警并上传至上级及中控系统，配合红外热像成像仪，视频摄影机能在近600亩的电场范围内快速定位问题源；切断汇流箱断路器，将切断输出电器回路，防止上级电流返送电危及消防人员安全，电气回路一但切断，由于光伏电场为无输出无电流特性，因过流，短路，热斑形成的问题点将快速缓解并消除；配合新型带超温物理机械硬防功能的光伏板自动硬防火灾接线盒、汇流箱智能防火接头，将进一步将降低电压，切除分断问题点，提高消防人员人生安全；使火灾问题降到最底；减少财产人员损失；
同理，升压逆变器级监控执行系统在防护本级外，同时接受上级即中央控制系统和下级信息即汇流箱级监控执行系统，视情况需要做出联运执行指今；
同理，中央控制系统在接收调度，消防部门，人为，热像成像系统，逆变升压监控子系统指令信息后，可执行控制本实施例整个监控系统；形成分级自控，中央总控，各级联动，软硬兼具的光伏电站火灾防控综合系统。

Claims (4)

1.光伏电站火灾防控综合系统，对光伏电站火灾及火灾隐患进行防控，包括逆变升压监控执行系统、视频监控系统、红外热像成像系统、环境监控系统和中央控制系统，中央控制系统通过逆变升压监控执行系统、视频监控系统、红外热像成像系统和环境监控系统采集信号并发出控制信号，其特征在于：一个逆变升压监控执行系统包括若干个汇流箱级监控执行系统和一个站级消防水系统，若干个汇流箱级监控执行系统组建一个站级消防水系统进行消防，一个汇流箱级监控执行系统包括若干个监控监测终端，所述监控监测终端包括监控主机、执行机构、监测传感器、声光报警器、紧急按钮和机械自动硬防装置；监控主机采集监测传感器信号并通过执行机构、声光报警器和紧急按钮对光伏电站设备进行火灾防控和/或机械自动硬防装置以机械硬防自动断路方式自动对光伏电站设备进行电气回路断路进行火灾防控，机械自动硬防装置包括光伏板自动硬防火灾接线盒；
光伏板自动硬防火灾接线盒包括接线盒体、二极管、导流条和汞液玻璃管锁，接线盒体安装在光伏板上，二极管和汞液玻璃管锁绝缘设置在接线盒体的内底部，导流条依次连接二极管和汞液玻璃管锁并通过导流条与接线盒的外部连通；汞液玻璃管锁包括防火机械座盖、防火机械底座和机械储能机构，防火机械底座和防火机械底座插接贴合连通导流条，防火机械底座的内部设置有和防火机械座盖连通的弹簧孔，机械储能机构设置在弹簧孔内，机械储能机构包括汞液玻璃管和弹簧，汞液玻璃管贴合防火机械座盖并固定在弹簧孔口并将压缩的弹簧卡封在弹簧孔内。
2.根据权利要求1所述的光伏电站火灾防控综合系统，其特征在于：机械自动硬防装置还包括汇流箱智能防火接头，包括连接的公头、母头、防火机构和导流条，公头设置有绝缘材料的公头蕊，公头蕊设置为插接固定的内设空腔的两段结构，防火机构设置在空腔内，两段结构中每段结构内设的导流条通过防火机构连通；所述防火机构包括导通板、弹簧、受力条和高温推力装置，两段机构中每段结构的导流条分别通过弹簧连接有导通板，每个导通板通过弹簧相对顶触连通，每个弹簧上卡接有受力条，受力条之间设置有绝缘材料的高温推力装置。
3.根据权利要求1所述的光伏电站火灾防控综合系统，其特征在于：监测传感器包括测温、测烟、红外成像、风速和辐照传感器。
4.根据权利要求1或2或3所述的光伏电站火灾防控综合系统，其特征在于：逆变升压监控执行系统为一个或多个。
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