CN104953947B - 用于光伏发电的监视系统及其通信方法 - Google Patents

用于光伏发电的监视系统及其通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于光伏发电的监视系统及其通信方法。该用于光伏发电的监视系统包括：第一至第n电力采集系统，其中的每一个用于经由接线盒向电力调节器供应从多个光伏板采集的输出；针对分别属于第一至第n电力采集系统的接线盒设置的从装置，每个从装置采集关于发电的测量信息，并且通过使用该从装置的电力采集系统的直流电路径来传送被采集的测量信息；主装置，被设置在电力调节器的入口侧上的电力采集端以获得所述测量信息；系统选择单元，用于在接收到来自主装置的选择信号时一个选择电力采集系统，并且使得通过使用所选择的电力采集系统的直流电路径来执行电力线通信；以及连接到主装置的监视装置。

Description

用于光伏发电的监视系统及其通信方法
技术领域
本发明涉及要在光伏发电中使用的监视系统。
背景技术
例如，在所谓的大型太阳能电站(大型光伏电站)中，布置了大量的光伏板。在该站中，来自预定数目的光伏板的输出在接线盒处聚合。然后，该聚合的输出被发送到电力调节器(电力转换装置)(参见例如专利文献1(图1))。
另一方面，为了监视在光伏板的任何一个中是否已经出现了故障，已经提出了各种技术，该各种技术通过使用直流电力线来发送由光伏板输出的电流/电压的信息(参见例如专利文献1至3)。典型传输技术是电力线通信(PLC)。在使用电力线通信的情况下，在每个接线盒中设置用于电力线通信的从装置和电压/电流测量装置，并且每个从装置通过使用直流电路径来发送测量信息，并且在电力调节器侧设置的主装置采集该测量信息。
引用列表
[专利文献]
专利文献1：日本特开专利公布No.2012-205078
专利文献2：日本特开专利公布No.2012-205061
专利文献3：日本特开专利公布No.2013-122712
发明内容
[技术问题]
作为从光伏板向电力调节器延伸的电力采集系统的配置，存在各种模式。例如，存在下述配置：其中，电力采集系统在不彼此集成的情况下，独立于彼此地存在，并且连接到电力调节器。在这样的情况下，有必要将用于电力线通信的一个主装置连接到电力采集系统的直流电路径，并且在相应的直流电路径当中等同地执行信号提取/输入。
然而，在这样的情况下，电力线通信信号被分支以被输入，由此，增大了信号衰减。这引起了下述问题：存在无法执行良好通信的情况。还能够针对每个电力采集系统提供主装置，但是在该情况下，主装置的数目和与之连接的监视装置的数目增加，这增大了设备成本。
鉴于上述传统问题，本发明的目的是提供一种用于光伏发电的监视系统，其中，通过最小数目的主装置来与多个电力采集系统的从装置进行良好的通信。
[对问题的解决方案]
根据本发明的一种用于光伏发电的监视系统包括：第一至第n电力采集系统，所述第一至第n电力采集系统处于下述情况，其中：将这样的电力采集系统定义为一个单元，在该电力采集系统中，来自多个光伏板的输出经由接线盒采集以被发送到电力调节器，n为大于或等于2的自然数；用于电力线通信的从装置，所述从装置被分别地设置为与分别属于所述第一至第n电力采集系统的接线盒相关联，每个从装置被配置为采集关于发电的测量信息，并且被配置为通过使用该从装置的电力采集系统的直流电路径来传送被采集的测量信息；用于电力线通信的主装置，所述主装置被设置为与在所述电力调节器的入口侧上的电力采集端相关联，所述主装置被配置为获得所述测量信息；系统选择单元，所述系统选择单元被配置为在接收到来自所述主装置的选择信号时择一地选择电力采集系统，并且被配置为使得通过使用所选择的电力采集系统的直流电路径来执行电力线通信；以及监视装置，所述监视装置连接到所述主装置。
而且，本发明是一种用于光伏发电的监视系统的通信方法，所述监视系统包括：第一至第n电力采集系统，所述第一至第n电力采集系统处于下述情况，其中：将这样的电力采集系统定义为一个单元，在该电力采集系统中，来自多个光伏板的输出经由接线盒采集以被发送到电力调节器，n为大于或等于2的自然数；用于电力线通信的从装置，所述从装置被分别地设置为与分别属于所述第一至第n电力采集系统的接线盒相关联，每个从装置被配置为采集关于发电的测量信息，并且被配置为通过使用该从装置的电力采集系统的直流电路径来传送被采集的测量信息；用于电力线通信的主装置，所述主装置被设置为与在所述电力调节器的入口侧上的电力采集端相关联，所述主装置被配置为获得所述测量信息；以及监视装置，所述监视装置连接到所述主装置，其中，在择一地选择电力采集系统的同时，所述主装置以时分方式依次地与分别属于所述电力采集系统的所有的所述从装置执行电力线通信。
[本发明的有益效果]
根据本发明的用于光伏发电的监视系统及其通信方法，能够通过使用最小数目的主装置依次地与多个电力采集系统的从装置执行良好的通信。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施例的用于光伏发电的监视系统的第一配置示例的单线系统图；
图2是示出在图1中所示的接线盒的内部配置的一个示例的电路图；
图3是示出根据本发明的一个实施例的用于光伏发电的监视系统的第二配置示例的单线系统图；
图4示出第一通信方案的概述；以及
图5示出第二通信方案的概述。
具体实施方式
[实施例的总结]
本发明的实施例的总结至少包括下述内容。
(1)该用于光伏发电的监视系统包括：第一至第n电力采集系统，所述第一至第n电力采集系统处于下述情况，其中：将这样的电力采集系统定义为一个单元，在该电力采集系统中，来自多个光伏板的输出经由接线盒采集以被发送到电力调节器，n为大于或等于2的自然数；用于电力线通信的从装置，所述从装置被分别地设置为与分别属于所述第一至第n电力采集系统的接线盒相关联，每个从装置被配置为采集关于发电的测量信息，并且被配置为通过使用该从装置的电力采集系统的直流电路径来传送被采集的测量信息；用于电力线通信的主装置，所述主装置被设置为与在所述电力调节器的入口侧上的电力采集端相关联，所述主装置被配置为获得所述测量信息；系统选择单元，所述系统选择单元被配置为在接收到来自所述主装置的选择信号时择一地选择电力采集系统，并且被配置为使得通过使用所选择的电力采集系统的直流电路径来执行电力线通信；以及监视装置，所述监视装置连接到所述主装置。
(2)在如上面的(1)配置的用于光伏发电的监视系统中，可以从多个电力采集系统中选择一个电力采集系统，并且通过使用所选择的电力采集系统的直流电路径，所述主装置可以从对应的从装置采集测量信息。通过依序改变要选择的电力采集系统，能够从所有从装置采集测量信息。因此，能够通过使用最小数目的从装置来依次地与多个电力采集系统的从装置执行良好的通信。
(2)在(1)的用于光伏发电的监视系统中，所述主装置和所述系统选择单元在轮询时选择作为所述轮询的目标的从装置所属的电力采集系统，并且被选择的电力采集系统的所述从装置传送所述测量信息。
在该情况下，因为所述测量信息紧接在所述轮询的时间之后到达，所以从所述主装置的视点看，易于管理信息的采集。
(3)在(1)的用于光伏发电的监视系统中，所述主装置和所述系统选择单元在针对全部的所述从装置分别定义的时隙中的一个时隙的定时处选择电力采集系统，并且所选择的电力采集系统的所述从装置传送所述测量信息。
在该情况下，因为从所述从装置侧自发地和依序地发送测量信息，所以能够执行更快的信息传输。另外，因为每个从装置知道其本身的传输定时，所以当时间不是所述传输定时时，所述从装置可以停止传输功能例如以抑制功耗。
(4)另一方面，本发明的该方面是一种用于用于光伏发电的监视系统的通信方法，所述监视系统包括：第一至第n电力采集系统，所述第一至第n电力采集系统处于下述情况，其中：将这样的电力采集系统定义为一个单元，在该电力采集系统中，来自多个光伏板的输出经由接线盒采集以被发送到电力调节器，n为大于或等于2的自然数；用于电力线通信的从装置，所述从装置被分别地设置为与分别属于所述第一至第n电力采集系统的接线盒相关联，每个从装置被配置为采集关于发电的测量信息，并且被配置为通过使用该从装置的电力采集系统的直流电路径来传送被采集的测量信息；用于电力线通信的主装置，所述主装置被设置为与在所述电力调节器的入口侧上的电力采集端相关联，所述主装置被配置为获得所述测量信息；以及监视装置，所述监视装置连接到所述主装置，其中，在择一地选择电力采集系统的同时，所述主装置以时分方式依次地与分别属于所述电力采集系统的所有的所述从装置执行电力线通信。
在上述(4)的用于光伏发电的监视系统的通信方法中，所述主装置可以在择一地选择电力采集系统的同时以时分方式从全部的从装置采集测量信息。因此，能够通过使用最小数目的主装置来依次地与多个电力采集系统的从装置执行良好的通信。
[实施例的细节]
<<第一配置示例>>
图1是示出根据本发明的一个实施例的用于光伏发电的监视系统的第一配置示例的单线系统图。应当注意，所示出的元件和配置的数目仅是示例。
在图1中，该系统包括电力采集系统P1至P4。来自大量光伏板1的预定数目的直流输出在四个接线盒4中的每一个处聚合。来自每个接线盒4的输出被发送到电力调节器5以被转换为交流电流，并且然后，可以经由变压器6向商用电力系统提供交流电力。
图2是示出接线盒4的内部配置的一个示例的电路图。参考图2，在接线盒4内，设置了测量装置2和用于电力线通信的从装置(以下称为PLC从装置)3。测量装置2与每个光伏板1相对应地包括测量输出的电流的电流传感器2a以及测量输出的电压的电压传感器2v(然而，在图2中所示的情况下，因为光伏板1彼此并联连接，所以电压传感器2v可以被设置在可能以其他方式设置电压传感器2v的位置中的一个处)。来自传感器的所有输出被采集到测量单元2m。测量单元2m可通信地连接到PLC从装置3，并且向PLC从装置3提供电压/电流的测量信息。
PLC从装置3可以不必被设置在接线盒4内，并且可以被设置在接线盒4附近。即，PLC从装置3被设置为与接线盒4相关联就足够了。
PLC从装置3连接到直流电路径LP和LN，并且通过电力线通信在直流电路径LP和LN上传送测量信息。测量信息的信号具有例如10kHz至450kHz的频带，并且到达作为电力采集端的电力调节器5(图1)的入口侧。
返回参考图1，用于电力线通信的主装置(以下称为PLC主装置)8经由系统选择单元7连接到从接线盒4向电力调节器5延伸的直流电路径。另外，PLC主装置8经由例如LAN(局域网)布线连接到监视装置9。
例如，系统选择单元7和PLC主装置8被容纳在与用于电力调节器5的相同的外壳中，并且因此，看起来是电力调节器5的一部分。然而，系统选择单元7和PLC主装置8不必与电力调节器5集成。即，系统选择单元7和PLC主装置8被设置为与电力采集系统P1至P4的电力采集端(电力调节器5的入口侧)相关联就足够了。
系统选择单元7例如是复用器，并且具有择一地选择要连接到PLC主装置8的直流电路径的功能。PLC主装置8向系统选择单元7提供选择信号。因此，在图1的示例中，PLC主装置8要连接到在从接线盒4向电力调节器5延伸的四条直流电路径(以单线表达)当中的任何一条(实际上，两条线，即正和负线)。
<<第二配置示例>>
图3是示出根据本发明的一个实施例的用于光伏发电的监视系统的第二配置示例的单线系统图。应当注意，所示出的元件和配置的数目仅是示例。
在图3中，该系统包括分别向两个电力调节器5采集电力的电力采集系统P1和P2以及电力采集系统P3和P4。关于电力采集系统P1和P2，在两个接线盒4中的每一个中聚合来自大量的光伏板1的预定数目的直流输出。来自每个接线盒4的输出被发送到其对应的电力调节器5，以被转换为交流电流，并且然后，可以经由其对应的变压器6向商用电力系统提供交流电力。这同样适用于电力采集系统P3和P4。
PLC主装置8经由系统选择单元7连接到从接线盒4向电力调节器5延伸的直流电路径。另外，PLC主装置8经由例如LAN布线连接到监视装置9。
除了上面之外的其他配置与在第一配置示例(图1和图2)中的那些相同。即，第二配置示例与第一配置示例的不同之处在于，电力采集系统被大体划分为P1和P2组与P3和P4组，并且每个组设置有电力调节器5。
而且，在第二配置示例中，PLC主装置8向系统选择单元7提供选择信号。因此，在图3的示例中，PLC主装置8要连接到从电力采集系统P1至P4的全部四个接线盒4向电力调节器5延伸的四条直流电路径(以单线表达)当中的任何一条(实际上为两条线，即正和负线)。
现在，将描述在如上所述的用于光伏发电的监视系统中的通信方案(通信方法)。应当注意，第一配置示例和第二配置示例二者都可以采用相同的通信方案。
<<第一通信方案：轮询>>
图4示出了第一通信方案的概述。现在，假设接线盒4的总数是n，PLC从装置3的总数也是n，并且执行通信的次序是例如从从装置(1)到从装置(n)。那么，在图4中，PLC主装置8首先使得系统选择单元7执行系统选择，使得PLC主装置8连接到从装置(1)所属的直流电路径，并且执行对从装置(1)的轮询。已经接收到轮询的从装置(1)传送测量信息作为响应。随后，PLC主装置8使得系统选择单元7执行系统选择，使得PLC主装置8连接到从装置(2)所属的直流电路径，并且指定对从装置(2)的轮询。已经接收到轮询的从装置(2)传送测量信息作为响应。此后，以相同的方式，PLC主装置8执行轮询直到从装置(n)，并且获得测量信息。因此，在采集测量信息的周期中，PLC主装置8可以从所有从装置(1)至(n)获得测量信息。应当注意，可以自由地设置轮询的次序。
因此，在采用第一通信方案的用于光伏发电的监视系统中，从多个电力采集系统当中选择一个电力采集系统，并且通过使用所选择的电力采集系统的直流电路径，PLC主装置8可以从PLC从装置3(从装置(1)至(n)的任何一个)采集测量信息。通过依序改变要选择的电力采集系统，能够从全部的PLC从装置3采集测量信息。因此，能够通过使用最小数目的PLC主装置8来依次地与多个电力采集系统的从装置执行良好的通信。
另外，因为测量信息紧接在轮询的定时之后到达，所以从PLC主装置8的视点看，易于管理信息的采集。
<<第二通信方案：从PLC从装置呼叫>>
图5示出了第二通信方案的概述。假设接线盒4的总数是n，PLC从装置3的总数也是n，并且执行通信的次序是例如从从装置(1)到从装置(n)。在第二通信方案中，在测量信息采集周期中预先等同地设置用于相应的从装置的时隙。该时隙调度由PLC主装置8和全部的PLC从装置3(从装置(1)至(n))共享，并且在其之间处于时间同步。
参考图5，在例如用于从装置(1)的时隙中，PLC主装置8已经使得系统选择单元7执行系统选择，使得PLC主装置8连接到从装置(1)所属的直流电路径。在该状态中，从装置(1)传送测量信息。随后，PLC主装置8使得系统选择单元7执行系统选择，使得PLC主装置8连接到从装置(2)所属的直流电路径。在该状态中，从装置(2)传送测量信息。此后，以相同的方式，直到从装置(n)的随后的从装置传送测量信息，由此，PLC主装置8可以在测量信息采集周期内从所有从装置(1)至(n)获得测量信息。应当注意，可以自由地设置时隙的次序。
因此，在采用第二通信方案的用于光伏发电的监视系统中，从多个电力采集系统当中选择一个电力采集系统，并且通过使用所选择的电力采集系统的直流电路径，PLC主装置8可以从PLC从装置3(从装置(1)至(n)中的任何一个)采集测量信息。通过依序改变要根据时隙调度选择的电力采集系统，能够从全部的PLC从装置3采集测量信息。因此，能够通过使用最小数目的PLC主装置8来依次地与多个电力采集系统的从装置执行良好的通信。
在该情况下，因为从从装置侧自发地和依序发送测量信息，所以能够执行更快的信息传输。另外，因为每个从装置知道其本身的传输定时，所以当时间不是传输定时时，从装置可以停止例如传输功能，以抑制功耗。
<<总结和其他>>
应当注意，在图1或图3中所示的电力采集系统P1至P4仅是示例。在将大于或等于2的自然数表达为n，并且将来自多个光伏板的输出经由接线盒采集以被发送到电力调节器的电力采集系统被定义为一个单元的情况下，可以存在第一至第n电力采集系统。在该情况下，每个从装置被设置为与属于第一至第n电力采集系统的其对应的一个的接线盒相关联，采集关于发电的测量信息，并且通过使用其对应的电力采集系统的直流电路径来传送所采集的测量信息。主装置被设置为与在电力调节器的入口侧上的电力采集端相关联，并且获得测量信息。系统选择单元在从主装置接收到选择信号时择一地选择电力采集系统，并且使得通过使用所选择的电力采集系统的直流电路径来执行电力线通信。
换言之，如上所述的每个通信方案是用于光伏发电的监视系统的通信方法，其中，PLC主装置8在择一地选择电力采集系统的同时，以时分方式依次地与分别属于电力采集系统的所有从装置执行电力线通信。
在用于光伏发电的监视系统的通信方法中，主装置可以在择一地选择电力采集系统的同时以时分方式从全部的从装置采集测量信息。因此，能够通过使用最小数目的主装置依次地与多个电力采集系统的从装置执行良好的通信。
<<其他注意事项>>
应当注意，在此公开的实施例在各个方面仅是说明性的，并且不应当被看作限制性的。本发明的范围由权利要求的范围来限定，并且意在包括与权利要求的范围和在该范围内的所有修改等同的含义。
附图标记列表
1 光伏板
2 测量装置
2a 电流传感器
2v 电压传感器
2m 测量单元
3 从装置(PLC从装置)
4 接线盒
5 电力调节器
6 变压器
7 系统选择单元
8 主装置(PLC主装置)
9 监视装置
LP、LN 直流电路径
P1至P4 电力采集系统

Claims (4)

1.一种用于光伏发电的监视系统，所述监视系统包括：
第一至第n电力采集系统，所述第一至第n电力采集系统处于下述情况，其中：将这样的电力采集系统定义为一个单元，在该电力采集系统中，来自多个光伏板的输出经由接线盒采集以被发送到电力调节器，n为大于或等于3的自然数；
用于电力线通信的从装置，所述从装置被分别地设置为与分别属于所述第一至第n电力采集系统的接线盒相关联，每个从装置被配置为采集关于发电的测量信息，并且被配置为通过使用该从装置的电力采集系统的所述第一至第n直流电路径来传送被采集的测量信息；
用于电力线通信的主装置，所述主装置被设置为与在所述电力调节器的入口侧上的电力采集端相关联，所述主装置被配置为获得所述测量信息；
系统选择单元，所述系统选择单元被配置为在接收到来自所述主装置的选择信号时从所述第一至第n电力采集系统的包括是正线和负线的两条线的所述直流电路径中择一地选择直流电路径，并且被配置为使得通过将所选择的电力采集系统的直流电路径连接到所述主装置来执行电力线通信，所述电力线通信在所述主装置与未选择的电力采集系统的直流电路径断开连接的情况下执行；以及
监视装置，所述监视装置连接到所述主装置。
2.根据权利要求1所述的用于光伏发电的监视系统，其中，
所述主装置和所述系统选择单元在轮询时选择作为所述轮询的目标的从装置所属的电力采集系统，并且
被选择的电力采集系统的所述从装置传送所述测量信息。
3.根据权利要求1所述的用于光伏发电的监视系统，其中，
所述主装置和所述系统选择单元在针对全部的所述从装置分别定义的时隙中的一个时隙的定时处选择电力采集系统，并且
所选择的电力采集系统的所述从装置传送所述测量信息。
4.一种用于光伏发电的监视系统的通信方法，所述监视系统包括：
第一至第n电力采集系统，所述第一至第n电力采集系统处于下述情况，其中：将这样的电力采集系统定义为一个单元，在该电力采集系统中，来自多个光伏板的输出经由接线盒采集以被发送到电力调节器，n为大于或等于3的自然数；
用于电力线通信的从装置，所述从装置被分别地设置为与分别属于所述第一至第n电力采集系统的接线盒相关联，每个从装置被配置为采集关于发电的测量信息，并且被配置为通过使用该从装置的所述第一至第n电力采集系统的直流电路径来传送被采集的测量信息；
用于电力线通信的主装置，所述主装置被设置为与在所述电力调节器的入口侧上的电力采集端相关联，所述主装置被配置为获得所述测量信息；以及
监视装置，所述监视装置连接到所述主装置，
其中，
在从所述第一至第n电力采集系统的包括是正线和负线的两条线的所述直流电路径中择一地选择直流电路径的同时，所述主装置以时分方式依次地与分别属于所述电力采集系统的所有的所述从装置执行电力线通信，所选择的电力采集系统的直流电路径连接到所述主装置，所述电力线通信在所述主装置与未选择的电力采集系统的直流电路径断开连接的情况下执行。
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