CN105048627B - 光伏电站节能控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力控制技术领域，具体地说是一种结构合理、控制准确，系统能耗低的光伏电站节能控制系统及方法，所述终端单元中设有微处理器以及分别与微处理器相连接的电压采集电路、电流采集电路、逆变器数据采集电路、光照度采集电路、通信接口电路，电压采集电路和电流采集电路的输入端分别接入光伏并网断路器的输出端，逆变器数据采集电路与光伏并网断路器中逆变器相连接，光照度采集电路中有光照度采集器，本发明与现有技术相比，具有结构合理、操作简便、能耗低等显著的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电力控制技术领域，具体地说是一种结构合理、控制准确，系统能耗低的光伏电站节能控制系统及方法。
背景技术
众所周知，光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，光伏发电系统可以用于任何需要电源的场合。光伏并网发电系统就是将太阳能光伏发电系统与常规电网相连，共同承担供电任务，当有阳光时，逆变器将光伏系统所发的直流电逆变成正弦交流电，产生的交流电可以直接供给交流负载，然后将剩余的电能输入电网，或者直接将产生的全部电能并入电网。
由于电网向外供电时需要进行升压处理以降低电力线路带来的损耗，现有的升压变处理机构与光伏并网发电系统相连接，并长期处于合闸状态，因此当升压变处理和逆变器在光伏系统发电不足的情况下，处于耗电状态。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种结构合理、控制准确，系统能耗低的光伏电站节能控制系统及方法。
本发明可以通过以下措施达到：
一种光伏电站节能控制系统，其特征在于设有系统控制器和两个以上的终端单元，其中系统控制器经通信电路分别与两个以上终端单元相连接,通过通信网络将底层采集到的数据传输到系统控制器上，
所述终端单元中设有微处理器以及分别与微处理器相连接的电压采集电路、电流采集电路、逆变器数据通信接口、光照度采集电路、通信接口电路和断路器开闭控制电路，电压采集电路和电流采集电路的输入端分别接入光伏并网断路器的输出端，电压采集电路和电流采集电路的输出信号依次经低通滤波器回路、A/D变换电路送入微处理器，逆变器通信接口与光伏并网断路器中逆变器通信接口相连接，光照度采集电路中有光辐射传感器、直流采集电路及数据处理CPU，光辐射传感器和直流采集电路分别与数据处理CPU相连接，所述断路器开闭控制电路包括与微处理器输出端相连接的开出光隔离回路、与开出光隔离回路输出端相连接的继电器逻辑回路，与继电器逻辑回路相连接的跳/合闸回路，其中跳/合闸回路的输出端与断路器机构箱的控制端相连接；
所述系统控制器中设有中央处理器、人机接口电路、通信接口电路、报警电路、对终端单元的命令发布主要通过通信方式来下达；其中通信接口电路、报警电路、人机接口电路分别与中央处理器相连接。
本发明所述通信接口电路可以为RS485接口或以太网接口来连接，用于实现终端单元与系统控制器之间的数据信息交互。
本发明终端单元中的微处理器采用信号处理器（DSP)，用于完成对各项采集数据的采集、汇总、上传及命令的下达，终端单元中还设有与DSP相连接的数据显示输出机构以及参数输入机构，其中数据显示输出机构包括串口隔离电路、人机交互接口（MMI系统）、与人机交互接口相连接的LED显示器、输入键盘。
本发明终端单元中还设有与微处理器相连接的缓冲隔离电路，缓冲隔离电路的输入端与开关量输入回路的输出端相连接。
本发明系统控制器内的报警电路设有声光报警器，用于向外输出故障报警信号。
本发明还提出了一种光伏电站节能控制方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：终端单元与光伏并网断路器相连接，并通过电流采集电路、电压采集电路、逆变器数据采集电路、光照度采集电路采集光伏并网短路器中各项工作参数，包括：电流大小、电流方向、电压大小、逆变器当前运行功率、光照度；
步骤2：终端单元中的微处理器将步骤1中采集的信息经通信接口电路上传至系统控制器；
步骤3：系统控制器接收终端单元上传的数据，并按如下规则进行判断：当根据上传的电流、电压参数值判断电流方向为系统用电，即电流从电网10KV侧流至光伏系统侧，系统控制器判断当前为耗电状态，系统控制器通过通信网络向终端单元下达命令，由终端单元断开光伏并网断路器；否则保持光伏并网断路器的闭合状态；
步骤4：重复步骤1至步骤3，持续检测。
本发明步骤3中还包括对光伏发电系统的故障监测报警，具体为：当上传的逆变器功率低于设定值，光照度为良好，系统控制器判断系统故障，中央处理器控制报警电路进行报警。
本发明与现有技术相比，克服了现有的光伏发电系统中光伏并网断路器一直处于合闸状态，因此升压变和逆变器在光伏系统发电不足的情况下处于耗电状态的问题；本发明根据发电或用电情况准确的切断断路器，使光伏发电系统处于用电状态时与电网脱离，具有结构合理、操作简便、能耗低等显著的优点。
附图说明：
附图1是本发明的系统结构图。
附图2是本发明中终端单元的结构框图。
附图3是本发明中系统控制器的结构框图。
附图标记：系统控制器1、终端单元2、微处理器3、电压采集电路4、电流采集电路5、逆变器数据采集电路6、光照度采集电路7、通信接口电路8、中央处理器9、通信接口电路10、报警电路11、人机接口电路12、低通滤波器回路13、A/D变换电路14、光隔离回路15、继电器逻辑回路16、跳/合闸回路17、断路器机构箱18。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如附图1、附图2及附图3所示，本发明提出了一种光伏电站节能控制系统，数据采集环节和综合判断环节，判断光伏发电系统是否为耗电状态，如果是耗电状态，通过综合判断来切断耗能的变压器及光伏逆变器；目前设定综合判断环节为系统控制器，数据采集环节为终端单元；其特征在于设有系统控制器1和两个以上的终端单元2，其中系统控制器1经通信电路分别与两个以上终端单元2相连接,通过通信网络将底层采集到的数据传输到系统控制器1上，
所述终端单元中设有微处理器3以及分别与微处理器3相连接的电压采集电路4、电流采集电路5、逆变器数据通信接口6、光照度采集电路7、通信接口电路8和断路器开闭控制电路，电压采集电路4和电流采集电路5的输入端分别接入光伏并网断路器的输出端，电压采集电路4和电流采集电路5的输出信号依次经低通滤波器回路13、A/D变换电路14送入微处理器3，逆变器通信接口6与光伏并网断路器中逆变器通信接口相连接，光照度采集电路7中有光辐射传感器、直流采集电路及数据处理CPU，光辐射传感器和直流采集电路分别与数据处理CPU相连接，所述断路器开闭控制电路包括与微处理器3输出端相连接的开出光隔离回路15、与开出光隔离回路15输出端相连接的继电器逻辑回路16，与继电器逻辑回路16相连接的跳/合闸回路17，其中跳/合闸回路17的输出端与断路器机构箱18的控制端相连接；
所述系统控制器1中设有中央处理器9、人机接口电路12、通信接口电路10、报警电路11，对终端单元2的命令发布主要通过通信方式来下达；其中通信接口电路10、报警电路11、人机接口电路12分别与中央处理器9相连接。
本发明所述通信接口电路10可以为RS485接口或以太网接口来连接，用于实现终端单元2与系统控制器1之间的数据信息交互。
本发明终端单元中的微处理器3采用信号处理器（DSP)，用于完成对各项采集数据的采集、汇总、上传及命令的下达，终端单元2中还设有与DSP相连接的数据显示输出机构以及参数输入机构，其中数据显示输出机构包括串口隔离电路、人机交互接口（MMI系统）、与多媒体交互机构相连接的LED显示器、输入键盘，其中端子说明如下：
| 名称 | 说明 | 名称 | 说明 |
| IA | （低压）A相电流 | UA | （低压）A相电压 |
| IB | （低压）B相电流 | UB | （低压）B相电压 |
| IC | （低压）C相电流 | UC | （低压）C相电压 |
| I0 | （低压）公共端 | U0 | （低压）公共端 |
本发明终端单元中还设有与微处理器3相连接的缓冲隔离电路，缓冲隔离电路的输入端与开关量输入回路的输出端相连接。
本发明系统控制器1内的报警电路设有声光报警器，用于向外输出故障报警信号。
本发明还提出了一种光伏电站节能控制方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：终端单元与光伏并网断路器相连接，并通过电流采集电路、电压采集电路、逆变器数据采集电路、光照度采集电路采集光伏并网短路器中各项工作参数，包括：电流大小、电流方向、电压大小、逆变器当前运行功率、光照度；
步骤2：终端单元中的微处理器将步骤1中采集的信息经通信接口电路上传至系统控制器；
步骤3：系统控制器接收终端单元上传的数据，并按如下规则进行判断：当根据上传的电流、电压参数值判断电流方向为系统用电，即电流从电网10KV侧流至光伏系统侧，系统控制器判断当前为耗电状态，系统控制器通过通信网络向终端单元下达命令，由终端单元断开光伏并网断路器；否则保持光伏并网断路器的闭合状态；
步骤4：重复步骤1至步骤3，持续检测。
本发明步骤3中还包括对光伏发电系统的故障监测报警，具体为：当上传的逆变器功率低于设定值，光照度为良好，系统控制器判断系统故障，中央处理器控制报警电路进行报警。
本发明与现有技术相比，克服了现有的光伏发电系统中光伏并网断路器一直处于合闸状态，因此升压变和逆变器在光伏系统发电不足的情况下处于耗电状态的问题；本发明根据发电或用电情况准确的切断断路器，使光伏发电系统处于用电状态时与电网脱离，具有结构合理、操作简便、能耗低等显著的优点。
Claims (7)
1.一种光伏电站节能控制系统，其特征在于有系统控制器和至少一个终端单元，系统控制器经通信通道分别与两个以上终端单元相连接,通过通信网络将底层采集到的数据传输到系统控制器上，所述终端单元中设有微处理器以及分别与微处理器相连接的电压采集电路、电流采集电路、逆变器数据通信接口、光照度采集电路、通信接口电路和断路器开闭控制电路，电压采集电路和电流采集电路的输入端分别接入光伏并网断路器的输出端，电压采集电路和电流采集电路的输出信号依次经低通滤波器回路、A/D变换电路送入微处理器，逆变器通信接口与光伏并网断路器中逆变器通信接口相连接，光照度采集电路中有光辐射传感器、直流采集电路及数据处理CPU，光辐射传感器和直流采集电路分别与数据处理CPU相连接，所述断路器开闭控制电路包括与微处理器输出端相连接的开出光隔离回路、与开出光隔离回路输出端相连接的继电器逻辑回路，与继电器逻辑回路相连接的跳/合闸回路，其中跳/合闸回路的输出端与断路器机构箱的控制端相连接；
所述系统控制器中设有中央处理器、人机接口电路、通信接口电路、报警电路，对终端单元的命令发布通过通信方式来下达；其中通信接口电路、报警电路、人机接口电路分别与中央处理器相连接。
2.根据权利要求1所述的一种光伏电站节能控制系统，其特征在所述通信接口电路为RS485接口或以太网接口来连接。
3.根据权利要求1所述的一种光伏电站节能控制系统，其特征在于终端单元中的微处理器采用信号处理器，用于完成对各项采集数据的采集、汇总、上传及命令的下达，终端单元中还设有与DSP相连接的数据显示输出机构以及参数输入机构，其中数据显示输出机构包括串口隔离电路、人机交互接口、与人机交互接口相连接的LED显示器、输入键盘。
4.根据权利要求1所述的一种光伏电站节能控制系统，其特征在于终端单元中还设有与微处理器相连接的缓冲隔离电路，缓冲隔离电路的输入端与开关量输入回路的输出端相连接。
5.根据权利要求1所述的一种光伏电站节能控制系统，其特征在于综合判断环节设有辅助的声光报警器，对光伏发电出现的异常进行报警。
6.一种光伏电站节能控制方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：终端单元与光伏并网断路器相连接，并通过电流采集电路、电压采集电路、逆变器数据采集电路、光照度采集电路采集光伏并网断路器中各项工作参数，包括：电流大小、电流方向、电压大小、逆变器当前运行功率、光照度；
步骤2：终端单元将步骤1中采集的信息经通信链路上传至系统控制器；
步骤3：系统控制器接收终端单元上传的数据，并按如下规则进行判断：当根据上传的电流、电压参数值判断电流方向为系统用电，即电流从电网10KV侧流至光伏系统侧，系统控制器判断当前为耗电状态，系统控制器通过通信网络向终端单元下达命令，由终端单元断开光伏并网断路器；否则保持光伏并网断路器的闭合状态；
步骤4：重复步骤1至步骤3，持续检测。
7.根据权利要求6所述的一种光伏电站节能控制方法，其特征在于步骤3中还包括对光伏发电系统的故障监测报警，具体为：当上传的逆变器功率低于设定值，光照度为良好，系统控制器判断系统故障，中央处理器控制报警电路进行报警。
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