CN105356841A - 光伏发电系统用汇流、逆变、升压监控计量集成电器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光伏发电系统用汇流、逆变、升压监控计量集成电器，高度集合成一体式，包括用于追踪太阳高度角、太阳方位角的向日追踪装置；用于检测汇流箱电流、电压、发电功率采集的直流电流采集器；用于设置逆变器的输出电压过压阈值和输出电压欠压阈值的逆变箱控制器；用于检测光伏电池组件表面温度的温度变送器；用于检测环境湿度、温度等参数信息的环境数据采集仪；用于检测电站箱体内部的门禁、火警的门禁系统和火警传感器；可对摄像头进行视频远程控制、调整方向、录像、拍照的摄像头控制装置；实现了对光伏电站各部分的综合检测和监控，降低了光伏电站的故障概率，提高了电站的自动化管理，节省了大量的人力和物力，提高了工作效率。

Description

光伏发电系统用汇流、逆变、升压监控计量集成电器

技术领域

本发明涉及一种光伏发电系统用汇流、逆变升压的装置，具体说是一种光伏发电系统用汇流、逆变、升压监控计量集成电器。

背景技术

光伏并网电站系统一般是将太阳能光伏阵列发出的直流电通过光伏汇流箱、逆变箱、升压箱将低压直流电流转化为与公共电网电压同频同相的交流电。目前，汇流箱、逆变箱、升压箱是分开安放的，太阳能阵列发出的直流电先经过低压直流电线进入汇流箱进行汇流，在通过直流母线进入逆变箱，将直流电压转换为交流电压，逆变箱输出端通过交流母线将低压交流电输送到升压箱，升压箱将低压交流电转换为高压交流电输出。分开安放汇流箱、逆变箱、升压箱在技术上需要克服许多的技术问题，例如逆变箱和升压箱之间为了防止击穿会设定安全距离，从而使逆变箱和升压箱之间的电线裸露在大气中或者地底，极端天气和鼠蚁都会造成漏电危险，目前在汇流、逆变、升压过程中只有在逆变和升压过程中有监控，并且逆变和升压过程的监控是由电网管辖。

针对现有不足，现将光伏电站高度集合成一体式，在一个集成箱中完成汇流、逆变、升压。并且并网电站的整个发电体系需要一套完整的监控装置，我公司设计了一个分层、分级、分布式的开放式监控系统，分别对汇流、逆变、升压过程的参数、线路保护、直流系统巡检、环境监测、向日追踪、壳体门禁和火警等进行统一监控，及时报警。

发明内容

针对上述情况，本发明提供一种光伏发电系统用汇流、逆变、升压监控计量集成电器，高度集合成一体式，在一个集成箱中完成汇流、逆变、升压。改进监控系统，包括增设的用于追踪太阳高度角、太阳方位角、太阳赤纬、太阳时角的向日追踪装置；用于检测汇流箱电流、电压、发电功率、电度量的数据、直流断路器状态采集的直流电流采集器；用于DC防雷器的失效状态与寿命检测的防雷箱，用于设置逆变器的输入电压欠压阈值、输入电压过压阈值、输出电压过压阈值和输出电压欠压阈值以及检测输出功率、输入功率、输出电压、输入电压、输出电流、输入电流、发电量的逆变箱控制器；用于检测光伏电池组件表面温度的温度变送器；用于检测环境湿度、温度、风速、风向、辐射等参数信息的环境数据采集仪；用于检测电站箱体内部的门禁、火警的门禁系统和火警传感器；实地监控摄像头以及可对摄像头进行视频远程控制、调整方向、录像、拍照的摄像头控制装置；本监控系统性能稳定、功能完善、实用性强。实现了对光伏电站各部分的综合检测和监控，降低了光伏电站的故障概率，提高了电站的自动化管理，节省了大量的人力和物力，提高了工作效率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

光伏发电系统用汇流、逆变、升压监控计量集成电器，包括光伏电池、两个直流汇流箱、两个逆变箱、一个升压箱和集成式壳体，光伏电池输出端伸入集成式壳体中并与直流汇流箱输入端连接，直流汇流箱的输出端通过直流母线与逆变箱连接，一个直流汇流箱和一个逆变箱组成一组汇流逆变电路，两组汇流逆变电路输出端均通过交流母线连接至升压箱，升压箱输出端连接高压电网，其特征在于，还包括监控装置，所述监控装置包括数据采集器、后台监控主机、通信管理主机，数据采集器主机有两个输出端，一个输出端与后台监控主机连接，另一个输出端连接通信管理主机；所述数据采集器包括温度变送器、向日追踪装置、直流电流采集器、逆变箱控制器、环境数据采集仪、门禁系统、火警传感器、摄像头控制装置，所述温度变送器设于每个光伏电池上，温度变送器均与数据采集器主机端口连接，所述向日追踪装置设于光伏电池附近并与数据采集器主机端口连接，所述直流电流采集器和逆变箱控制器设于数据采集器主机内部，所述环境数据采集仪设于集成式壳体外部，环境数据采集仪与数据采集器主机端口连接，所述门禁系统、火警传感器和摄像头控制装置设于集成式壳体内部并与数据采集器主机端口连接。

所述每个汇流箱包括两个DC熔断器、两个DC防雷器、两个DC断路器、两个直流EMC滤波器，每一个DC熔断器、一个DC防雷器、一个DC断路器和一个直流EMC滤波器组成一组，光伏电池输出端火线和零线分别连接DC熔断器输入端，DC熔断器的输出端与直流EMC滤波器连接，直流EMC滤波器的输出端与逆变箱连接，光伏电池输出端火线和零线之间还设有DC防雷器，光伏电池输出端零线上设有DC熔断器。

所述逆变箱中包括三相逆变桥电路、LC滤波器、交流EMC滤波器、交流接触器、交流断路器、交流防雷器，所述三项逆变桥输出端与LC滤波器输入端连接，LC滤波器输出端与交流EMC滤波器连接，交流EMC滤波器输出端依次与交流接触器和交流断路器连接，交流断路器与升压箱连接，所述交流断路器输出端还设有交流防雷器。

所述汇流箱为16路电池串口输入，汇流箱的直流启动电压为450～550V，最大输入电压1000V，最大输入电流2400A。

所述逆变箱的额定功率1000KW，最大交流输出功率1100KW，电流畸变率＜3％。

所述直流电流采集器采用CE系列的2*16路直流电流采集器。

所述逆变控制器采用嵌入式控制器MOXAia240。其硬件配置为积木式结构，该结构易安装、易使用，具有非常好的可靠性、扩展性、兼容性，通信功能强、组网灵活，可独立完成测控任务，可以保证系统的安全运行。

所述向日追踪装置采用双轴跟踪、双轴联动设计，利用单片机和步进电机驱动双轴，通过对跟踪机构进行水平、俯仰两个自由度的控制，实现对太阳光的全天侯跟踪。采用光电跟踪方式，由光电传感器根据入射光线的强弱变化产生反馈信号到计算机，计算机运行程序调整采光板的角度实现对太阳的跟踪，提高太阳能发电的效率，降低能耗。

本发明的优点：高度集合成一体式，在一个集成箱中完成汇流、逆变、升压。改进监控系统，包括增设的用于追踪太阳高度角、太阳方位角、太阳赤纬、太阳时角的向日追踪装置；用于检测汇流箱电流、电压、发电功率、电度量的数据、直流断路器状态采集的直流电流采集器；用于DC防雷器的失效状态与寿命检测的防雷箱，用于设置逆变器的输入电压欠压阈值、输入电压过压阈值、输出电压过压阈值和输出电压欠压阈值以及检测输出功率、输入功率、输出电压、输入电压、输出电流、输入电流、发电量的逆变箱控制器；用于检测光伏电池组件表面温度的温度变送器；用于检测环境湿度、温度、风速、风向、辐射等参数信息的环境数据采集仪；用于检测电站箱体内部的门禁、火警的门禁系统和火警传感器；实地监控摄像头以及可对摄像头进行视频远程控制、调整方向、录像、拍照的摄像头控制装置；本监控系统性能稳定、功能完善、实用性强。实现了对光伏电站各部分的综合检测和监控，降低了光伏电站的故障概率，提高了电站的自动化管理，节省了大量的人力和物力，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明示意框图。

在图中：1-光伏电池，2-直流汇流箱，3-逆变箱，4-升压箱，5-集成式壳体，6-数据采集器主机，7-后台监控主机，8-通信管理主机，9-温度变送器，10-向日追踪装置，11-直流电流采集器，12-逆变箱控制器，13-环境数据采集仪，14-门禁系统，15-火警传感器，16-摄像头控制装置。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1，光伏发电系统用汇流、逆变、升压监控计量集成电器，包括光伏电池、两个直流汇流箱、两个逆变箱、一个升压箱和集成式壳体，光伏电池输出端伸入集成式壳体中并与直流汇流箱输入端连接，直流汇流箱的输出端通过直流母线与逆变箱连接，一个直流汇流箱和一个逆变箱组成一组汇流逆变电路，两组汇流逆变电路输出端均通过交流母线连接至升压箱，升压箱输出端连接高压电网，其特征在于，还包括监控装置，所述监控装置包括数据采集器、后台监控主机、通信管理主机，数据采集器主机有两个输出端，一个输出端与后台监控主机连接，另一个输出端连接通信管理主机；所述数据采集器包括温度变送器、向日追踪装置、直流电流采集器、逆变箱控制器、环境数据采集仪、门禁系统、火警传感器、摄像头控制装置，所述温度变送器设于每个光伏电池上，温度变送器均与数据采集器主机端口连接，所述向日追踪装置设于光伏电池附近并与数据采集器主机端口连接，所述直流电流采集器和逆变箱控制器设于数据采集器主机内部，所述环境数据采集仪设于集成式壳体外部，环境数据采集仪与数据采集器主机端口连接，所述门禁系统、火警传感器和摄像头控制装置设于集成式壳体内部并与数据采集器主机端口连接。

所述每个汇流箱包括两个DC熔断器、两个DC防雷器、两个DC断路器、两个直流EMC滤波器，每一个DC熔断器、一个DC防雷器、一个DC断路器和一个直流EMC滤波器组成一组，光伏电池输出端火线和零线分别连接DC熔断器输入端，DC熔断器的输出端与直流EMC滤波器连接，直流EMC滤波器的输出端与逆变箱连接，光伏电池输出端火线和零线之间还设有DC防雷器，光伏电池输出端零线上设有DC熔断器。

所述逆变箱中包括三相逆变桥电路、LC滤波器、交流EMC滤波器、交流接触器、交流断路器、交流防雷器，所述三项逆变桥输出端与LC滤波器输入端连接，LC滤波器输出端与交流EMC滤波器连接，交流EMC滤波器输出端依次与交流接触器和交流断路器连接，交流断路器与升压箱连接，所述交流断路器输出端还设有交流防雷器。

所述汇流箱为16路电池串口输入，汇流箱的直流启动电压为450～550V，最大输入电压1000V，最大输入电流2400A。

所述逆变箱的额定功率1000KW，最大交流输出功率1100KW，电流畸变率＜3％。

所述直流电流采集器采用CE系列的2*16路直流电流采集器。

所述逆变控制器采用嵌入式控制器MOXAia240。其硬件配置为积木式结构，该结构易安装、易使用，具有非常好的可靠性、扩展性、兼容性，通信功能强、组网灵活，可独立完成测控任务，可以保证系统的安全运行。

所述向日追踪装置采用双轴跟踪、双轴联动设计，利用单片机和步进电机驱动双轴，通过对跟踪机构进行水平、俯仰两个自由度的控制，实现对太阳光的全天侯跟踪。采用光电跟踪方式，由光电传感器根据入射光线的强弱变化产生反馈信号到计算机，计算机运行程序调整采光板的角度实现对太阳的跟踪，提高太阳能发电的效率，降低能耗。

以上显示和描述了本发明的基本原理、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的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (2)

1.光伏发电系统用汇流、逆变、升压监控计量集成电器，包括光伏电池、两个直流汇流箱、两个逆变箱、一个升压箱和集成式壳体，光伏电池输出端伸入集成式壳体中并与直流汇流箱输入端连接，直流汇流箱的输出端通过直流母线与逆变箱连接，一个直流汇流箱和一个逆变箱组成一组汇流逆变电路，两组汇流逆变电路输出端均通过交流母线连接至升压箱，升压箱输出端连接高压电网，其特征在于，还包括监控装置，所述监控装置包括数据采集器、后台监控主机、通信管理主机，数据采集器主机有两个输出端，一个输出端与后台监控主机连接，另一个输出端连接通信管理主机；所述数据采集器包括温度变送器、向日追踪装置、直流电流采集器、逆变箱控制器、环境数据采集仪、门禁系统、火警传感器、摄像头控制装置，所述温度变送器设于每个光伏电池上，温度变送器均与数据采集器主机端口连接，所述向日追踪装置设于光伏电池附近并与数据采集器主机端口连接，所述直流电流采集器和逆变箱控制器设于数据采集器主机内部，所述环境数据采集仪设于集成式壳体外部，环境数据采集仪与数据采集器主机端口连接，所述门禁系统、火警传感器和摄像头控制装置设于集成式壳体内部并与数据采集器主机端口连接。

2.根据权利要求1所述的光伏发电系统用汇流、逆变、升压监控计量集成电器，其特征在于，所述逆变控制器采用嵌入式控制器MOXAia240。