CN107947734A - 一种电能智能监控系统 - Google Patents

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CN107947734A CN201711234308.2A CN201711234308A CN107947734A CN 107947734 A CN107947734 A CN 107947734A CN 201711234308 A CN201711234308 A CN 201711234308A CN 107947734 A CN107947734 A CN 107947734A
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江国林
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRA-RED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Abstract

本发明公开了一种电能智能监控系统,包含远程监控终端、监控主站和设置在光伏储能充电站的多个监控子站,所述每个监控子站与监控主站连接,所述监控主站和远程监控终端连接,光伏储能充电站包含太阳能电池方阵、充电控制电路、蓄电池、逆变器、电网、配电箱、负载、数字电能表;所述太阳能方阵通过充电控制电路与蓄电池连接,所述太阳能电池方阵、蓄电池分别通过逆变器连接电网,所述逆变器和电网分别通过配电箱与负载连接,采用了MOS管作为功率器件,电源效率高;在设备电池充电时,能够切断电池供电,改为电源为设备供电,以保护电池,延长电池寿命;可以通过硬件和软件控制设备的开关机,还可以通过硬件复位口进行复位,从而使设备关机。

Description

一种电能智能监控系统
技术领域
[0001 ]本发明属于智能监控领域,尤其涉及一种电能智能监控系统。
背景技术
[0002] @着全球能源结构的优化,太阳能作为清洁可再生新能源越来越受推崇,光伏发 电更是倍受重视。随着能源危机的日益加剧和人类环保意识的提高,新能源的开发利用越 来越受到人们的重视。而太阳能作为取之不尽用之不竭的高效无污染的能源近来更受人们 的青睐。光伏发电基站一般作为独立电源系统,应用于偏远地区,且运行时间较长,光伏发 电技术是世界新能源的发展趋势之一,它要求更讲宄系统效率、更可靠、也更经济。传统意 义上的监控一般建立在近距离条件下,即近距离监控,这种方式要求配备一定的维护人员 进行,花费大量的人力、物力和财力,而且随着电站规模的扩大,己经越来越不能适应现代 化经济的发展,因此,一种成本低、低功耗、界面简单容易操作、具有配置通用性、方便实用 的光伏电源监控系统势在必行。而这种实时监控系统的广泛应用,也会在很大程度上促进 国内新能源技术的进一步研究,对于能源及相关工业的发展具有非常重要的意义。本发明 介绍的光伏正弦逆变电源系统正是一种适于户用的、特别适于无电少电的西部边远地区用 户的一种电源系统,随着我国西部大开发的进行其市场前景必将越来越广阔。
[0003]近年来,寻找可再生清洁能源成为人们研究的焦点,电动汽车的应用也是其中一 个重要方面。之前的电动汽车充电站多为电力系统直接供电,本文采用光伏这一新能源对 其供电,既节约能源,又为未来智能电网的建设奠定基础。为保证未来高速公路上电动汽车 光伏储能充电站的安全和智能运行,需要建立起完善的光伏储能电动汽车充电站监控系 统。
[0004]嵌入式技术经过近些年的发展,已经在各个领域得到广泛的应用。尤其是网络技 术的快速发展,为以数据采集、信息处理、远程传输和终端监控为核心的实时智能监控系统 的开发提供了强大的技术保障。传统的监控系统都是采用有线方式将监测数据传送到远程 监控中心,布线困难,耗费人力、物力及财力。
[0005]采用锂电池供电的设备在充电时,一般会采用充电控制电路来对充电电流进行 控制,而不可直接将充电电压接入电池中,否则充电电流过大会导致电池损坏或影响寿 命。充电控制电路会在充电模式时切断电池对设备的供电,转而用充电电压供给设备和充 电控制电路,在非充电模式时自动切换回电池对设备的供电。
[0006] 专利号为CN2〇122〇2〇4041.9的实用新型公开了一种充电控制电路,包括三极管Q1 〜Q4、电阻R1〜R8、电容C3、轻触开关、二极管D1及充电电池。该电路在开机状态下对设 备进行充电时能自动切断已开启的电源,使设备处于不工作的状态,实现对设备的自动断 电保护功能。但是该实用新型有以下缺点:1、使用三极管作为功率器件,电源效率较低;2、 充电时设备不能工作,无法满足用户在充电时使用设备的需求;3、该电路不具有控制开关 机的功能。
[0007]
发明内容
[0008] 本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种电能智能监控系 统。
[0009] 本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案: 一种电能智能监控系统,包含远程监控终端、监控主站和设置在光伏储能充电站的多 个监控子站,所述每个监控子站与监控主站连接,所述监控主站和远程监控终端连接,所述 监控子站包含数据处理模块以及分别与其连接的数字电能表、烟雾检测模块、温湿度检测 模块、视频检测模块、无线发射器,所述监控主站包含微控制器模块以及分别与其连接无线 通信模块、DDR3、电源接口、复位电路;所述远程监控终端包含主控制器模块以及分别与其 连接的路由器、数据服务器和监控主机;其特征在于: 所述光伏储能充电站包含太阳能电池方阵、充电控制电路、蓄电池、逆变器、电网、配电 箱、负载、数字电能表;所述太阳能方阵通过充电控制电路与蓄电池连接,所述太阳能电池 方阵、蓄电池分别通过逆变器连接电网,所述逆变器和电网分别通过配电箱与负载连接; 所述充电控制电路包括信号控制端、充电电源端、设备供电端、电池端、三极管、第一 M0S管和第二M0S管;其中,所述充电电源端通过串联的第一电阻和第二电阻接地;所述三极 管的基极分别连接所述信号控制端和充电电源端,所述三极管的集电极通过第四电阻连接 所述第二M0S管的栅极,还通过第三电阻连接所述第一 M0S管的源极,所述三极管的发射极 接地;所述第二M0S管的源极通过第一二极管连接所述充电电源端,漏极连接所述设备供电 端;所述第一 M0S管的源极通过第一二极管连接所述充电电源端,栅极连接所述第一电阻和 第二电阻的连接点,漏极连接所述电池端。
[0010]作为本发明一种电能智能监控系统的进一步优选方案,所述数字电能表采用丹东 伊诺特电气有限公司生产的型号为HH150—E—3J的智能单相电能表。
[0011]作为本发明一种电能智能监控系统的进一步优选方案,所述烟雾检测模块采用 MQ-2烟雾传感器。
[0012]作为本发明一种电能智能监控系统的进一步优选方案,所述视频检测模块采用 CMOS摄像头。
[0013]作为本发明一种电能智能监控系统的进一步优选方案,所述无线通信模块采用中 兴公司的ME3760芯片。
[00M]本发明采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果: 1、 本发明的一种电能智能监控系统,其具有成本低、低功耗、界面简单容易操作、方便 实用,整个系统结构简单、设置灵活、可靠性高、运行稳定;监控主站将多个监控子站采集到 的光伏储能充电站的数据处理后,利用移动无线网络将数据传输到远程监控终端,实现对 整个充电站的数据汇总、故障显示和监控; 2、 本发明采用丹东伊诺特电气有限公司生产的型号为PD1150—E—3J的智能单相电能 表,其产品具有精度高,可靠性强,寿命长,体积小等优点; 3、 采用了M0S管作为功率器件,电源效率高;在设备电池充电时,能够切断电池供电, 改为电源为设备供电,以保护电池,延长电池寿命;可以通过硬件和软件控制设备的开关 机,还可以通过硬件复位口进行复位,从而使设备关机。
附图说明
[0015] 图1是本发明的系统结构原理图; 图2是本发明充电控制电路电路图。
具体实施方式
[0016] 下面对本发明的技术方案做进一步的详细说明: 如图1所示,一种电能智能监控系统,包含远程监控终端、监控主站和设置在光伏储能 充电站的多个监控子站,所述每个监控子站与监控主站连接,所述监控主站和远程监控终 端连接,监控主站将多个监控子站采集到的光伏储能充电站的数据处理后,利用移动无线 网络将数据传输到远程监控终端,实现对整个充电站的数据汇总、故障显示和监控。
[0017] 所述监控子站包含数据处理模块以及分别与其连接的数字电表、烟雾检测模 块、温湿度检测模块、视频检测模块、无线发射器,所述数字电能表用于采集光伏储能电站 的电压、电流、电能量、有功功率、无功功率、功率因素等电能信号,所述烟雾检测模块用于 检测烟雾参数预防火灾,所述温湿度检测模块用于检测光伏储能电站的温湿度参数,所述 视频检测模块用于实时拍摄光伏储能电站的视频信息,所述数字电能表采用丹东伊诺特电 气有限公司生产的型号为roil50—E—3J的智能单相电能表。本系统选用数字式电能表,具 体选取的电能表是丹东伊诺特电气有限公司生产的型号为roil50—E — 3J的智能单相电 能表,该系列电能表采用先进的电能计量芯片,结合机械式计度器的优点设计而成;产品具 有精度高,可靠性强,寿命长,体积小等优点。所述烟雾检测模块采用MQ-2烟雾传感器,所述 视频检测模块采用CMOS摄像头。
[0018] 所述监控主站包含微控制器模块以及分别与其连接无线通信模块、DDR3、电源接 口、复位电路;所述无线通信模块用于监控主站分别与监控子站和远程监控终端的数据传 输;所述DDR3用于数据的存储,所述电源接口用于节点电源提供所需电能,所述复位电路用 于复位。所述无线通信模块采用中兴公司的ME3760芯片,无线通信模块以中兴公司的 ME3760芯片为核心设计,该芯片支持4G TDD-LTE/FDD-LTE网络、全频段,适用于TDD-LTE、 FDD-LTE、TD-SCDMA HSPA三种基本网络。通过EXYN0S 4412的UARTO(RXDO)、UART0(TXD0)分 别与EM3760 TXD1、RXD1相连,通过串口AT命令实现对EM3760数据通信。在数据传输速度的 提高、音频信号的传输以及多媒体业务的扩展上和前三代有所不同。4G无线网络在不同的 环境具有不同的数据传输速率,在室内、室外和动态的环境中能够分别支持下行100Mbps、 上行50 Mbps的传输速率。
[0019] 所述远程监控终端包含主控制器模块以及分别与其连接的路由器、数据服务器和 监控主机。所述路由器用于接收监控总站上传的监控信息,进而通过监控主机实现对整个 充电站的数据汇总、统计、故障显示和监控。
[0020] 所述光伏储能充电站包含太阳能电池方阵、充电控制电路、蓄电池、逆变器、电网、 配电箱、负载、数字电能表;所述太阳能方阵与蓄电池连接,所述太阳能电池方阵、蓄电池分 别通过逆变器连接电网,所述逆变器和电网分别通过配电箱与负载连接。由图可知,首先太 阳电池阵列经充电电路向蓄电池充电,从而得到一个基本稳定的直流电压,再经逆变电路 将直流电逆变成高频交流电,最后经工频变压器升压和滤波电路滤波变成50HZ、220V正弦 交流电压供负载使用; 如图2所示,所述光伏储能充电站包含太阳能电池方阵、充电控制电路、蓄电池、逆变 器、电网、配电箱、负载、数字电能表;所述太阳能方阵通过充电控制电路与蓄电池连接,所 述太阳能电池方阵、蓄电池分别通过逆变器连接电网,所述逆变器和电网分别通过配电箱 与负载连接; 所述充电控制电路包括信号控制端、充电电源端、设备供电端、电池端、三极管、第一 MOS管和第二MOS管;其中,所述充电电源端通过串联的第一电阻和第二电阻接地;所述三极 管的基极分别连接所述信号控制端和充电电源端,所述三极管的集电极通过第四电阻连接 所述第二MOS管的栅极,还通过第三电阻连接所述第一 MOS管的源极,所述三极管的发射极 接地;所述第二MOS管的源极通过第一二极管连接所述充电电源端,漏极连接所述设备供电 端;所述第一 MOS管的源极通过第一二极管连接所述充电电源端,栅极连接所述第一电阻和 第二电阻的连接点,漏极连接所述电池端。
[0021]其中,所述微控制器模块采用Samsung公司研发的嵌入式微处理器EXYN0S4412, Samsung公司研发的嵌入式微处理器EXYN0S4412是一款基于ARMv7指令集的Cortex—A9核 的4核32位RISC微控制器,主频最高支持1.4 GHz。
[0022] EXYN0S4412芯片包含很多强大的硬件编解码功能,内建MFC,支持MPEG-1/2/4、 H.263及H.%4等格式视频的编解码,支持模拟/数字TV输出。该处理器具有功耗低、实时性 快、性价比高等优点,特别适用于对成本要求低、处理速度快的应用领域,如工业控制行业, 电子、通信、医疗机械、多媒体、安全消防、车载电子、金融行业、消费类电子、手持终端、显示 控制器、多媒体教学等领域。
[0023]综上所述,本发明的一种电能智能监控系统,其具有成本低、低功耗、界面简单容 易操作、方便实用,整个系统结构简单、设置灵活、可靠性高、运行稳定;监控主站将多个监 控子站采集到的光伏储能充电站的数据处理后,利用移动无线网络将数据传输到远程监控 终端,实现对整个充电站的数据汇总、故障显示和监控;本发明采用丹东伊诺特电气有限公 司生产的型号为roii5〇—E—3J的智能单相电能表,其产品具有精度高,可靠性强,寿命长, 体积小等优点。
[0024] 本技术领域技术人员可以理解的是,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技 术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还 应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中 的意义一致的意义,并且除非像这里一样定义,不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0025] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是 按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明保护范围 之内。上面对本发明的实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领 域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变 化。

Claims (5)

1. 一种电能智能监控系统,包含远程监控终端、监控主站和设置在光伏储能充电站的 多个监控子站,所述每个监控子站与监控主站连接,所述监控主站和远程监控终端连接,所 述监控子站包含数据处理模块以及分别与其连接的数字电能表、烟雾检测模块、温湿度检 测模块、视频检测模块、无线发射器,所述监控主站包含微控制器模块以及分别与其连接无 线通信模块、DDR3、电源接口、复位电路;所述远程监控终端包含主控制器模块以及分别与 其连接的路由器、数据服务器和监控主机;其特征在于: 所述光伏储能充电站包含太阳能电池方阵、充电控制电路、蓄电池、逆变器、电网、配电 箱、负载、数字电能表;所述太阳能方阵通过充电控制电路与蓄电池连接,所述太阳能电池 方阵、蓄电池分别通过逆变器连接电网,所述逆变器和电网分别通过配电箱与负载连接; 所述充电控制电路包括信号控制端、充电电源端、设备供电端、电池端、三极管、第一 MOS管和第二MOS管;其中,所述充电电源端通过串联的第一电阻和第二电阻接地;所述三极 管的基极分别连接所述信号控制端和充电电源端,所述三极管的集电极通过第四电阻连接 所述第二MOS管的栅极,还通过第三电阻连接所述第一 MOS管的源极,所述三极管的发射极 接地;所述第二MOS管的源极通过第一二极管连接所述充电电源端,漏极连接所述设备供电 端;所述第一 MOS管的源极通过第一二极管连接所述充电电源端,栅极连接所述第一电阻和 第二电阻的连接点,漏极连接所述电池端。
2. 根据权利要求1所述的一种电能智能监控系统,其特征在于:所述数字电能表采用丹 东伊诺特电气有限公司生产的型号为PD1150—E—3J的智能单相电能表。
3. 根据权利要求1所述的一种电能智能监控系统,其特征在于:所述烟雾检测模块采用 MQ-2烟雾传感器。
4. 根据权利要求1所述的一种电能智能监控系统,其特征在于:所述视频检测模块采用 CMOS摄像头。
5. 根据权利要求1所述的一种电能智能监控系统,其特征在于:所述无线通信模块采用 中兴公司的ME3760芯片。
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