CN108155874A - 一种分布式光伏电站监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光伏发电领域，特别涉及一种分布式光伏电站监控系统。其技术方案要点是：包括谐波分析控制单元和用于滤除杂波的交流有源滤波器；所述谐波分析控制单元包括：用于采集逆变器同期信号输入的逆变器同期采集模块；逆变器谐波采集模块；并网信号采集模块；谐波分析处理器，所述逆变器同期采集单元、所述逆变器谐波采集单元和所述并网信号采集单元均与所述谐波分析处理器连接；所述谐波分析处理器与所述逆变器之间设置有用于控制所述逆变器并网或退网的输出驱动单元；所述逆变器能够与外部电网连接，也能够与交流有源滤波器连接，通过交流有源滤波器与外部电网连接。其特点是能够对逆变器上出现的谐波干扰进行反馈，减少光伏电站的安全风险。

Description

一种分布式光伏电站监控系统
技术领域
本发明涉及光伏发电领域，特别涉及一种分布式光伏电站监控系统。
背景技术
随着人类能源供需日益紧张，可再生能源应用技术不断发展，新能源的应用越来越普及。太阳能以其资源丰富、分布广泛、可再生以及无污染等优点得到了广泛的应用，尤其以太阳能光伏发电技术发展最快。各种中、大规模的光伏电站和小型的户用光伏发电系统的建设不断增加，越来越多的光伏逆变器出现在人们的生产生活之中。如何对光伏发电系统中逆变器这一核心设备进行后台监控、预测其健康状态并发出告警信息，以方便进行光伏逆变器的检修和管理，提高光伏发电系统的可靠性，避免意外停电、爆炸、火灾等事故的发生，成为光伏逆变器状态监控的一个重要任务。
目前，光伏逆变器的监控主要以逆变器自身配备的各种保护措施为主。一般为被动式的检测模式辅以发电状态信息查询，管理人员仍需定期对逆变器及连接电缆等进行巡检，不能有效避免故障和事故的发生，不利于有针对性的提前做好检修和维护。
针对上述问题，我国现有如下专利：
专利授权公告号：CN104750076A，公开一种基于ZigBee/TD-LTE网关的光伏电站智能监控系统，ZigBee无线网络连接ZigBee/TD-LTE网关，ZigBee/TD-LTE网关连接4G网络；ZigBee/TD-LTE网关由ZigBee模块、过渡层和TD-LTE模块构成，ZigBee模块与ZigBee无线网络通过无线通信传输光照与输出功率信息，ZigBee模块与过渡层通过串口连接，过渡层与TD-LTE模块通过串口连接；过渡层对由ZigBee模块处理后的数据进行拆分和重组，TD-LTE模块对过渡层传来的数据重新封装，通过无线信号传入4G网络；采用ZigBee与TD-LTE技术组建光伏电站远程光照数据、电池板输出功率数据传输系统，较好地适应远距离大型光伏电站的远程监控要求。
然而，该专利无法对逆变器上谐波干扰进行反馈监控。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种分布式光伏电站监控系统，其特点是能够对逆变器上出现的谐波干扰进行反馈，减少光伏电站的安全风险。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种分布式光伏电站监控系统，包括分布在各处的若干光伏组件、用于将光伏组件输出的直流电转换呈工频交流电的逆变器、用于对逆变器进行控制的控制器、用于对光伏电站的运行状态进行远程监控的控制中心，以及用于与监控中心进行远程通信的通信单元；还包括谐波分析控制单元和用于滤除杂波的交流有源滤波器；所述谐波分析控制单元包括：用于采集逆变器同期信号输入的逆变器同期采集模块；用于采集逆变器谐波输出的逆变器谐波采集模块；用于采集并网点电压和电流信号的并网信号采集模块；用于采集并网用于分析并网电流中的谐波和波形畸变的谐波分析处理器，所述逆变器同期采集单元、所述逆变器谐波采集单元和所述并网信号采集单元均与所述谐波分析处理器连接；所述谐波分析处理器与所述逆变器之间设置有用于控制所述逆变器并网或退网的输出驱动单元；所述逆变器能够与外部电网连接，也能够与交流有源滤波器连接，通过交流有源滤波器与外部电网连接。
通过上述技术方案，设置谐波分析控制单元和交流有源滤波器，谐波分析控制单元能够输出谐波分析信号，判断是否需要进行滤波，交流有源滤波器能够滤除谐波信号，去除波形异常，降低并网点处的谐波和波形异常对逆变器的影响。
优选的，还包括电弧检测单元，所述电弧检测单元包括用于感应逆变器是否产生直流电弧的电磁传感器；所述电磁传感器靠近所述逆变器设置，所述电磁传感器与所述控制器连接，能够控制逆变器启动或停止。
通过上述技术方案，电弧检测单元内设置电磁传感器，能够探测逆变器中是否存在直流电弧，具体原理为：直流电弧往往带有高电压，会产生强烈的电磁波；利用电磁波传感器检测直流电弧的电磁波，从而判断是否产生直流电弧，并通过控制器及时切断逆变器的电源，保护逆变器，防止发生火灾事故。
通过上述技术方案，设置片选控制单元，利用片选控制单元保证有源滤波器一次只与一个逆变器连接，过滤一个逆变器输出的电压信号。
优选的，所述谐波分析处理器为DSP数据处理器。
通过上述技术方案，采用DSP数据处理器，具有数据处理能力强，性价比高的特点，能够快速处理谐波信号。
优选的，所述控制器上还连接有声光报警器。
通过上述技术方案，设置声光报警器，当逆变器上出现直流电弧时，及时通知工作人员，方便对该逆变器进行检查维修，避免出现更大范围的事故。
优选的，所述交流有源滤波器与所述外部电网之间还设置有交流断路器。
通过上述技术方案，设置交流断路器，能够在交流有源滤波器出现故障时，切断交流有源滤波器与外部电网的连接，工作人员能够在安全环境下对交流有源滤波器进行检修。
优选的，所述交流断路器采用真空框架断路器。
通过上述技术方案，采用真空框架断路器作为并网器件取代传统低压接触器加低压断路器的方式，能够使对交流有源滤波器与外部电网的通断控制更加简单可靠。
优选的，所述谐波分析处理器与所述控制器分别于所述通信单元连接，向所述通信单元发送谐波分析信号和逆变器控制信号。
通过上述技术方案，谐波分析处理器和控制器和通信单元连接，将谐波分析信号和逆变器控制信号通过通信单元发送给控制中心。
优选的，所述通信单元为GPRS通信单元。
通过上述技术方案，采用GPRS通信单元，具有实时性强、远程控制、建设成本少、可扩展性强、传输容量大、传送速率高，通信费用低等优点。
本发明的有益效果在于：1）设置谐波分析控制单元和交流有源滤波器，谐波分析控制单元能够输出谐波分析信号，去除波形异常，降低并网点处的谐波和波形异常对逆变器的影响；2）交流断路器采用真空框架断路器作为并网器件取代传统低压接触器加低压断路器的方式，能够使对交流有源滤波器与外部电网的通断控制更加简单可靠。
附图说明
图1为实施例的电气结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
实施例1：一种分布式光伏电站监控系统，如图1所示，包括若干光伏发电模块、外部电网和控制中心。任意光伏发电模块上产生的电能均传输到外部电网。任意光伏发电模块上均设置有通信单元，通信单元与控制中心通信连接，将数据发送到控制中心。
任意光伏发电模块包括光伏组件、逆变器、逆变器同期采集模块、逆变器谐波采集模块、电磁传感器、并网信号采集模块、谐波分析处理器、输出驱动单元、交流有源滤波器和交流断路器。
光伏组件用于接收太阳能并把太阳能转化为电能。
逆变器与光伏组件相连，能够将光伏组件产生的直流电转变成交流电，为输送到外部电网做准备。
逆变器同期采集模块、逆变器谐波采集模块、并网信号采集模块和谐波分析处理器共同发挥外部电网谐波分析处理的功能。
并网信号采集模块，包括电流信号采集模块和电压信号采集模块，分别与并网点连接，用于采集并网点的电流输入信号和电压输入信号，并将采集到的该电流输入信号和电压输入信号输送至谐波分析处理器。
逆变器同期采集模块，与逆变器连接，用于采集逆变器同期信号，并将采集到的逆变器同期信号输送至谐波分析处理器。
逆变器谐波采集模块，与逆变器连接，用于采集逆变器谐波信号，并将采集到的逆变器谐波信号输送至信号数据处理器。
信号数据处理器，包括同期信号数据处理器和谐波信号数据处理器，分别用于对接收到的逆变器同期信号和逆变器谐波信号进行处理，并将处理结果分别送入谐波分析处理器。
谐波分析处理器，能够先对接收到的逆变器同期信号和逆变器谐波信号进行处理，然后将采集到的并网点的电流输入信号和电压输入信号与逆变器同期信号和逆变器谐波信号可进行运算和逻辑比对，将数据存储并实时进行数据存取，通过人机交互模块与外部进行人机交互。谐波分析处理器还把数据处理结果发送给驱动输出模块，向逆变器发送并网指令或者禁止并网指令。谐波分析处理器采用DSP处理器。
交流有源滤波器，与逆变器连接，逆变器将直流电压转换为交流电压后，通过交流有源滤波器进行滤波。交流有源滤波器通过交流断路器连接外部电网。在交流有源滤波器出现故障时，交流断路器能够切断交流有源滤波器与外部电网的连接，使得工作人员在安全环境下对交流有源滤波器进行检修。交流断路器采用真空框架断路器。交流有源滤波器还与谐波分析处理器连接，当谐波分析处理器分析得到逆变器输出的信号需要进行滤波时，控制启动交流有源滤波器，通过交流有源滤波器对逆变器的输出信号滤波后，再与外部电网并网。当谐波分析处理器分析得到逆变器输出的信号不需要滤波时，逆变器可以直接与外部电网并网。
电弧检测单元包括用于感应逆变器是否产生直流电弧的电磁传感器。电磁传感器靠近逆变器设置，电磁传感器与控制器连接，能够控制逆变器启动或停止。控制器上还连接有声光报警器。
通信单元与谐波分析处理器和控制器分别连接，接收来自谐波分析处理器的谐波分析信号，以及来自控制器的逆变器控制信号。通信单元为GPRS通信单元。
控制中心与通信单元通信连接。
本发明的使用方式如下：对各光伏组件分别进行谐波分析、交流滤波和电弧检测，同时将谐波分析信号和逆变器控制信号通过通信单元发送给控制中心，工作人员在控制中心对光伏电站进行实时监控。
以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (8)

1.一种分布式光伏电站监控系统，包括分布在各处的若干光伏组件、用于将光伏组件输出的直流电转换呈工频交流电的逆变器、用于对逆变器进行控制的控制器、用于对光伏电站的运行状态进行远程监控的控制中心，以及用于与监控中心进行远程通信的通信单元；其特征在于：还包括谐波分析控制单元和用于滤除杂波的交流有源滤波器；所述谐波分析控制单元包括：
用于采集逆变器同期信号输入的逆变器同期采集模块；
用于采集逆变器谐波输出的逆变器谐波采集模块；
用于采集并网点电压和电流信号的并网信号采集模块；
用于采集并网用于分析并网电流中的谐波和波形畸变的谐波分析处理器，所述逆变器同期采集单元、所述逆变器谐波采集单元和所述并网信号采集单元均与所述谐波分析处理器连接；
所述谐波分析处理器与所述逆变器之间设置有用于控制所述逆变器并网或退网的输出驱动单元；
所述逆变器能够与外部电网连接，也能够与交流有源滤波器连接，通过交流有源滤波器与外部电网连接。
2.根据权利要求1所述的一种分布式光伏电站监控系统，其特征在于：还包括电弧检测单元，所述电弧检测单元包括用于感应逆变器是否产生直流电弧的电磁传感器；所述电磁传感器靠近所述逆变器设置，所述电磁传感器与所述控制器连接，能够控制逆变器启动或停止。
3.根据权利要求1所述的一种分布式光伏电站监控系统，其特征在于：所述谐波分析处理器为DSP数据处理器。
4.根据权利要求1所述的一种分布式光伏电站监控系统，其特征在于：所述控制器上还连接有声光报警器。
5.根据权利要求1所述的一种分布式光伏电站监控系统，其特征在于：所述交流有源滤波器与所述外部电网之间还设置有交流断路器。
6.根据权利要求5所述的一种分布式光伏电站监控系统，其特征在于：所述交流断路器采用真空框架断路器。
7.根据权利要求1所述的一种分布式光伏电站监控系统，其特征在于：所述谐波分析处理器与所述控制器分别于所述通信单元连接，向所述通信单元发送谐波分析信号和逆变器控制信号。
8.根据权利要求1所述的一种分布式光伏电站监控系统，其特征在于：所述通信单元为GPRS通信单元。
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