CN108551327A - 光伏电站效率参数检测系统 - Google Patents
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Abstract
一种光伏电站效率参数检测系统，包括主控制器、霍尔电压传感器、霍尔电流传感器、光照传感器、三相电压互感器、三相电流互感器、电源管理单元、无线通信单元、显示器，主控制器出口分别连接电源管理单元、光照传感器、无线通信单元、显示器，主控制器入口分别连接霍尔电压传感器、霍尔电流传感器、三相电压互感器、三相电流互感器，本发明可以实时进行光照强度采集，实现太阳能经过太阳能板产生直流电的效率的实时监控，这是以往检测设备做不到的。此发明加入了蓄电池组供电，使其成为检测装置的一部分，太阳能板发电效率高时所发的电一部分用于并网，一部分为蓄电池储能，当没有外部电源的时候会使蓄电池放电供给测量装置使用，凭借检测装置的低功耗可以运行一段时间，确保系统运行状态能实时被掌控。
Description
技术领域
本发明主要用于光伏电站效率检测，并及时上传数据，用于野外大规模太阳能发电站，可进行实时监测。
背景技术
太阳能作为清洁能源取之不尽，用之不竭；无污染，环保效益高；应用范围广；改变能源结构，缓解地球矿物危机。无论是屋顶电站、大型太阳能电站，还是在人类生活中，其应用都将十分普及，涉及到的动力系统都可与太阳能结合起来。
目前，国内对光伏电站效率的检测还不是很完善，存在数据不准，采集困难等一系列问题，如果对大型的光伏发电站每一块太阳能板都检测一遍，每一块都需要实地检测，耗时耗力并且工作效率不高。另外，太阳能板发电效率影响发电量，所以对数据进行实时的采集，计算发电效率显得格外重要。这样工人就可以在办公室对着电脑就能了解每一块太阳能板的工作状态，省时省力，节约成本。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种电能质量采集监测装置，能够实现全自动的无功补偿、谐波抑制、以及电能质量参数的采集计算的在线监测系统。
为解决上述技术问题，本发明提供一种光伏电站效率参数检测系统，其特征在于：包括主控制器、霍尔电压传感器、霍尔电流传感器、光照传感器、三相电压互感器、三相电流互感器、电源管理单元、无线通信单元、显示器，主控制器出口分别连接电源管理单元、光照传感器、无线通信单元、显示器，主控制器入口分别连接霍尔电压传感器、霍尔电流传感器、三相电压互感器、三相电流互感器，霍尔电压传感器与主控制器相连，用于测量直流、交流及脉冲电压，原边被测电压与副边输出电压电气隔离，输出信号真实的反映原边电压波形；霍尔电流传感器与主控制器相连，用于测量直流、交流及脉冲电流，原边被测电流与副边输出电流电气隔离，输出信号真实的反映原边电流波形；光照传感器连接主控制器，主控制器采集参数，给出当前光照条件下太阳能板发电效率，三相电压互感器用于采集输出端线路电压，实时反馈给主控制器，三相电流互感器用于采集输出端线路电流，实时反馈给主控制器，无线通信单元与主控制器相连，进行无线数据传输，显示器连接到主控制器，通过串行通讯驱动LCD。
所述的主控制器是MSP430芯片，其最小系统电路，使用的是TI公司的MSP430F107低功耗8位微控制器。
所述的霍尔电压传感器使用的是森社宇波模块的CHV-25P/1000V。
所述的霍尔电流传感器使用的是森社宇波模块的CHB-25NP/50A。
所述的光照传感器使用的是telesky的OPT101。
所述的电源管理单元使用的是锐高电子的LM2596S DC-DC可调降压模块。
所述的三相电压互感器使用的是西熔电器的JSZK-10F。
所述的三相电流互感器使用的是上海互感器厂的LMZJ1-0.2。
所述的显示器使用的是绘晶科技的12864COG-113.3/5V。
所述的无线通讯单元采用MSP430芯片，通过内置的WIFI ESP8266进行无线数据传输。
本发明优点如下：
一、本发明可以实时进行光照强度采集，即太阳能能量的采集，因此就能实现太阳能经过太阳能板产生直流电的效率的实时监控，从而能得出每一时间段，每一个太阳光照角度太阳能板的实时效率。再根据采集的光照强度计算出此时刻最佳的发电效率，用它与实时发电效率进行比较，判断该块太阳能办的工作状态，如发现问题及时调整，这是以往检测设备做不到的。同时运行数据整理汇总后为工作人员提供参考，何时发电量最多，何时效率最高，何时工作对太阳能板的寿命最好，最大程度的降低运行成本。
二、现今太阳能发电的检测装置都是由外部供电，也有极少部分是光伏母线提供电能，当外部供电中断或者光照强度低，发电效率低时无法为检测装置提供电能，致使装置不能工作，因此此发明加入了蓄电池组供电，使其成为检测装置的一部分，太阳能板发电效率高时所发的电一部分用于并网，一部分为蓄电池储能，当没有外部电源的时候会使蓄电池放电供给测量装置使用，凭借检测装置的低功耗可以运行一段时间，确保系统运行状态能实时被掌控。
附图说明
图1是本发明结构结构示意图；
图2是本发明系统运行流程图。
图1中，1.16位MSP430F247微处理器，2.霍尔电压传感器，3.霍尔电流传感器，4.光照传感器，5.电源管理单元，6.三相电压互感器，7.三相电流互感器，8.显示器，9.无线通讯单元。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参照图1，本发明具体实施方式包括16位MSP430F247主控制器、霍尔电压传感器2、霍尔电流传感器3、太阳光照传感器4、电源管理单元5、三相电压互感器6、三相电流互感器7、显示器8、无线通讯单元9，光伏电站效率参数检测装置主要完成检测环境的光照强度、太阳能板输出侧的直流电压电流和三相并网逆变器输出的三相电压电流等信息的采集，通过上述传感器的采集，通过高精度运算放大器对小信号进行精密放大，再通过16位的AD芯片对其进行模拟-数字转换，之后主控制器将会收到采集上来的信号，主控制器将接收到的数据进行计算处理、打包，并存储重要信息，同时控制显示器、无线通信单元等。
霍尔电流传感器采用霍尔磁补偿原理制造，用于测量0.05~2000A直流、交流及脉冲电流，原边被测电流与副边输出电流电气隔离，输出信号真实的反映原边电流波形、并具有良好线性度。
霍尔电压传感器采用霍尔磁补偿原理制造，用于测量0.05~2000A直流、交流及脉冲电压，原边被测电压与副边输出电压电气隔离，输出信号真实的反映原边电压波形、并具有良好线性度。
光照传感器用于测量日照强度，该传感器输出0～20mV的模拟电压信号，经过多极放大后调制为0～2.5V的模拟信号。传给主控制器，通过计算分析算出当前状态下太阳能办的最佳发电效率。
无线通信单元采用主控制器内部自带的ESP8266，用于将接收到的信息传输至远程监控中心供技术人员参考，以便发现问题及时改正。
显示器把系统采集上来的各种电参数和主控制器分析计算的结果都显示在一块液晶屏上，以便更直观的了解系统工作状态。
本发明主要能够测量的参数有：光伏直流母线侧的直流电流和电压，通过这两个参数就能通过主控芯片就能计算出逆变器直流输入侧的输入功率。同时能够检测逆变器三相正弦输出段的三相电压电流的有效值和波形，经过主控芯片的计算，就能生成很多电参数，比如电压闪变，电流闪变，各次谐波含量。
电源管理系统由蓄电池、太阳能板和太阳能充放电电路组成，用于为各种天气和电气信息传感器主控单元和无线通信单元提供稳定的+5V,+15V及-15V电源。白天太阳能板产生的电，一部分并网，一小部分储存在蓄电池中，供整套系统夜间使用。由于系统没有其他电源可用只能从太阳能板汇流母线上采集，但是母线上面近1200V的高压并且是直流电。所以我们使用了一种基于高压IGBT（绝缘栅双极型场效应晶体管）的高频DC-DC直流隔离模板（5）。将母线上面的高压电通过IGBT进行高频逆变，逆变之后通过高频变压器，将其变压成电压较低的直流电，在通过DC-DC ZUCK斩波电路将正向电压转化为负压从+5V转为-15，为了保证更良好的可靠性，所以我们加入三相电侧的开关电源输入，就在光伏直流侧断电的时候就能维持供电。
无线通讯系统，ESP8266核心有16M的SPi缓存通过SPi总线可以和其他控制器、传感器相连接。他有两个UART双工串口，可以连接485控制器，可以和各种485器件进行通讯。并且可以和上位机进行通讯。他有一路I2C和I2S串行接口，能够同时收发IIC IIS串行信号。同时他也有一路的ADC可以监测外部电池电压。同时，他有8个GPIO接口，可以做普通io口使用，他通过26Mhz石英晶体振荡器作为它的运行时钟主控芯片的供电电压为3.3V可以通过电源管理，直接给它供电。
参照图2，系统运行流程，系统启动，部件自动进行初始化，接收霍尔电压传感器、霍尔电流传感器、光照传感器、三相电压互感器、三相电流互感器采集上来的电参数，发送给主控制器，主控制器计算太阳能板的发电效率，再通过无线通讯系统将数据传送给远程控制中心，这样技术人员在办公室就能检测每一块太阳能板的工作状态。
Claims (10)
1.一种光伏电站效率参数检测系统，其特征在于：包括主控制器、霍尔电压传感器、霍尔电流传感器、光照传感器、三相电压互感器、三相电流互感器、电源管理单元、无线通信单元、显示器，主控制器出口分别连接电源管理单元、光照传感器、无线通信单元、显示器，主控制器入口分别连接霍尔电压传感器、霍尔电流传感器、三相电压互感器、三相电流互感器，霍尔电压传感器与主控制器相连，用于测量直流、交流及脉冲电压，原边被测电压与副边输出电压电气隔离，输出信号真实的反映原边电压波形；霍尔电流传感器与主控制器相连，用于测量直流、交流及脉冲电流，原边被测电流与副边输出电流电气隔离，输出信号真实的反映原边电流波形；光照传感器连接主控制器，主控制器采集参数，给出当前光照条件下太阳能板发电效率，三相电压互感器用于采集输出端线路电压，实时反馈给主控制器，三相电流互感器用于采集输出端线路电流，实时反馈给主控制器，无线通信单元与主控制器相连，进行无线数据传输，显示器连接到主控制器，通过串行通讯驱动LCD。
2.根据权利要求1所述的光伏电站效率参数检测系统，其特征在于：所述的主控制器是TI公司的MSP430F107低功耗8位微控制器。
3.根据权利要求1所述的光伏电站效率参数检测系统，其特征在于：所述的霍尔电压传感器使用的是森社宇波模块的CHV-25P/1000V。
4.根据权利要求1所述的光伏电站效率参数检测系统，其特征在于：所述的霍尔电流传感器使用的是森社宇波模块的CHB-25NP/50A。
5.根据权利要求1所述的光伏电站效率参数检测系统，其特征在于：所述的光照传感器使用的是telesky的OPT101。
6.根据权利要求1所述的光伏电站效率参数检测系统，其特征在于：所述的电源管理单元使用的是锐高电子的LM2596S DC-DC可调降压模块。
7.根据权利要求1所述的光伏电站效率参数检测系统，其特征在于：所述的三相电压互感器使用的是西熔电器的JSZK-10F。
8.根据权利要求1所述的光伏电站效率参数检测系统，其特征在于：所述的三相电流互感器使用的是上海互感器厂的LMZJ1-0.2。
9.根据权利要求1所述的光伏电站效率参数检测系统，其特征在于：所述的显示器使用的是绘晶科技的12864COG-113.3/5V。
10.根据权利要求1所述的光伏电站效率参数检测系统，其特征在于：所述的无线通讯单元采用MSP430芯片，通过内置的WIFI ESP8266进行无线数据传输。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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