CN109510594B - 一种户外高精度光伏电站检测及标定的测试设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种户外高精度光伏电站检测及标定的测试设备，标准光伏发电效率测试组件安装在待测光伏发电站；测试设备从机与标准光伏发电效率测试组件相连，在光伏发电站与逆变器直流侧之间连接直流变送器一和直流变送器二；在逆变器交流侧与光伏电站配电装置之间连接交流变送器一和交流变送器二；测试设备主机用于通过从机获取标准光伏发电效率测试组件测试数据参数；还通过交流变送器以及直流变送器获取光伏发电站直流侧端口及交流侧端口的数据信息，计算得出电站数据参数，分析光伏发电站的当前状态。能够快速了解发电站待测光伏发电板的发电能力，对光伏发电站发电效率进行系统性的评估。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电领域，尤其涉及一种户外高精度光伏电站检测及标定的测试设备。
背景技术
目前光伏市场庞大，而且光伏技术发展较为迅速，经常能够开发出质量更好和性能完善的光伏发电产品，光伏发电产品发电能力是判定光伏发电产品性能的其中一个重要指标，是决定光伏发电产品在实际发电站运用中能否得到认可的重要因素。目前通过对光伏发电产品发电能力的测试，可以获取到光伏发电产品发电效率。比如对光伏发电产品的功率测试、发电量测试等，可以获取到光伏发电产品的电性能数据，以供对发电效率的参考。
对于新安装电站及安装几年电站有的发电量多有的发电量少，质量没有可量化的指标来说明，产生不必要的纠纷与诉讼，无法规范太阳能组件市场、拒绝以次充好扰乱光伏市场现象。
目前有些对比文件已经公开了对光伏组件发电量的测试方式，比CN201721277383.2一种光伏组件发电量模拟测试装置，其公开了光伏组件、光源置于所述箱体内，所述光源的光照辐照在所述光伏组件的全部受光面上，所述温控装置设置在所述箱体上对所述箱体内进行温度调控，所述逆变器与所述光伏组件连接，采集电性能数据，所述计算机与所述逆变器连接，接收电性能数据并运算。
该文件虽然公开了对光伏组件发电量的测试方式，但是测试过程仅仅是依靠逆变器来进行测试获取数据，测试过程数据准确性较差，难以对测试数据做对比或比较。无法获取到当前发电环境下，标准发电效率的状态，仅仅是获取组件板当前被测试的数据。而无法对新安装电站或安装运行几年电站后的电站做综合的评价测试。如何实现准确，快速的实现光伏发电站发电效率测试是当前亟待解决的技术问题。
发明内容
为了弥补上述现有技术中的不足，本发明提供一种户外高精度光伏电站检测及标定的测试设备，包括：标准光伏发电效率测试组件，多个交流变送器，多个直流变送器，测试设备主机以及测试设备从机；
测试设备主机通过无线通信方式分别与测试设备从机，每个交流变送器，以及每个直流变送器通信连接；
标准光伏发电效率测试组件安装在待测光伏发电站，使标准光伏发电效率测试组件与光伏发电站的待测光伏发电组件保持相同光照条件及温度条件；
测试设备从机与标准光伏发电效率测试组件相连，在光伏发电站与逆变器直流侧之间连接直流变送器一和直流变送器二；在逆变器交流侧与光伏电站配电装置之间连接交流变送器一和交流变送器二；
测试设备主机用于通过从机获取标准光伏发电效率测试组件测试数据参数；还通过交流变送器以及直流变送器获取光伏发电站直流侧端口及交流侧端口的数据信息，计算得出电站数据参数，分析光伏发电站的当前状态。
优选地，测试设备主机配置有高精度瞬时无线传输电参数对比平台；
测试设备主机还用于获取分析发电站光伏发电板的发电效率测试指令；
将标准光伏发电效率测试组件作为测试标准参数与发电站待测光伏发电板的实际参数进行分析处理，
通过
由高精度瞬时无线传输电参数对比平台测出发电站的实际交流输出功率P交实；
根据公式得出发电站实际交流输出功率P交标与预设值对比。
优选地，测试设备主机还用于获取分析发电站光伏发电板的发电效率测试指令；
将标准光伏发电效率测试组件作为测试标准参数与发电站待测光伏发电板的实际参数进行分析处理，
通过
配合高精度瞬时无线传输电参数对比平台所测数据，计算得出发电站的交流输出功率P交标。
优选地，测试设备主机还用于在同一天内，每经过一预设时长，将标准光伏发电效率测试组件作为测试标准参数与发电站光伏发电板的实际参数进行分析处理一次，达到预设的分析处理次数后，计算平均值，通过公式一或公式二得出测试最终值。
优选地，测试设备主机还用于在同一天内，每经过一预设时长，将标准光伏发电效率测试组件在发电站的四角及中心位置，测量出的发电站标准交流输出功率，达到预设的分析处理次数后，计算平均值，通过公式一或公式二得出测试最终值。
优选地，测试设备主机还用于配置
P交实＝(P直实—I2直实X R直实)Xε实—I2交实X R交实 ①
P交标＝(P直标—I2直标X R直标)Xε标—I2交标X R交标 ②
P直标＝P直实X K(T)X G比 ③
P直标板＝P直实板X K(T)X G比 ④
K(T)组≈K(T)电＝K(T) ⑤
由①得出：
P交实+I2交实X R交实＝(P直实—I2直实X R直实)Xε实
由②得出：
P交标+I2交标X R交标＝(P直标—I2直标X R直标)Xε标
优选地，直流变送器包括：直流侧电压电流采集模块，直流AD转换模块，直流单片机以及直流无线通信模块；
直流侧电压电流采集模块通过直流AD转换模块与直流单片机连接；
直流侧电压电流采集模块用于采集光伏发电站与逆变器直流侧之间的直流电压值和直流电流值；
直流AD转换模块用于将直流侧电压电流采集模块采集的直流电压值和直流电流值转换成数字量，并传输至直流单片机；直流单片机通过直流无线通信模块将直流电压值的数字量和直流电流值的数字量传输至测试设备主机。
优选地，交流变送器包括：交流侧电压电流采集模块，交流AD转换模块，交流单片机以及交流无线通信模块；
交流侧电压电流采集模块通过交流AD转换模块与交流单片机连接；
交流侧电压电流采集模块用于采集逆变器交流侧与光伏电站配电装置之间的交流电压值和交流电流值；
交流AD转换模块用于将交流侧电压电流采集模块采集的交流电压值和交流电流值转换成数字量，并传输至交流单片机；交流单片机通过交流无线通信模块将交流电压值的数字量和交流电流值的数字量传输至测试设备主机。
优选地，直流侧电压电流采集模块包括：电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电容C1，保险丝F1，保险丝F2；
电阻R1第一端，电阻R2第一端，电容C1第一端，直流侧电压电流采集模块负极输入端分别接地；
电阻R1第二端，电阻R3第一端以及保险丝F1第一端共同连接；保险丝F1第二端接直流侧电压电流采集模块输出端一；
电阻R2第二端，保险丝F2第一端，电阻R4第一端共同连接；保险丝F2第二端接直流侧电压电流采集模块输出端二；
电阻R3第二端，电阻R5第一端，直流侧电压电流采集模块3正极输入端共同连接；
电阻R5第二端，电阻R4第二端，电容C1第二端共同连接；
电阻R3和电阻R4起到了分压作用；电阻R1，电阻R2，电容C1起到了滤波作用。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明对安装运行几年电站后的电站可以实现对实际发电数据进行比对测试，得出基于在实际安装环境内实际发电数据。在测试前预先配置标准光伏发电效率测试组件，将标准光伏发电效率测试组件安装到测试环境中，使标准光伏发电效率测试组件与被测的光伏电站组件具有相同的使用环境，同时同步做测试，实现了做综合的评价测试。
标准光伏发电效率测试组件与被测待测光伏发电板在同一使用环境，同时同步进行工作，可以实时获取到测试数据，可以基于使用需要得到相应的测试数据。
系统能够快速了解发电站待测光伏发电板的发电能力，对光伏发电站发电效率进行系统性的评估。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为户外高精度光伏电站检测及标定的测试设备示意图。
图2为户外高精度光伏电站检测及标定的测试设备实施例示意图。
图3为直流侧电压电流采集模块电路图。
具体实施方式
本发明提供一种户外高精度光伏电站检测及标定的测试设备，如图1至3所示，包括：标准光伏发电效率测试组件1，多个交流变送器，多个直流变送器，测试设备主机8以及测试设备从机5；
标准光伏发电效率测试组件1与光伏发电站2连接；光伏发电站2配置有逆变器3和光伏电站配置装置4。
测试设备主机8通过无线通信方式分别与测试设备从机5，每个交流变送器7，以及每个直流变送器6通信连接；
标准光伏发电效率测试组件1安装在待测光伏发电站2，使标准光伏发电效率测试组件1与光伏发电站2的待测光伏发电组件保持相同光照条件及温度条件；
测试设备从机5与标准光伏发电效率测试组件1相连，在光伏发电站2与逆变器3直流侧之间连接直流变送器一6和直流变送器二9；在逆变器3交流侧与光伏电站配电装置4之间连接交流变送器一7和交流变送器二11；
测试设备主机8用于通过从机获取标准光伏发电效率测试组件测试数据参数；还通过交流变送器、直流变送器获取光伏发电站直流侧端口及交流侧端口的数据信息，自动计算得出电站数据参数，分析光伏发电站的当前状态。
本发明中，测试设备主机配置有高精度瞬时无线传输电参数对比平台；
测试设备主机1还用于获取分析发电站光伏发电板的发电效率测试指令；
将标准光伏发电效率测试组件作为测试标准参数与发电站待测光伏发电板的实际参数进行分析处理，
通过
高精度瞬时无线传输电参数对比平台测出发电站的实际交流输出功率P交实；根据公式得出发电站实际交流输出功率P交标与预设值对比。
测试设备主机还用于获取分析发电站光伏发电板的发电效率测试指令；
将标准光伏发电效率测试组件作为测试标准参数与发电站待测光伏发电板的实际参数进行分析处理，
通过
配合高精度瞬时无线传输电参数对比平台所测数据，计算得出发电站的交流输出功率P交标。
其中，测试设备主机还用于在同一天内，每经过一预设时长，将标准光伏发电效率测试组件作为测试标准参数与发电站光伏发电板的实际参数进行分析处理一次，达到预设的分析处理次数后，计算平均值，通过公式一或公式二得出测试最终值；
测试设备主机还用于在同一天内，每经过一预设时长，将标准光伏发电效率测试组件在发电站的四角及中心位置，测量出的发电站标准交流输出功率，达到预设的分析处理次数后，计算平均值，通过公式一或公式二得出测试最终值。
需要进一步说明的是，测试设备主机还用于配置
P交实＝(P直实—I2直实X R直实)Xε实—I2交实X R交实 ①
P交标＝(P直标—I2直标X R直标)Xε标—I2交标X R交标 ②
P直标＝P直实X K(T)X G比 ③
P直标板＝P直实板X K(T)X G比 ④
K(T)组≈K(T)电＝K(T) ⑤
由①得出：
P交实+I2交实X R交实＝(P直实—I2直实X R直实)Xε实
由②得出：
P交标+I2交标X R交标＝(P直标—I2直标X R直标)Xε标
由(1)/(2)及③、④得：
由于ε标、ε实为标量值，ε标≈ε实900W/m2
I交标>＝I900W/m2＝I交实900W/m2P交标/(I2直标X R直标)>>500
|ε实900W/m2—ε标|<1％P交标/(I2交标X R交标)>>500
上述均为小值所以有
P交实从高精度瞬时无线传输电参数对比平台得出，其中公式(3)为精确测量得出电站实际功率容量公式，公式(4)为快速得出电站实际功率容量公式，公式(4)为公式(3)的快速计算版，两者结果相差甚微，均可用来检测电站质量。
本发明测试实例：对于光伏电站从光强大于500w/m。开始，每隔1小时，通过检测一次电站标准输出功率。测量时将标样板在电站的四角及中心位置，将测量出的电站标准交流输出功率进行取平均。最后将一天的各个小时的测量值，取平均。最终得出电站标准交流输出功率P交实。同时利用快速标定方法，采取相同的检测手法，同样利用该电站进行标定最终得出电站标准交流输出功率P交标。多次测量，验证方法重复性。并测量多个电站。
此发明对于光伏市场的规范具有历史性的推动作用及导向作用，开创并建立了新的方法使得光伏组件质量达到量化的可视化效果。使行业有章可循有理可依。经过测试，可以给客户提供电站发电能力的参考数据，有利于清洁能源的发展。从电能利用效率上提高太阳能利用率，加快光伏发电的推广。
标准光伏发电效率测试组件与被测待测光伏发电板在同一使用环境，同时同步进行工作，可以实时获取到测试数据，可以基于使用需要得到相应的测试数据。
本发明能够快速了解与发电站待测光伏发电板的发电能力，对光伏发电站发电效率进行系统性的评估。
本发明中光伏发电效率数据信息可以包括：发电功率、发电量等数据，实现对发电站以及光伏发电板发电能力的测试。
本发明设备可以实现对新安装电站的光伏发电组件基于标定发电数据与实际发电数据进行比对测试，得出基于在实际安装环境内电站的实际发电数据及实际标定功率。
对安装运行几年电站后的电站可以实现对实际发电数据进行比对测试，得出基于在实际安装环境内实际发电数据。在测试前预先配置标准光伏发电效率测试组件，将标准光伏发电效率测试组件安装到测试环境中，使标准光伏发电效率测试组件与待测的光伏电站组件具有相同的使用环境，同时同步做测试，实现了做综合的评价测试。
本发明中涉及的参数具体含义包括：
1)K(T)组为组件温度修正系数；
2)K(T)电为电站温度修正系数；
3)G比为实际可用光照与标准AM1.5、1000W/m2、25℃下光照之比；
4)ε实为实际工况下逆变器输出与输入功率之比；
5)ε标为标准AM1.5、1000W/m2、25℃工况下逆变器输入与输出功率之比；
6)I直实为实际工况下电站直流侧电流；
7)I直标为标准AM1.5、1000W/m2、25℃工况下电站直流侧电流；
8)I交实为实际工况下电站直流侧电流；
9)I交标为标准AM1.5、1000W/m2、25℃工况下电站直流侧电流；
10)R直实为实际工况下电站直流侧电阻；
11)R直标为标准AM1.5、1000W/m2、25℃工况下电站直流侧电阻；
12)R交实为实际工况下电站交流侧电阻；
13)R交标为标准AM1.5、1000W/m2、25℃工况下电站交流侧电阻；
14)P交实为实际工况下电站并网功率；
15)P交标为标准AM1.5、1000W/m2、25℃工况下电站并网功率；
16)P直实为实际工况下电站直流侧发电功率；
17)P直标为标准AM1.5、1000W/m2、25℃工况下电站直流侧发电功率；
18)P直实板为标准组件(经过大型实验室设备标定的标准板)的实测功率；
19)P直标板为标准组件(经过大型实验室设备标定的标准板)的标定功率；
其中可以基于P直实板，P直标板以及P交实来计算P交标。也可以基于P直实板，P直标板以及P交标来计算P交实。
或，得出发电站的标准交流输出功率P交标。
本发明中，直流变送器包括：直流侧电压电流采集模块24，直流AD转换模块23，直流单片机22以及直流无线通信模块21；
直流侧电压电流采集模块24通过直流AD转换模块23与直流单片机22连接；
直流侧电压电流采集模块24用于采集光伏发电站与逆变器直流侧之间的直流电压值和直流电流值；
直流AD转换模块23用于将直流侧电压电流采集模块采集的直流电压值和直流电流值转换成数字量，并传输至直流单片机22；直流单片机22通过直流无线通信模块21将直流电压值的数字量和直流电流值的数字量传输至测试设备主机8。
直流侧电压电流采集模块24对测量光伏电站输出的直流电的电压电流，进行变压，把大电压、大电流变为小电压、小电流并通过直流AD转换模块23传输给直流单片机22，通过直流单片机22通过直流无线通信模块21发送至测试设备主机8。直流无线通信模块21可以采用433M无线模块发送给测试设备主机8。直流电采集是利用电阻分压计算原理。
本发明中，交流变送器包括：交流侧电压电流采集模块34，交流AD转换模块33，交流单片机32以及交流无线通信模块31；
交流侧电压电流采集模块34通过交流AD转换模块33与交流单片机32连接；
交流侧电压电流采集模块34用于采集逆变器交流侧与光伏电站配电装置之间的交流电压值和交流电流值；
交流AD转换模块33用于将交流侧电压电流采集模块采集的交流电压值和交流电流值转换成数字量，并传输至交流单片机32；交流单片机32通过交流无线通信模块31将交流电压值的数字量和交流电流值的数字量传输至测试设备主机8。
交流侧电压电流采集模块34把大电压、大电流变为小电压、小电流并通过交流AD转换模块33传输至交流单片机32。交流单片机32通过交流无线通信模块31发送至测试设备主机8。
交流和直流的区别在于：一般电站内的逆变器输出的交流电大多为三相电，需要分别测量三相电压电流，交流电采集是利用互感器来实现，分别使用电流互感器和电压互感器。
单片机可以采用STM32F103RCT6。
本发明中，直流侧电压电流采集模块包括：电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电容C1，保险丝F1，保险丝F2；
电阻R1第一端，电阻R2第一端，电容C1第一端，直流侧电压电流采集模块负极输入端分别接地；
电阻R1第二端，电阻R3第一端以及保险丝F1第一端共同连接；保险丝F1第二端接直流侧电压电流采集模块输出端一；
电阻R2第二端，保险丝F2第一端，电阻R4第一端共同连接；保险丝F2第二端接直流侧电压电流采集模块输出端二；
电阻R3第二端，电阻R5第一端，直流侧电压电流采集模块3正极输入端共同连接；
电阻R5第二端，电阻R4第二端，电容C1第二端共同连接；
电阻R3和电阻R4起到了分压作用；电阻R1，电阻R2，电容C1起到了滤波作用。
测试设备可以具备硬件，软件，固件或它们的任何组合。所述的各种特征为模块，单元或组件可以一起实现在集成逻辑装置或分开作为离散的但可互操作的逻辑器件或其他硬件设备。在一些情况下，电子电路的各种特征可以被实现为一个或多个集成电路器件，诸如集成电路芯片或芯片组。
如果在硬件中实现，本发明涉及一种装置，例如可以作为处理器或者集成电路装置，诸如集成电路芯片或芯片组。可替换地或附加地，如果软件或固件中实现，所述技术可实现至少部分地由计算机可读的数据存储介质，包括指令，当执行时，使处理器执行一个或更多的上述方法。例如，计算机可读的数据存储介质可以存储诸如由处理器执行的指令。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (3)
1.一种户外高精度光伏电站检测及标定的测试设备，其特征在于，包括：标准光伏发电效率测试组件，多个交流变送器，多个直流变送器，测试设备主机以及测试设备从机；
测试设备主机通过无线通信方式分别与测试设备从机，每个交流变送器，以及每个直流变送器通信连接；
标准光伏发电效率测试组件安装在待测光伏发电站，使标准光伏发电效率测试组件与光伏发电站的待测光伏发电组件保持相同光照条件及温度条件；
测试设备从机与标准光伏发电效率测试组件相连，在光伏发电站与逆变器直流侧之间连接直流变送器一和直流变送器二；在逆变器交流侧与光伏电站配电装置之间连接交流变送器一和交流变送器二；
测试设备主机用于通过从机获取标准光伏发电效率测试组件测试数据参数；还通过交流变送器以及直流变送器获取光伏发电站直流侧端口及交流侧端口的数据信息，计算得出电站数据参数，分析光伏发电站的当前状态；
直流变送器包括：直流侧电压电流采集模块，直流AD转换模块，直流单片机以及直流无线通信模块；
直流侧电压电流采集模块通过直流AD转换模块与直流单片机连接；
直流侧电压电流采集模块用于采集光伏发电站与逆变器直流侧之间的直流电压值和直流电流值；
直流AD转换模块用于将直流侧电压电流采集模块采集的直流电压值和直流电流值转换成数字量，并传输至直流单片机；直流单片机通过直流无线通信模块将直流电压值的数字量和直流电流值的数字量传输至测试设备主机；
直流侧电压电流采集模块包括：电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电容C1，保险丝F1，保险丝F2；
电阻R1第一端，电阻R2第一端，电容C1第一端，直流侧电压电流采集模块负极输入端分别接地；
电阻R1第二端，电阻R3第一端以及保险丝F1第一端共同连接；保险丝F1第二端接直流侧电压电流采集模块输出端一；
电阻R2第二端，保险丝F2第一端，电阻R4第一端共同连接；保险丝F2第二端接直流侧电压电流采集模块输出端二；
电阻R3第二端，电阻R5第一端，直流侧电压电流采集模块3正极输入端共同连接；
电阻R5第二端，电阻R4第二端，电容C1第二端共同连接；
电阻R3和电阻R4起到了分压作用；电阻R1，电阻R2，电容C1起到了滤波作用；
测试设备主机配置有高精度瞬时无线传输电参数对比平台；
测试设备主机还用于获取分析发电站光伏发电板的发电效率测试指令；
将标准光伏发电效率测试组件作为测试标准参数与发电站待测光伏发电板的实际参数进行分析处理，
通过
由高精度瞬时无线传输电参数对比平台测出发电站的实际交流输出功率P交实；
根据公式得出发电站实际交流输出功率P交标与预设值对比；
测试设备主机还用于获取分析发电站光伏发电板的发电效率测试指令；
将标准光伏发电效率测试组件作为测试标准参数与发电站待测光伏发电板的实际参数进行分析处理，
通过
配合高精度瞬时无线传输电参数对比平台所测数据，计算得出发电站的交流输出功率P交标；
测试设备主机还用于在同一天内，每经过一预设时长，将标准光伏发电效率测试组件作为测试标准参数与发电站光伏发电板的实际参数进行分析处理一次，达到预设的分析处理次数后，计算平均值，通过公式一或公式二得出测试最终值；
测试设备主机还用于配置
P交实＝(P直实—I2直实X R直实)Xε实—I2交实X R交实 ①
P交标＝(P直标—I2直标X R直标)Xε标—I2交标X R交标 ②
P直标＝P直实X K(T)X G比 ③
P直标板＝P直实板X K(T)X G比 ④
K(T)组≈K(T)电＝K(T) ⑤
由①得出：
P交实+I2交实X R交实＝(P直实—I2直实X R直实)Xε实
由②得出：
P交标+I2交标X R交标＝(P直标—I2直标X R直标)Xε标
2.根据权利要求1所述的户外高精度光伏电站检测及标定的测试设备，其特征在于，
测试设备主机还用于在同一天内，每经过一预设时长，将标准光伏发电效率测试组件在发电站的四角及中心位置，测量出的发电站标准交流输出功率，达到预设的分析处理次数后，计算平均值，通过公式一或公式二得出测试最终值。
3.根据权利要求1所述的户外高精度光伏电站检测及标定的测试设备，其特征在于，
交流变送器包括：交流侧电压电流采集模块，交流AD转换模块，交流单片机以及交流无线通信模块；
交流侧电压电流采集模块通过交流AD转换模块与交流单片机连接；
交流侧电压电流采集模块用于采集逆变器交流侧与光伏电站配电装置之间的交流电压值和交流电流值；
交流AD转换模块用于将交流侧电压电流采集模块采集的交流电压值和交流电流值转换成数字量，并传输至交流单片机；交流单片机通过交流无线通信模块将交流电压值的数字量和交流电流值的数字量传输至测试设备主机。
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