CN112379634A - 一种光伏电站的自动喷淋清洗控制系统及喷淋清洗阵列 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光伏电站的自动喷淋清洗控制系统，包括电源、电磁阀以及PLC控制箱，所述电磁阀通过供水管路连接，组成喷淋清洗阵列，所述PLC控制箱用于控制电磁阀的通断，使喷淋清洗自动轮巡喷淋；远程信号检测及控制。本发明的有益效果是：解决光伏电站组件长期覆尘污染导致发电量损失的情况，实现喷淋清洗装置根据天气、昼夜以及季节的变化来执行喷淋。

Description

一种光伏电站的自动喷淋清洗控制系统及喷淋清洗阵列
技术领域
本发明涉及光伏电站设备领域，特别是一种光伏电站的自动喷淋清洗控制系统及喷淋清洗阵列。
背景技术
在我国一些污染严重的地区的光伏发电站，特别是两淮采煤沉陷区国家领跑者基地项目地处人员聚集区腹地，周边煤矿、洗煤厂、砖厂等工矿企业众多，沿光伏区就有煤矿2座，另有三条县道自我站光伏厂区内穿过，导致扬尘尤其严重，因组件覆尘导致年损失超过220万元。而目前所采用的人工清洗或者传统的机器清洗，存在效率慢、价格高昂、安全风险高、及时性不够等诸多缺点。本发明可完全解决因组件覆尘造成的严重电量损失和经济损失。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的是提供一种光伏电站的自动喷淋清洗控制系统，满足对清洗频次、费用、时间、效率的要求。是通过如下技术方案实现的。
一种光伏电站的自动喷淋清洗控制系统，包括电源、电磁阀以及PLC控制箱，所述电磁阀通过供水管路连接，组成喷淋清洗阵列，所述PLC控制箱用于控制电磁阀的通断，使喷淋清洗自动轮巡喷淋；远程信号检测及控制。
所述PLC控制设置自动轮巡喷淋功能，轮巡频率、时间、方式调整。
在电磁阀之间设置压力传感器，PLC控制箱获取各压力传感器的数据，当其中一个压力传感器的数据异常时，判断该压力传感器所处的分支水管段电磁阀故障，自动切换至下一组电磁阀工作。
所述PLC控制箱与采用modbus TCP/IP与后台计算机通信，在后台计算机上能实现远程控制、状态监测、故障告警功能。
一种喷淋清洗阵列，包括自动喷淋清洗控制系统，自动喷淋清洗阵列包括若干纵向设置的供水管路和横向设置的分支水管段，管路和分支水管段通过三通接头连接构成覆盖光伏单元的阵列，在所述分支水管段的上游设置一个用于控制水流的电磁阀，多个喷头间距设置在分支水管段上。
每个供水管路上连接多个分支水管段，相邻的供水管段之间相互联通。
本发明的有益效果是：解决光伏电站组件长期覆尘污染导致发电量损失的情况，实现喷淋清洗装置的运行逻辑、系统保护、远程控制功能。
附图说明
图1是本发明实施例的喷淋阵列示意图。
图2是本发明实施例的喷淋支路示意图。
图3是本发明实施例的控制箱面板结构图。
图4是本发明实施例的控制箱电路原理图。
图5是本发明实施例的PLC控制板电路原理图。
图6是本发明实施例的PLC喷淋控制系统电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1～2所示，一种光伏电站的自动喷淋清洗控制系统，包括电源、电磁阀以及PLC控制箱，所述电磁阀通过供水管路连接，组成喷淋清洗阵列，所述PLC控制箱用于控制电磁阀的通断，使喷淋清洗自动轮巡喷淋；远程信号检测及控制。
所述PLC控制设置自动轮巡喷淋功能，轮巡频率、时间、方式调整。
轮巡喷淋是通过PLC控制电磁阀，分批、分段依次序开启和关闭电磁阀，是喷淋清洗过程是按一定区域依次清洗。
轮巡喷淋方法是：
步骤1、服务器获取天气情况；
步骤2、根据季节和天气情况，调用服务器存储的喷淋方案；
步骤3、根据喷淋方案向电磁阀发送指令。
在本发明具体实施例中，喷淋方案包括喷淋频率、喷淋时间。还考虑季节和昼夜因素。
在本发明实施例中，喷淋系统包括现场手动测试功能、半自动轮巡功能、全自动定时启停功能。
手动测试功能，在PLC控制箱上开启全区域内的电磁阀或部分区域内的电磁阀，开启清洗模式。
半自动轮巡功能，即轮巡喷淋。
全自动定时启停，在PLC控制箱设定每天的喷淋时间，定时清洗。
PLC控制箱设置定时清洗功能，定时向控制阀发送指令，在固定的时间段开启。开启电磁阀后，通过喷头向周围喷淋清洗水。
PLC控制箱设置轮巡喷淋，阵列内的电磁阀沿着一个方向依次开启。放置同时开启清洗造成的二次污染。
假如同时开启所有的电磁阀，喷头喷洒的水部分形成水雾漂浮在空中，在喷淋结束后，一部分水雾携带空中的灰尘落到光伏单元的面板上，形成2次污染。
PLC控制箱设定轮巡频率、时间，在天气好晴好，无风的情况下，轮巡频率降低，在在天气好晴好，有风的情况下，轮巡频率加大。在阴雨、雾霾天气，停止轮巡。
PLC控制箱设置轮巡喷淋，设置轮巡喷淋的方向，也可以根据风向改变轮巡喷淋的方向。
PLC控制箱设置轮巡时间，在早晚降低轮巡频率，在夜晚停止轮巡。
结合图1，喷头的清洗区域以喷头为圆心的一个圆形区域。相邻的喷头的清洗区域会局部重合。当一个电磁阀出现异常时，相邻的喷头也能清洗到该区域内的光伏单元。
喷淋阵列需要控制电路来实现。
如图3～4所示，图3是本系统的PLC控制箱面板结构图，PLC控制箱包括HMI(人机交互)，通过COM端口与PLC控制板通信连接，通过HMI(人机交互)可实现对整个系统的控制。PLC控制箱还包括数显表，数显表用于显示各压力传感器的数字。PLC控制箱还包括指示灯，KA1对应的指示灯是电源指示和运行指示灯，KA2对应的故障指示灯。
整个电路中，PLC设置有断路器QF2，用于关闭或开启整个电路。PLC控制箱与水泵M1之间还包括用于限制电流的限流保护器FR1，当电流过大时，FR1切断电源保护水泵。PLC控制箱在电磁阀之间的线路上设置另一个断路器QF1，当电磁阀故障时，用于切断控制箱和电磁阀电路。
如图5所示，图5中PLC控制箱内的PLC控制板型号是XD5E-24T-E，PLC控制板上包括若干COM通信端口和接线端子X1、X2…；Y1、Y2…。COM通信端子用于与HMI(人机交互)、数显表以及指示灯连接，接线端子用于与若干个电磁阀连接。
如图6所示，图6是整个系统的电路图，在图5的基础上，电磁阀YV1、YV2..与PLC控制板上的接线端子连接，每一个电磁阀与PLC控制板连接的线路上安装一个开关K，每个开关的序号与电磁阀的序号相对应，开关用于控制电磁阀的通断。当电磁阀出现故障时，开关用于关闭该电磁阀。
在电磁阀之间设置压力传感器，PLC控制箱获取各压力传感器的数据，当其中一个压力传感器的数据异常时，判断该压力传感器所处的分支水管段电磁阀故障，自动切换至下一组电磁阀工作。
在本发明实施例中，结合上述附图，PLC控制箱与采用modbus TCP/IP与后台计算机通信，在后台计算机上能实现远程控制、状态监测、故障告警功能。通过后台检测故障、轮巡喷淋，实现自动化的轮巡喷淋清洗。通过后台服务器可实现远程控制方面，能远程监测设备运行状态，接收告警信号。通过后台服务器对PLC控制箱发送控制指令，能远程控制设备的启停机、调整设备运行参数、状态复归等。
在本发明中，每个电磁阀所控制的一个分支水管段，每个分支水管段上除多个喷头外，还包括水压传感器。水压传感器在执行喷淋时，收集每个分支水管段的水压数据，通过PLC控制箱上传到后台服务器。当一个分支水管段的压力达到限值时，PLC控制箱关闭运行中的本分支，并自动切换至分支水管段，开启该分支水管段的电磁阀，并向后台发出告警。
在本发明的实施例中，配置避雷器，实现本系统的防雷保护。
在本发明的实施例中，电磁阀配备过流保护，当供电电流过大时，电磁阀启动过流保护，暂时关闭。电磁阀将故障结果反馈到PLC控制箱。PLC控制箱将故障电磁阀的位置以及故障类型发送到后台服务器。
获取水压传感器的数值，PLC控制箱对过压异常进行监控。
在本发明实施例中，可实现过电压、过电流、电气接地、防雷保护。PLC控制箱监控管道压力、电磁阀流量等数据，并传送到后台服务器，后台服务器根据压力数据的异常确定异常区域，提醒管理人员。如有必要并将异常信息通知到光伏电站的服务器。
如图1所示，一种喷淋清洗阵列，包括自动喷淋清洗控制系统，自动喷淋清洗阵列包括若干纵向设置的供水管路和横向设置的分支水管段，管路和分支水管段通过三通接头连接构成覆盖光伏单元的阵列，在所述分支水管段的上游设置一个用于控制水流的电磁阀，多个喷头间距设置在分支水管段上。
如图2所示，每个供水管路上连接多个分支水管段，相邻的供水管段之间相互联通。
本发明的方案与传统清洗方式效率低、价格高，本系统投入运行后，清洗成本仅为传统清洗的8.75％，且时效性强，6小时即可完成一次100MW电站的清洗工作，而人工清洗完成100MW光伏电站所需的时间基本超过20天。
自动清洗系统每MW安装成本约为20000元/MW,设计寿命25年，投入运行后，每次清洗仅需消耗13kW.h电力，成本为5元/MW/次，按每天清洗一次来看，每年清洗成本为1825元/MW，25年总的安装、运行成本为65625元/MW。而人工清洗或传统的机器清洗一次的成本约为3000元/MW/次，且时效性不强，清洗时需要投入大量的管理成本，按每年清洗10次来计算，年清洗成本约为30000元/MW,25年清洗总成本为75万元/MW。安装本系统后，25年预计总的清洗费用降低了91.25％
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种光伏电站的自动喷淋清洗控制系统，包括电源、电磁阀以及PLC控制箱，其特征在于，所述电磁阀通过供水管路连接，组成喷淋清洗阵列，所述PLC控制箱用于控制电磁阀的通断，使喷淋清洗自动轮巡喷淋；远程信号检测及控制。
2.根据权利要求1所述的自动喷淋清洗控制系统，其特征在于，所述PLC控制设置自动轮巡喷淋功能，轮巡频率、时间、方式调整。
3.根据权利要求1所述的自动喷淋清洗控制系统，其特征在于，在电磁阀之间设置压力传感器，PLC控制箱获取各压力传感器的数据，当其中一个压力传感器的数据异常时，判断该压力传感器所处的分支水管段电磁阀故障，自动切换至下一组电磁阀工作。
4.根据权利要求1所述的自动喷淋清洗控制系统，其特征在于，所述PLC控制箱与采用modbus TCP/IP与后台计算机通信，在后台计算机上能实现远程控制、状态监测、故障告警功能。
5.一种喷淋清洗阵列，其特征在于，包括如权利要求1～4所述的自动喷淋清洗控制系统，喷淋清洗阵列包括若干纵向设置的供水管路和横向设置的分支水管段，管路和分支水管段通过三通接头连接构成覆盖光伏单元的阵列，在所述分支水管段的上游设置一个用于控制水流的电磁阀，多个喷头间距设置在分支水管段上。
6.根据权利要求5所述的喷淋清洗阵列，其特征在于，每个供水管路上连接多个分支水管段，相邻的供水管段之间相互联通。
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