CN113346841A - 一种分布式光伏配网监控系统 - Google Patents

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邓红成
李愷
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邹念佐
罗海荣
何雅慧
赵雁强
张威
程灵希
洪逾轮
胡秋航
袁红艳
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Abstract

本发明属于电力配网技术领域，公开了一种分布式光伏配网监控系统，包括服务器、光伏阵列以及安装在光伏阵列处的环境监测传感器，光伏阵列通过逆变器与汇流箱相连，汇流箱依次连接配电柜和电网；服务器和数据采集器通讯连接，数据采集器分别与环境监测传感器、逆变器、汇流箱和配电柜电性连接。本发明所提供的一种分布式光伏配网监控系统，对光伏阵列环境情况、实时发电量、电压、频率、电流等数据参数进行监控，实时监测光伏电站的运行状态。当运行异常时，通过服务器进行故障报警，使用户及时发现问题。为光伏电站提供优质的运维管理，为用户提供可靠的电站数据及相应的运维服务及技术支持，提高光伏发电系统的稳定性和可靠性。

Description

一种分布式光伏配网监控系统
技术领域
本发明属于电力配网技术领域，具体涉及一种分布式光伏配网监控系统。
背景技术
太阳能作为一种新兴的清洁能源，越来越受到国家的重视，分布式光伏电站如今开始兴起，它充分利用的闲置的屋顶、楼顶、厂房顶、农业大棚等。而且低压并网，安全又可靠。但分布式光伏电站普遍缺少监控系统，不仅无法对电站数据分析和维护，而且当电站发生故障时无法得到及时处理；同时现有的光伏跟踪装置，结构复杂，安装困难，影响发电效率。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明目的在于提供一种分布式光伏配网监控系统。
本发明所采用的技术方案为：
一种分布式光伏配网监控系统，包括服务器、光伏阵列以及安装在光伏阵列处的环境监测传感器，光伏阵列通过逆变器与汇流箱相连，汇流箱依次连接配电柜和电网；服务器和数据采集器通讯连接，数据采集器分别与环境监测传感器、逆变器、汇流箱和配电柜电性连接。
优选地，所述光伏阵列包括底架、立柱、第一连接条、第二连接条、转轴和光伏板，立柱呈行列排布活动安装在底架上，每行的多个立柱上固定连接一根第一连接条，至少一列的多个立柱上活动连接一根第二连接条，第二连接条与底架平行；位于最侧边上的一列立柱的端部上均设有第一轴承，第一轴承的一端与传动轴相连，传动轴与从动同步带轮相连，第一轴承的另一端与套筒相连，套筒的内壁设有齿轮槽；其余列的立柱的端部可拆卸的设有第二轴承，第二轴承上也设有套筒；转轴的一端设有与齿轮槽匹配的第一齿轮；转轴安装在第一轴承和与第一轴承相邻的第二轴承之间，以及安装在相邻的两个第二轴承之间；位于最侧边上的一列立柱中最外侧的立柱上安装有同轴设置的主动同步带轮和传动同步带轮，该列立柱中另一最外侧的立柱上安装有导动同步带轮，从动同步带轮、导动同步带轮和主动同步带轮上绕设有第一同步带；底架上安装有与服务器通讯连接的电机，电机与传动同步带轮通过第二同步带相连，光伏板安装在转轴上可随着转轴转动。
优选地，第一轴承和第二轴承之间的转轴的一端与第二轴承相连，另一端上的第一齿轮与第一轴承上的套筒啮合；相邻的两个第二轴承之间的转轴的一端与其中一个第二轴承相连，另一端与另一个第二轴承上的套筒啮合。
优选地，从动同步带轮、导动同步带轮和主动同步带轮上绕设的第一同步带为平行四边形结构，且平行四边形结构的竖边与立柱平行，平行四边形结构的横边与第二连接条平行。
优选地，所述第二轴承的外圆周上设有定位盲孔，立柱的端部上设有锁紧螺丝，锁紧螺丝的端部插设在定位盲孔内。
优选地，所述底架上设有用于锁定立柱使得立柱保持竖直状态的定位杆，定位杆的一端与立柱通过螺栓可拆卸相连，另一端与底架转动连接。
优选地，所述电机为抱闸电机；电机可移动的安装在底架上。
优选地，至少一块光伏板上安装有光强度传感器。
优选地，所述环境监测传感器包括光强度传感器、温度传感器和湿度传感器。
所述配电柜和电网之间设有变压器，数据采集器与变压器电性连接。
本发明的有益效果为：
1.本发明所提供的一种分布式光伏配网监控系统，对光伏阵列环境情况、实时发电量、电压、频率、电流等数据参数进行监控，实时监测光伏电站的运行状态。当运行异常时，通过服务器进行故障报警，使用户及时发现问题。为光伏电站提供优质的运维管理，为用户提供可靠的电站数据及相应的运维服务及技术支持，提高光伏发电系统的稳定性和可靠性。
2.本发明所提供的光伏阵列通过电机转动带动主动同步带轮和传动同步带轮转动，第一同步带带动从动同步带轮转动，从而使得转轴带动所有光伏板朝向光照强度高的方向同步转动，更充分地接收太阳能，从而提高发电效率。
附图说明
图1是本发明分布式光伏配网监控系统的原理框图。
图2是本发明呈行列排布的立柱的示意图。
图3是本发明位于最侧边上的一列立柱的示意图。
图4是本发明立柱转动示意图。
图5是本发明第一行立柱的示意图。
图6是图5中A部分的放大图。
图7是图5中B部分的放大图。
图8是图5中C部分的放大图。
图9是本发明第二轴承的锁定状态示意图。
图中：1-底架；2-立柱；3-第一连接条；4-第二连接条；5-转轴；6-光伏板；7-第一轴承；8-传动轴；9-从动同步带轮；10-套筒；11-第二轴承；12-第一齿轮；13-主动同步带轮；14-传动同步带轮；15-导动同步带轮；16-第一同步带；17-电机；18-第二同步带；19-锁紧螺丝；20-定位杆。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义以及实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步的说明。
如图1至图9所示，本实施例的一种分布式光伏配网监控系统，包括服务器和多个光伏阵列，每个光伏阵列均通过逆变器与汇流箱相连，汇流箱依次连接配电柜、变压器和电网；服务器和数据采集器通讯连接，数据采集器分别与环境监测传感器、逆变器、汇流箱、配电柜和变压器电性连接。
光伏阵列用于将光能转化为电能；逆变模块用于将光伏阵列送入的直流电变换为交流电；汇流箱用于将光伏阵列串列并联后汇流，保证光伏阵列有序连接和汇流功能的接线。环境监测传感器包括光强度传感器、温度传感器和湿度传感器。环境监测传感器用于监测光伏阵列所在地的光照强度、气温和湿度信息，并将数据网络传送给数据采集器。同时数据采集器用于将逆变器、汇流箱、配电柜和变压器的数据，收集起来，并将数据网络传送给服务器，服务器用于远程监控和查询光伏电站信息，及光伏电站运行异常报警。
光伏阵列包括底架1、立柱2、第一连接条3、第二连接条4、转轴5和光伏板6、第一轴承7、传动轴8、从动同步带轮9、套筒10、第二轴承11、第一齿轮12、主动同步带轮13、传动同步带轮14、导动同步带轮15、第一同步带16、电机17和第二同步带18。
如图2所示，立柱2呈行列排布可转动的安装在底架1上，在本实施例中，立柱2为三行三列，其中图2中所示的横向为行的方向，每行的三根立柱2上固定连接一根第一连接条3，图2中最右边一列的三根立柱2上连接一根第二连接条4，第二连接条4与这三根立柱2均为可转动连接，每根立柱2的下端与底架1位转动连接；第二连接条4与底架1平行，从而最右边一列的三根立柱2、第二连接条4和底架1构成一个可以变形转动的多个平行四边形结构，加上第一连接条3将每行的立柱2相连，因此当平行四边形结构变形转动时，每一列的立柱2均会同步转动。
图2中最右边一列的三根立柱2的端部内部均设有第一轴承7，第一轴承7的内圈的一端与传动轴8固定相连，传动轴8与从动同步带轮9固定相连，第一轴承7的内圈的另一端与套筒10固定相连，套筒10的内壁设有齿轮槽。其余列的立柱2的端部可拆卸的安装有第二轴承11，第二轴承11的内圈上也固定设有套筒10；转轴5的一端与第一齿轮12固定连接；第一齿轮12与齿轮槽匹配，将第一齿轮12伸入套筒10后，第一齿轮12与齿轮槽啮合，从而第一齿轮12和套筒10可以同步转动。
每一列的立柱2之间均安装有转轴5。具体的，如图2所示，最右边一列的立柱2上安装的第一轴承7与中间一列的立柱2上安装的第二轴承11之间一一对应的安装有转轴5，转轴5的一端与第二轴承11的内圈通过键固定连接，另一端上的第一齿轮12与第一轴承7上的套筒10啮合。
中间一列的立柱2上安装的第二轴承11和最左边一列的立柱2上安装的第二轴承11之间一一对应的安装有转轴5，转轴5的一端与最左边一列的立柱2上安装的第二轴承11的内圈通过键固定连接，另一端上的第一齿轮12与中间一列的立柱2上安装的第二轴承11的套筒10啮合。
通过上述连接方式，当从动同步带轮9转动后，带动转轴5和第一轴承7的内圈转动，从而带动转轴5转动，转轴5通过第二轴承11将转动传递到其余的转轴上。
最右边一列的立柱2中最下方的立柱2上安装有同轴设置的主动同步带轮13和传动同步带轮14，最上方的立柱2上安装有导动同步带轮15，从动同步带轮9、导动同步带轮15和主动同步带轮13上绕设有第一同步带16，第一同步带16形成平行四边形结构，且平行四边形结构的竖边与立柱2平行，平行四边形结构的横边与第二连接条4平行。
底架1上安装有与服务器通讯连接的电机17，电机17与传动同步带轮14通过第二同步带18相连，光伏板6可拆卸的安装在转轴5上，当光伏板6安装在转轴5上时，可随着转轴转动。
至少一块光伏板6上安装有光强度传感器，光强度传感器可以检测光照强度，服务器接收到光强度传感器的信号后，可控制电机17转动，通过第二同步带18带动主动同步带轮13和传动同步带轮14转动，第一同步带16开始转动带动从动同步带轮9转动，从而使得转轴带动所有光伏板6朝向光照强度高的方向同步转动，更充分地接收太阳能，从而提高发电效率。电机17为抱闸电机，转动到位后，电机17锁死，光伏板6保持稳定。
在另一实施例中，服务器也可以直接利用太阳运行的轨迹函数，由实时时钟来获取准确的时间信号，计算出不同时刻太阳的方位角，然后控制电机17转动带动所有光伏板6转动，使光伏板6白天阳光充足时始终对着太阳，更充分地接收太阳能。
光伏阵列正常使用时，需要保证立柱2保持竖直状态，因此在底架1上设有用于锁定立柱2的定位杆20，定位杆20的一端与立柱2通过螺栓可拆卸相连，另一端与底架1转动连接。定位杆20的长度根据实际使用定制，需要保证当用螺栓把定位杆20和立柱2固定后，立柱2为竖直状态。同时由于定位杆20对立柱2的锁定，此时平行四边形结构不会发生变形。
该光伏阵列还具有安装方便，拆卸方便、便于收纳的效果。如图9所示，第二轴承11的外圆周上设有定位盲孔，立柱2的端部上设有锁紧螺丝19，旋转锁紧螺丝19，使得锁紧螺丝19的端部插设在定位盲孔内并与第二轴承11压力接触，从而将第二轴承11固定，反向旋转锁紧螺丝19可以使得锁紧螺丝19脱离定位盲孔，从而可以将第二轴承11取下。电机17可移动的安装在底架1上，具体的，底架1上安装有滑轨，电机17安装在滑轨上，正常使用时将电机17移动到位后通过螺栓将电机17锁定在滑轨上。
该光伏阵列拆卸时，先将光伏板6从转轴5上取下，所有的光伏板6可以单独收纳，然后再取下从如图2所示的最左边一列的立柱2上安装的第二轴承11，可以将中间一列的立柱2和最左边一列的立柱2之间的转轴5抽出取下，然后将中间一列的立柱2上安装的第二轴承取下后，可以将最右边一列的立柱2和中间一列的立柱2之间的转轴5抽出取下，所有的转轴5可以单独收纳。然后松开电机17和定位杆20，将第二同步带18取下收纳，再如图4所示，向右转动立柱，此时立柱2、第二连接条4和底架1形成的平行四边形结构以及第一同步带16形成的平行四边形结构同步发生变形，立柱向下折叠，直到立柱完全放下，更便于搬运和收纳。同理，反向操作即可实现光伏阵列的快速安装。
可以理解的是，光伏阵列可以在不拆卸光伏板6的情况下，松开电机17和定位杆20，同样可以实现立柱的折叠放下，此时光伏板6也可以通过人为拉动第一同步带16发生转动，使得光伏板6与立柱均躺放在底架1上，可以便于光伏阵列的整体移动，移动到位后将立柱重新立起来，然后将电机17和定位杆20重新固定即可使用。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分布式光伏配网监控系统，其特征在于：包括服务器、光伏阵列以及安装在光伏阵列处的环境监测传感器，光伏阵列通过逆变器与汇流箱相连，汇流箱依次连接配电柜和电网；服务器和数据采集器通讯连接，数据采集器分别与环境监测传感器、逆变器、汇流箱和配电柜电性连接。
2.根据权利要求1所述的分布式光伏配网监控系统，其特征在于：所述光伏阵列包括底架(1)、立柱(2)、第一连接条(3)、第二连接条(4)、转轴(5)和光伏板(6)，立柱(2)呈行列排布活动安装在底架(1)上，立柱(2)的下端与底架(1)转动连接；每行的多个立柱(2)上固定连接一根第一连接条(3)，至少一列的多个立柱(2)上活动连接一根第二连接条(4)，第二连接条(4)与底架(1)平行；位于最侧边上的一列立柱(2)的端部上均设有第一轴承(7)，第一轴承(7)的一端与传动轴(8)相连，传动轴(8)与从动同步带轮(9)相连，第一轴承(7)的另一端与套筒(10)相连，套筒(10)的内壁设有齿轮槽；其余列的立柱(2)的端部可拆卸的设有第二轴承(11)，第二轴承(11)上也设有套筒(10)；转轴(5)的一端设有与齿轮槽匹配的第一齿轮(12)；转轴(5)安装在第一轴承(7)和与第一轴承(7)相邻的第二轴承(11)之间，以及安装在相邻的两个第二轴承(11)之间；位于最侧边上的一列立柱(2)中最外侧的立柱(2)上安装有同轴设置的主动同步带轮(13)和传动同步带轮(14)，该列立柱(2)中另一最外侧的立柱(2)上安装有导动同步带轮(15)，从动同步带轮(9)、导动同步带轮(15)和主动同步带轮(13)上绕设有第一同步带(16)；底架(1)上安装有与服务器通讯连接的电机(17)，电机(17)与传动同步带轮(14)通过第二同步带(18)相连，光伏板(6)安装在转轴(5)上可随着转轴转动。
3.根据权利要求2所述的分布式光伏配网监控系统，其特征在于：第一轴承(7)和第二轴承(11)之间的转轴(5)的一端与第二轴承(11)相连，另一端上的第一齿轮(12)与第一轴承(7)上的套筒(10)啮合；相邻的两个第二轴承(11)之间的转轴(5)的一端与其中一个第二轴承(11)相连，另一端与另一个第二轴承(11)上的套筒(10)啮合。
4.根据权利要求2所述的分布式光伏配网监控系统，其特征在于：从动同步带轮(9)、导动同步带轮(15)和主动同步带轮(13)上绕设的第一同步带(16)为平行四边形结构，且平行四边形结构的竖边与立柱(2)平行，平行四边形结构的横边与第二连接条(4)平行。
5.根据权利要求2所述的分布式光伏配网监控系统，其特征在于：所述第二轴承(11)的外圆周上设有定位盲孔，立柱(2)的端部上设有锁紧螺丝(19)，锁紧螺丝(19)的端部插设在定位盲孔内。
6.根据权利要求2所述的分布式光伏配网监控系统，其特征在于：所述底架(1)上设有用于锁定立柱(2)使得立柱(2)保持竖直状态的定位杆(20)，定位杆(20)的一端与立柱(2)通过螺栓可拆卸相连，另一端与底架(1)转动连接。
7.根据权利要求2所述的分布式光伏配网监控系统，其特征在于：所述电机(17)为抱闸电机；电机(17)可移动的安装在底架(1)上。
8.根据权利要求2所述的分布式光伏配网监控系统，其特征在于：至少一块光伏板(6)上安装有光强度传感器。
9.根据权利要求1-8任一所述的分布式光伏配网监控系统，其特征在于：所述环境监测传感器包括光强度传感器、温度传感器和湿度传感器。
10.根据权利要求1-8任一所述的分布式光伏配网监控系统，其特征在于：所述配电柜和电网之间设有变压器，数据采集器与变压器电性连接。
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