CN201927624U - 智能光伏汇流箱 - Google Patents

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李勇
崔鹏
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Abstract

本实用新型公开了一种智能光伏汇流箱，其核心控制板集成了开关量输入、遥控输出、电流电压信号处理及显示功能，同时预留了各功能板连接接口，并实行双路RS485冗余设计，提高了产品的可靠性及灵活性；汇流极采用了大爬距接线端子，提高了产品的安全性、可靠性及美观度；汇流板直流输入设计为4或8或12回路，通过组合或增减板上元件可实现4～24回输入，方便用户选择；各直流输入回路加装控制元件，用以实现远远程投切控制；壳体箱口采用双折边工艺、门边采用直接发泡工艺、电缆进线采用专用电缆防水接头，提高了防护等级；熔断路采用PCB安装，正极板、负极板及核心控制板采用分体式设计，便于安装、检修、回路组合及设备升级。

Description

智能光伏汇流箱
技术领域
本实用新型涉及一种光伏发配电及控制设备，具体地说是一种光伏阵列防雷汇流配电箱。
背景技术
近10年全球太阳能光伏产业年均增长41.3％，近5年为49.5％。中国已经为世界上最大的光伏电池组件生产国，2008年产量达到了2540.7MW，约占世界产量的40％。到2020年中国光伏发电的装机总量将达到2000万千瓦。为减少光伏电池组件到逆变器之间的连接线，方便维护操作，光伏发电项目直流侧均采用分段连接，逐级汇流的方式连接，即通过光伏阵列防雷汇流配电箱(简称“汇流箱”)将光伏阵列进行汇流及输出。
目前，国内的光伏发电项目多集中于高海拔地区，对汇流箱的电气设计要求更高。国产汇流箱大多局限于一代产品，即仅有防雷、过流及分断功能。国产二代智能汇流箱，其功能也比较单一，或过于复杂而致使功能过剩、成本较高，不利推广使用。
实用新型内容
为克服上述现有技术存在的不足，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种智能光伏汇流箱，其不仅功能灵活、成本较低，而且还能满足高海拔地区对电气绝缘的要求。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：智能光伏汇流箱，包括壳体及设置在壳体内的汇流电路和核心控制板，其特征是，所述汇流电路包括汇流板、浪涌保护器、直流断路器和汇流输出端子，所述汇流板包括正极输入端子、负极输入端子、熔断器、电流传感模块、正极集线排和负极集线排；所述核心控制板包括控制器、AD采集模块、开关电源、显示模块、输入模块、通讯接口和开关量采集模块；所述正极输入端子经过熔断器与正极集线排连接，所述负极输入端子通过熔断器与负极集线排连接，所述正极集线排和负极集线排均连接直流断路器，所述直流断路器与汇流输出端子连接；所述浪涌保护器分别连接正极集线排和负极集线排；所述电流传感模块设置在正极输入端子和正极集线排之间并经过AD采集模块与核心控制板的控制器相连；所述控制器分别与AD采集模块、开关电源、显示模块、输入模块、通讯接口和开关量采集模块相连。
所述汇流板采用分体式设计，设置1块或2块，每块汇流板最大直流输入回路数为4或8或12回路。
所述汇流板包括正极板和负极板，所述正极板由正极输入端子及与正极输入端子相连的熔断器、电流传感模块和正极集线排组成，所述负极板由负极输入端子及与负极输入端子相连的熔断器和正极集线排组成。
所述电流传感模块包括霍尔传感器，所述霍尔传感器采用穿芯式元件，其数量与汇流板直流电流输入回路对应。
所述汇流板各直流输入回路加装控制元件，用以实现远程投切控制。
所述通讯接口为RS485接口，且采用双端口冗余设计。
所述壳体箱口采用双折边工艺、门边采用直接发泡工艺、电缆进线采用专用电缆防水接头。
所述汇流板上正负极输入端子采用大爬距接线端子。
本实用新型的有益效果是，1)熔断路采用PCB安装，正极板、负极板及核心控制板采用分体式设计，便于安装、检修、回路组合及设备升级；2)汇流板直流输入设计为4或8或12回路，通过组合或增减板上元件可实现4～24回输入，方便用户选择；3)电流检测采用隔离测量，霍尔传感器均采用穿芯式元件，提高了设备运行的安全性。所述通讯接口采用双端口冗余设计，提高了通讯安全性；4)壳体箱口采用双折边工艺、门边采用直接发泡工艺、电缆进线采用专用电缆防水接头，提高了防护等级，最高可达IP65；5)汇流板上正负极输入端子采用大爬距接线端子，提高了产品的安全性、可靠性及美观度。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进一步说明：
图1是本实用新型的结构框图；
图2是本实用的控制系统结构框图；
其中，1核心控制板、11控制器、12AD采集模块、13开关电源、14显示模块、15输入模块、16通讯接口、17开关量采集模块、2汇流板、21+正极输入端子、21-负极输入端子、22+正极熔断器、22-负极熔断器、23电流传感模块、24+正极集线排、24-负极集线排、3浪涌保护器、4直流断路器、5汇流输出端子、5+正极汇流输出端子、5-负极汇流输出端子。
具体实施方式
如图1和图2所示，智能光伏汇流箱，包括核心控制板1、控制器11、AD采集模块12、开关电源13、显示模块14、输入模块15、与上位机相连的通讯接口16、开关量采集模块17、汇流板2、正极输入端子21+、负极输入端子21-、正极熔断器22+、负极熔断器22-、电流传感模块23、正极集线排24+、负极集线排24-、浪涌保护器3、直流断路器4、汇流输出端子5、正极汇流输出端子5+、负极汇流输出端子5-。所述正极输入端子21+经过正极熔断器22+并穿过电流传感模块23与正极集线排24+连接，所述负极输入端子21-通过负极熔断器负极熔断器22-与负极集线排24-连接，所述正极集线排和负极集线排均与浪涌保护器3和直流断路器4连接，所述直流断路器分别与汇流输出端子5的正极汇流输出端子5+和负极汇流输出端子5-连接；所述电流传感模块23包括采用穿芯式元件的霍尔传感器，测量光伏组件的电流，经过AD采集模块12转化成0～5V的信号传送给与核心控制板1的控制器11；所述控制器11将接收AD采集模块12和开关量采集模块17采集到的开关量及模拟量通过通讯接口16传输至上位机，由上位机经过简单地址查询即可进行以上信号的程序处理，地址由拨码开关设定；所述显示模块14和输入模块15分别用以进行本地数据显示和控制操作，循环显示电流及电压信号，可通过按键调整显示任一回路，同时显示模块设置自动关闭功能以进行节电模式；所述开关电源分别给电流传感模块23和核心控制板1的各模块供电。
所述汇流板2采用正极板和负极板分体式设计，设置1块或2块，每块汇流板最大直流输入回路数为4或8或12回路，通过组合或增减板上元件可实现4～24回输入，方便用户选择。所述通讯接口为RS485接口，且采用双端口冗余设计。所述壳体箱口采用双折边工艺、门边采用直接发泡工艺、电缆进线采用专用电缆防水接头。所述汇流板上正负极输入端子采用大爬距接线端子。
该智能光伏汇流箱还设置有防电流逆返板、单回路遥控板及接地保护模块等各功能板插件，并可根据不同功能需求实现各功能板的搭配组合。核心控制板不仅集成了开关量输入、遥控输出、环境温度监控、电流电压信号处理及显示等功能，同时还预留了各功能板连接接口，并实行双路RS485冗余设计，提高了产品的可靠性及灵活性。汇流极上采用了大爬距电缆干线分线端子替代了常规的汇流排，提高了产品的安全性、可靠性及美观度。
该智能光伏汇流箱应用于海拔高度5000m及以下地区，用于光伏发电系统直流侧的分段连接、汇流及输出。其核心控制板及汇流板均采用35mm高尼龙六角螺柱作为支撑件，汇流板采用层叠安装方式，上下层板之间间距为70mm，以减小安装空间；一次元件及端子均安装于绝缘板上，增加了电气安全距离，工频耐压值达到了5000V/1min，满足了高海拔地区对电气绝缘的要求。单回路输入电流最大至25A，回路输入及输出均对应一组(二节)接线端子(一用一备)，其线径：4～6mm2；箱内安装板上附绝缘板，所有一次元件均安装于绝缘板侧，以增大电气间隙及爬电距离，可适用高海拔地区；一次导线连接均采用VVR-1000型，以满足绝缘电压要求；箱口采用双折边、门边采用直接发泡工艺，电缆进线采用专用电缆。
该智能光伏汇流箱安装注意事项：
1)挂墙安装，采用专用耳形挂鼻；
2)安装板上需加装相同尺寸的1mm厚绝缘板后，再安装元器件；
3)汇流板汇流输出至断路器部分，采用镀锡排连接；
4)箱体下侧采用活动底板，并安装防方电缆接头；
5)进线底板与箱体门加贴密封条，密封条不能有明显间隙；
6)主板及汇流板均采用尼龙螺柱支撑；
7)汇流板进/出线侧每隔二组熔芯加装一尼龙螺柱；
8)两汇流板之间支撑件采用两尼龙螺柱连接，即间距为两个螺柱高度；
9)尼龙螺柱加装螺母时用手旋紧即可，不能用工具，以防滑丝；
10)不同电位端子之间需加装端子隔板；
11)浪涌保护器、及与其它元件之间需加装二节终端固定端子进行隔离。
综上所述，本实用新型不仅将光伏阵列进行汇流而且可以对电路进行实时监测，并通过RS485通讯接口将监测信息上传至上位机，同时通过上位机对箱内直流输入回路及输出进行控制，从而实现远程监控。当光伏电池组件发生故障时，上位机通过控制器的地址，快速定位并判断光伏电池组件的工作状态，同时作出相应处理，使系统维护简单快捷，运行更加安全经济。

Claims (8)

1.智能光伏汇流箱，包括壳体及设置在壳体内的汇流电路和核心控制板，其特征是，所述汇流电路包括汇流板、浪涌保护器、直流断路器和汇流输出端子，所述汇流板包括正极输入端子、负极输入端子、熔断器、电流传感模块、正极集线排和负极集线排；所述核心控制板包括控制器、AD采集模块、开关电源、显示模块、输入模块、通讯接口和开关量采集模块；所述正极输入端子经过熔断器与正极集线排连接，所述负极输入端子通过熔断器与负极集线排连接，所述正极集线排和负极集线排均连接直流断路器，所述直流断路器与汇流输出端子连接；所述浪涌保护器分别连接正极集线排和负极集线排；所述电流传感模块设置在正极输入端子和正极集线排之间并经过AD采集模块与核心控制板的控制器相连；所述控制器分别与AD采集模块、开关电源、显示模块、输入模块、通讯接口和开关量采集模块相连。
2.根据权利要求1所述的智能光伏汇流箱，其特征是，所述汇流板采用分体式设计，设置1块或2块，每块汇流板最大直流输入回路数为4或8或12回路。
3.根据权利要求2所述的智能光伏汇流箱，其特征是，所述汇流板包括正极板和负极板，所述正极板由正极输入端子及与正极输入端子相连的熔断器、电流传感模块和正极集线排组成，所述负极板由负极输入端子及与负极输入端子相连的熔断器和正极集线排组成。
4.根据权利要求2所述的智能光伏汇流箱，其特征是，所述电流传感模块包括霍尔传感器，所述霍尔传感器采用穿芯式元件，其数量与汇流板直流输入回路对应。
5.根据权利要求4所述的智能光伏汇流箱，其特征是，所述汇流板各直流输入回路加装控制元件，用以实现远程投切控制。
6.根据权利要求1至5任一项所述的智能光伏汇流箱，其特征是，所述通讯接口为RS485接口，且采用双端口冗余设计。
7.根据权利要求6所述的智能光伏汇流箱，其特征是，所述壳体箱口采用双折边工艺、门边采用直接发泡工艺、电缆进线采用专用电缆防水接头。
8.根据权利要求6所述的智能光伏汇流箱，其特征是，所述汇流板上正负极输入端子采用大爬距接线端子。
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