CN203951437U

CN203951437U - 光伏电站抗风性能检测装置

Info

Publication number: CN203951437U
Application number: CN201420323870.8U
Authority: CN
Inventors: 刘建成; 马健; 潘琦; 李彦立; 刘如俊; 张洁; 邹应全
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2014-06-17
Filing date: 2014-06-17
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2024-06-17

Abstract

本实用新型公开了一种光伏电站抗风性能检测装置，属于太阳能发电的技术领域，包括振动传感器、前置放大器、A/D转换器、MCU主控制器、警报器、PC机，其中所述振动传感器设置在太阳能电池板上，用于检测太阳能电池板震动；所述振动传感器与前置放大器输入端连接，所述前置放大器输出端与A/D转换器输入端连接，所述A/D转换器输出端与MCU主控制器输入端相连；所述MCU主控制器输出端分别与警报器、PC机相连。本实用新型可实时检测太阳能板震动，避免太阳能电池板在长时间震动情况下导致紧固螺丝松动、影响电站安全的问题，并实时测量光伏电站现场的风速和风向，提高光伏电站的安全性，提高光伏电站长期运行中的抗风安全性问题。

Description

光伏电站抗风性能检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种光伏电站抗风性能检测装置，属于太阳能发电的技术领域。

背景技术

光伏发电已经是能源结构中重要的组成部分。但我国是一个台风、暴雨等自然灾害多发的国家，恶劣天气会对光伏电站的安全性能产生很大影响。光伏电站监测系统作为光伏电站运行参数和电站运行环境要素的基本检测装置，其检测功能的准确性和多样性直接影响着光伏电站安全运行。因此，研究光伏电站抗风性能检测装置，对提高电站安全性能具有十分重要的现实意义，符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要》优先主题要求。

太阳能电池板作为光伏电站的核心模块，在安装时其稳定性就存在客观性差异，在经历长期的野外工作环境后，导致太阳能电池板安装孔位的稳定性不断降低，久而久之可能导致太阳能电池板发生松动，甚至出现脱落的现象，这对光伏电站的正常运行造成了严重的影响，更会使国家遭受巨大的经济损失；因此，国家气象局规定，应当定期对光伏电站进行全方面的系统检测。因为我国对光伏电站中太阳能电池板的检测才刚刚起步，校验系统与装备均处于起步阶段，对其安全性能的校验也不尽完善，所以为光伏电站的定期检测提供技术手段与装备具有既紧迫且必要的实践意义。

目前无论是国内的TAOKE公司研制的TK-ZF系列还是国外的SMA Solar Technology公司研制的SUNNY TRIPOWER系列光伏电站监测系统基本可分为光伏电站运行参数监测和电站运行环境要素监测。运行参数监测主要是测量电站的光伏模组的电压和电流信息，通过电压电流信息监测分析电站运行状态，比如是否有光伏模组损坏、发电效率下降等。电站运行环境要素监测通常类似自动气象站，主要测量要素有辐射、光伏模组的表面温度、环境温度等，通过电站环境要素的监测客观的评测光伏组件的运行寿命、发电效率等。虽然目前监测功能逐步多样化、效能分析更加准确，但是光伏电站的太阳能电池板在风的吹动下会发生震动，太阳能电池板在长时间震动情况下会导致紧固螺丝松动，影响电站安全，而现有的监测系统仍无法实时检测太阳能电池板的震动情况，无法对太阳能电池板的抗风情况和安全系数进行实时获取，无法获得光伏电站的整体抗风性能，降低光伏电站的安全性。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种光伏电站抗风性能检测装置，通过在太阳能电池板上设置振动传感器，实时检测太阳能电池板震动，并实时测量光伏电站现场的风速和风向，将太阳能电池板震动与环境数据结合获得光伏电站的整体抗风情况，提高光伏电站的安全性，解决光伏电站长期运行中的抗风安全性问题。

本实用新型具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种光伏电站抗风性能检测装置，包括振动传感器、前置放大器、A/D转换器、MCU主控制器、警报器、PC机，其中所述振动传感器设置在太阳能电池板上，用于检测太阳能电池板震动；所述振动传感器与前置放大器输入端连接，所述前置放大器输出端与A/D转换器输入端连接，所述A/D转换器输出端与MCU主控制器输入端相连；所述MCU主控制器输出端分别与警报器、PC机相连。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述振动传感器设置在太阳能电池板背光面上。

作为本实用新型的一种优选技术方案：还包括风速传感器、风向传感器、脉冲整形电路，其中所述风速传感器和风向传感器均设置于光伏电站上，所述风速传感器和风向传感器分别与脉冲整形电路输入端相连；所述脉冲整形电路输出端与MCU主控制器相连。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述MCU主控制器输出端包括R/W端口，所述PC机设有数据端口，所述MCU主控制器的R/W端口通过RS485有线方式与PC机数据端口连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案：还包括与MCU主控制器相连的无线收发模块，所述MCU主控制器通过无线收发模块与PC机相连。

本实用新型采用上述技术方案，能产生如下技术效果：

本实用新型提供的光伏电站抗风性能检测装置，通过在太阳能电池板上设置振动传感器，对太阳能电池板震动系数进行监测，可实时检测太阳能板震动，避免太阳能电池板在长时间震动情况下导致紧固螺丝松动、影响电站安全的问题。并且结合此时光伏电站现场的风速和风向，将太阳能电池板震动与环境数据组合获得太阳能电池板的抗风情况，对光伏电站长期运行中发生的太阳能电池板松动或脱落现象进行监测，提高光伏电站的安全性，整体提高光伏电站长期运行中的抗风安全性问题。

附图说明

图1为本实用新型的光伏电站抗风性能检测装置的模块示意图。

图2本实用新型的光伏电站抗风性能检测装置的模拟电路图。

图3为本实用新型的光伏电站抗风性能检测装置的振动传感器调理电路图。

图4为本实用新型的光伏电站抗风性能检测装置的风向风速传感器调理电路图。

图5为本实用新型的光伏电站抗风性能检测装置中MCU主控制器采用芯片的电路图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的实施方式进行描述。

如图1和图2所示，给出了本实用新型光伏电站抗风性能检测装置的实施例，包括振动传感器、前置放大器、A/D转换器、MCU主控制器、警报器、PC机，其中所述振动传感器设置在太阳能电池板上，用于检测固定于支架上的太阳能电池板震动；所述振动传感器与前置放大器输入端连接，所述前置放大器输出端与A/D转换器输入端连接，所述A/D转换器输出端与MCU主控制器输入端的I/O口相连；所述MCU主控制器输出端I/O口分别与警报器、PC机相连；通过A/D转换器将振动传感器模拟信号转换为数字信号后输入MCU主控制器，MCU主控制器将所得数据转换为振动系数值，MCU主控制器根据振动系数值启动警报器进行报警，同时PC机对现场数据进行监测，即可得知光伏电站中各个太阳能电池板的震动情况，根据测量的数值了解光伏电站的抗风性。

对于振动传感器安装在每一块太阳能电池板上，即一个太阳能电池板配有一个振动传感器。而振动传感器的实际位置可以根据需要确定，振动传感器设置在太阳能电池板的背光面上效果更佳，使得振动传感器可以避免被太阳能电池板表面的风力直接吹打，影响振动传感器安装的稳定性和检测时的准确性，其中振动传感器调理电路图，如图3所示，所述振动传感器与前置放大器输入端连接，所述前置放大器输出端与A/D转换器输入端连接，所述A/D转换器输出端与MCU主控制器输入端相连。前置放大器对振动传感器输出信号隔离放大后经RC滤波传输至A/D转换器进行模数转换后，传输至MCU主控制器，MCU主控制器将所得数据转换为太阳能电池板振动，确定光伏电站内太阳能电池板的震动系数。

另外，还包括风速传感器、风向传感器、脉冲整形电路，其中风速传感器和风向传感器均设置于光伏电站上，用于检测所在光伏电站环境的风速、风向，所述风速传感器和风向传感器分别与脉冲整形电路输入端相连，风向风速传感器调理电路图如图4所示；所述脉冲整形电路输出端与MCU主控制器输入端的TA0端口连接计数。脉冲整形电路对风速传感器、风向传感器传输的脉冲信号进行整形后，传输至MCU主控制器，MCU主控制器将所得数据转换为环境风速值、风向值。装置在获得太阳能电池板震动系数时，同时利用风速传感器、风向传感器获取光伏电站上风速、风向系数，MCU主控制器根据风速值确定风速大小，根据风向值确定所属风向，将风速和所属风向结合，确定光伏电站的环境参数。

MCU主控制器与PC机之间的连接可以采用两种方式，一种为有线连接，另外一种为无线连接。有线连接方式下，MCU主控制器输出端包括R/W端口，所述PC机设有数据端口，所述MCU主控制器的R/W端口通过RS485有线方式与PC机数据端口相互连接。无线连接方式下，装置还包括与MCU主控制器相连的无线收发模块，MCU主控制器通过无线收发模块与PC机相连，其中PC机内带有与之配合的无线通信模块，无线通信模块接收无线收发模块发送的数据，并可以将PC的命令通过无线收发模块接收反馈至MCU主控制器。无线收发模块可以采用现有技术中公知的蓝牙收发模块、红外收发模块等。

光伏电站抗风性能监测装置的电路图，如图2所示，工作流程如下，MCU主控制器可以根据需要确定采样时间，如每隔1分钟采样一次数据，数据包括多个振动传感器分别测量的太阳能电池板的震动数据、风速传感器测量的风速数据、风向传感器测量的风向数据，MCU主控制器根据震动数据确定震动数值，根据风速数据确定风速值，根据风向确定所属风向，然后MCU主控制器内预设有震动、风速、风向的门限值，当检测到的数值超过一定门限值时，MCU主控制器启动警报器进行报警。同时将确定的数据通过RS485有线方式发送至PC机，PC机将所述数据显示，将太阳能电池板震动与环境数据结合获得光伏电站的整体抗风情况。

本实用新型中各传感器均为现有的传感器，属于硬件模块，如可以采用AC133型振动传感器，利用其高灵敏实现检测；风速传感器可以采用FY-FS型传感器，风向传感器可以采用FY-FX型传感器。MCU主控制器为也现有的硬件模块，可以选用MSP430芯片，如图5所示，响应速度快，处理效果更佳,该MCU主控制器的功能是运用现有的主控制器本身所具备的接收、简单处理、发送的功能来实现，即利用现有技术中公知的技术接收测量到的模拟信号、将转换成的数字信号获得对应数值的简单处理和发送获得的对应数值。并未对主控制器本身作出改进，也未还有特定的方法流程。本实用新型中的PC机也为现有的硬件模块，也未还有特定的方法流程，利用现有的如可以为电脑、平板电脑等设备即可实现。

本实用新型中涉及到的相关模块及其实现的功能是在改进后的硬件及其构成的装置上搭载现有技术中常规的计算机软件程序或有关协议就可实现，并非是对现有技术中的计算机软件程序或有关协议进行改进。本实用新型的创新之处在于对装置整体的改进，包括各硬件模块及其连接组合关系，而非是对各硬件模块中为实现有关功能而搭载的软件或协议的改进。

综上，本装置能够实时检测太阳能板震动，避免太阳能电池板在长时间震动情况下导致紧固螺丝松动、影响电站安全的问题，并实时测量光伏电站现场的风速和风向，将太阳能电池板震动与环境数据结合获得光伏电站的整体抗风情况，提高光伏电站的安全性，解决光伏电站长期运行中的抗风安全性问题。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

Claims

1.光伏电站抗风性能检测装置，其特征在于：包括振动传感器、前置放大器、A/D转换器、MCU主控制器、警报器、PC机，其中所述振动传感器设置在太阳能电池板上，用于检测太阳能电池板震动；所述振动传感器与前置放大器输入端连接，所述前置放大器输出端与A/D转换器输入端连接，所述A/D转换器输出端与MCU主控制器输入端相连；所述MCU主控制器输出端分别与警报器、PC机相连。

2. 根据权利要求1所述光伏电站抗风性能检测装置，其特征在于：所述振动传感器设置在太阳能电池板背光面上。

3. 根据权利要求1或2所述光伏电站抗风性能检测装置，其特征在于：还包括风速传感器、风向传感器、脉冲整形电路，其中所述风速传感器和风向传感器均设置于光伏电站上，所述风速传感器和风向传感器分别与脉冲整形电路输入端相连；所述脉冲整形电路输出端与MCU主控制器相连。

4. 根据权利要求3所述光伏电站抗风性能检测装置，其特征在于：所述MCU主控制器输出端包括R/W端口，所述PC机设有数据端口，所述MCU主控制器的R/W端口通过RS485有线方式与PC机数据端口连接。

5. 根据权利要求4所述光伏电站抗风性能检测装置，其特征在于：还包括与MCU主控制器相连的无线收发模块，所述MCU主控制器通过无线收发模块与PC机相连。