CN206686142U - 一种基于物联网的太阳能发电系统充放电检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网的太阳能发电系统中蓄电池充放电检测系统，电压变送器和电流变送器连接在太阳能电池阵列和蓄电池之间，电压变送器用于将直流电压转化成电流信号并输出，电流变送器用于将直流电流转换成电流信号并输出，模拟‑数字信号转换模块一端分别与电压变送器和电流变送器连接，另一端与DTU设备连接，模拟‑数字信号转换模块用于电流信号转换成数字信号再转换成RS485信号输出，负载与继电器连接组成的串联电路与蓄电池电连接，继电器分别与继电器控制模块连接，继电器控制模块与DTU设备连接，DTU设备通过GPRS无线网络与云端服务器连接。实现对蓄电池剩余电量、放电电压有效监测和控制，避免蓄电池过放电出现亏电对用电负载造成的损害。

Description

一种基于物联网的太阳能发电系统充放电检测系统

技术领域：

本实用新型属于电力监控技术领域，具体涉及一种基于物联网的太阳能发电系统充放电检测系统。

背景技术：

太阳能电源具有可再生、资源丰富、无需输送和对环境无污染等优势，因此在大多数偏远地区以及海上、沙漠等恶劣环境中一般采用太阳能发电系统。太阳能发电系统包括太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器和用户负载，其中太阳能电池阵列将太阳能转化成电能后直接供给用户负载，或将多余的电能存储至蓄电池中，以备无太阳光的时候使用存储的电能给用电负载供电。在实际应用过程中，为避免受天气和光照强度等因素影响导致太阳能直接输出的不稳定电能对用电负载造成的影响，一般将太阳能转化成的电能先在蓄电池中存储，然后再由蓄电池对用电负载进行供电。现有技术中没有对太阳能发电系统中蓄电池剩余电量进行有效监测的设备，无法避免过放电对蓄电池和用户负载造成的损害。此外，现有的充电检测装置可以检测电压(或电流)一般在20V(或20A)以内，检测范围较小，太阳能发电系统中太阳能电池阵列产生的充电电压(或充电电流)能够达到几百伏(或安)甚至上千伏(或安)，显然其不能直接应用于太阳能电池阵列充电电压和充电电流的监测。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种基于物联网的太阳能发电系统中蓄电池充放电检测系统，解决了太阳能发电系统中无法对蓄电池剩余电量进行有效监测，造成蓄电池过放电出现亏电现象进而对用电负载造成损害等问题。

为了实现上述目的，本实用新型涉及的基于物联网的太阳能发电系统充放电检测系统包括太阳能电池阵列、蓄电池、负载、继电器控制模块、继电器、电压变送器、电流变送器、模拟-数字信号转换模块、DTU设备、云端服务器和远程监测终端，电压变送器和电流变送器连接在太阳能电池阵列和蓄电池之间分别用于测定蓄电池的充、放电电压和充、放电电流，电压变送器用于将采集到的直流电压按照一定比例转化成电流信号并输出,电流变送器用于将采集的直流电流按照一定比例转换成电流信号并输出，模拟-数字信号转换模块一端分别与电压变送器和电流变送器连接，模拟-数字信号转换模块另一端与DTU设备连接，模拟-数字信号转换模块用于将采集到的电流信号转换成数字信号再转换成RS485信号输出，若干个负载与相对应的继电器连接组成的串联电路与蓄电池电连接，若干个继电器分别与继电器控制模块连接，继电器控制模块通过控制继电器的开关进而控制与继电器连接的负载的开启和闭合，继电器控制模块与DTU设备连接，DTU设备通过GPRS无线网络与云端服务器连接，远程监测终端与云端服务器通过网络连接，远程监测终端上安装有应用程序，所述应用程序用于将接收到的电流信号按照相对应的比例转换成蓄电池的充电电压、充电电流、放电电压和放电电流，过程中根据电流的方向区分充电电流和放电电流进而区分充电电压和放电电压，同时将放电电压与临界电压对比，若放电电压小于设定的临界电压，则通过短信、声音或图像等形式给用户发送报警信息，用户通过远程监测终端输入关闭部分负载相连接的继电器的控制命令，控制命令依次通过云端服务器和DTU设备输送到继电器控制模块，继电器控制模块控制相对应的继电器关闭。

进一步地，本实用新型涉及的电压变送器用于将采集到的0-1000V直流电压按照一定比例转化成4-20mA的电流信号并输出,电流变送器用于将采集0-1200A的直流电流按照一定比例转换成4-20mA电流信号并输出。

进一步地，本实用新型涉及的DTU设备是远程信息发送与接收终端，是基于GPRS技术的无线传输终端，DTU设备采集到信号后将信号通过GPRS无线输送到云端服务器，云端服务器将接收到的信号进行存储和调度，同时为远程监测终提供数据缓冲区，所述远程监测终端为计算机或手机。所述远程监测终端中的应用程序根据充电电压、充电电流、放电电压和放电电流计算蓄电池的累积电量，根据累积电量进一步地控制负载的运行。

进一步地，本实用新型涉及的基于物联网的太阳能发电系统充放电检测系统还包括壳体，继电器控制模块、继电器、电压变送器、电流变送、模拟-数字信号转换模块7和DTU设备固定设置在壳体中，壳体采用IP66外壳封装。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：(1)实现对太阳能发电系统中蓄电池剩余电量、放电电压有效监测和控制，避免蓄电池过放电出现亏电进而对用电负载造成的损害；(2)通过远程监测终端实现对太阳能发电系统中蓄电池剩余电量、放电电压的远程有效监测和控制，无需工作人员现场检测作业，同时解决了在较为恶劣的环境下，如高温高湿、多风沙、野外、海面上等，无法现场监测作业的问题；(3)操作简单，使用方便，及时提醒用户有效避免电池亏电，特别适合在-20℃-60℃，高温高湿、低温高湿、多风沙的严酷环境下工作。

附图说明：

图1为本实用新型基于物联网的太阳能发电系统充放电检测系统结构原理示意图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

如图1所示，本实施例涉及的基于物联网的太阳能发电系统充放电检测系统包括太阳能电池阵列1、蓄电池2、负载4、继电器控制模块11、继电器3、电压变送器6、电流变送器5、模拟-数字信号转换模块7、DTU设备8、云端服务器9和远程监测终端10，电压变送器6和电流变送器5连接在太阳能电池阵列1和蓄电池2之间分别用于测定蓄电池的充、放电电压和充、放电电流，电压变送器6用于将采集到的直流电压按照一定比例转化成电流信号并输出,电流变送器5用于将采集的直流电流按照一定比例转换成电流信号并输出，模拟-数字信号转换模块7一端分别与电压变送器6和电流变送器5连接，模拟-数字信号转换模块7另一端与DTU设备8连接，模拟-数字信号转换模块7用于将采集到的电流信号转换成数字信号再转换成RS485信号输出，若干个负载4与相对应的继电器3连接组成的串联电路与蓄电池2电连接，若干个继电器3分别与继电器控制模块11连接，继电器控制模块11通过控制继电器3的开关进而控制与继电器3连接的负载4的开启和闭合，继电器控制模块11与DTU设备8连接，DTU设备8通过GPRS无线网络与云端服务器9连接，远程监测终端10与云端服务器9通过网络连接，远程监测终端10(如手机、计算机)上安装有应用程序，所述应用程序用于将接收到的电流信号按照相对应的比例转换成蓄电池的充电电压、充电电流、放电电压和放电电流，过程中根据电流的方向区分充电电流和放电电流进而区分充电电压和放电电压，同时将放电电压与临界电压对比，若放电电压小于设定的临界电压，则通过短信、声音或图像等形式给用户发送报警信息，用户通过远程监测终端10输入关闭部分负载4相连接的继电器3的控制命令，控制命令依次通过云端服务器9和DTU设备8输送到继电器控制模块11，继电器控制模块11控制相对应的继电器3关闭。

本实施例涉及的电压变送器6用于将采集到的0-1000V直流电压按照一定比例转化成4-20mA的电流信号并输出,电流变送器5用于将采集0-1200A的直流电流按照一定比例转换成4-20mA电流信号并输出，实施过程中根据需要测定的充、放电电压和电流的范围选择电流变送器5和电压变送器6的规格型号。

本实施例涉及的DTU设备8是远程信息发送与接收终端，是基于GPRS技术的无线传输终端，DTU设备8采集到信号后将信号通过GPRS无线输送到云端服务器9，云端服务器9将接收到的信号进行存储和调度，同时为远程监测终端10提供数据缓冲区，所述远程监测终端10为计算机或手机。所述远程监测终端中的应用程序10根据充电电压、充电电流、放电电压和放电电流计算蓄电池的累积电量，根据累积电量进一步地控制负载4的运行。

本实施例涉及的基于物联网的太阳能发电系统充放电检测系统还包括壳体(未画出)，继电器控制模块11、继电器3、电压变送器6、电流变送器5、模拟-数字信号转换模块7和DTU设备8固定设置在壳体中，壳体采用IP66外壳封装，能够在高温高湿、寒湿、多风沙等多种恶劣环境中使用。

本实施例涉及的基于物联网的太阳能发电系统充放电检测系统，工作过程为：电压变送器6将采集到的0-1000V直流电压按照一定比例转化成4-20mA的电流信号并输出到模拟-数字信号转换模块7,电流变送器5将采集0-1200A的直流电流按照一定比例转换成4-20mA电流信号也输出到模拟-数字信号转换模块7，模拟-数字信号转换模块7将采集到的0-20mA电流信号转换成数字信号再转换成RS485信号输出到DTU设备8，DTU设备8将信号通过云端服务器9输送到远程监测终端10，如手机，电计算机。远程监测终端10根据接收到的电流信号方向判断是充电电流还是放电电流，进而区分充电电压和放电电压，然后按照相对应的比例将电流信号转换成蓄电池的充电电压、充电电流、放电电压和放电电流。将放电电压与设定的临界电压对比，若放电电压小于临界电压，则通过短信、声音或图像等形式给用户发送报警信息，用户通过远程监测终端10输入关闭部分负载相连接的继电器3的控制命令，控制命令依次通过云端服务器9和DTU设备8输送到继电器控制模块11，继电器控制模块11控制相对应的继电器3关闭。在阴雨天或夜晚等无光照无法发电的条件下，远程监测终端10根据获得的充电电压、充电电流、放电电压和放电电流计算出蓄电池的剩余功率，进而安排负载4的工作。

Claims (4)

1.一种基于物联网的太阳能发电系统充放电检测系统，其特征在于，包括太阳能电池阵列、蓄电池、负载、继电器控制模块、继电器、电压变送器、电流变送器、模拟-数字信号转换模块、DTU设备、云端服务器和远程监测终端，电压变送器和电流变送器连接在太阳能电池阵列和蓄电池之间分别用于测定蓄电池的充、放电电压和充、放电电流，电压变送器用于将采集到的直流电压按照一定比例转化成电流信号并输出,电流变送器用于将采集的直流电流按照一定比例转换成电流信号并输出，模拟-数字信号转换模块一端分别与电压变送器和电流变送器连接，模拟-数字信号转换模块另一端与DTU设备连接，模拟-数字信号转换模块用于将采集到的电流信号转换成数字信号再转换成RS485信号输出，若干个负载与相对应的继电器连接组成的串联电路与蓄电池电连接，若干个继电器分别与继电器控制模块连接，继电器控制模块通过控制继电器的开关进而控制与继电器连接的负载的开启和闭合，继电器控制模块与DTU设备连接，DTU设备通过GPRS无线网络与云端服务器连接，远程监测终端与云端服务器通过网络连接。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的太阳能发电系统充放电检测系统，其特征在于，所述电压变送器用于将采集到的0-1000V直流电压按照一定比例转化成4-20mA的电流信号并输出,电流变送器用于将采集0-1200A的直流电流按照一定比例转换成4-20mA电流信号并输出。

3.根据权利要求2所述的基于物联网的太阳能发电系统充放电检测系统，其特征在于，DTU设备是远程信息发送与接收终端，是基于GPRS技术的无线传输终端，DTU设备采集到信号后将信号通过GPRS无线输送到云端服务器，云端服务器将接收到的信号进行存储和调度，同时为远程监测终提供数据缓冲区，所述远程监测终端为计算机或手机。

4.根据权利要求3所述的基于物联网的太阳能发电系统充放电检测系统，其特征在于，基于物联网的太阳能发电系统充放电检测系统还包括壳体，继电器控制模块、继电器、电压变送器、电流变送、模拟-数字信号转换模块7和DTU设备固定设置在壳体中，壳体采用IP66外壳封装。