CN207354219U - 光伏组件监测系统 - Google Patents

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CN207354219U CN201721351400.2U CN201721351400U CN207354219U CN 207354219 U CN207354219 U CN 207354219U CN 201721351400 U CN201721351400 U CN 201721351400U CN 207354219 U CN207354219 U CN 207354219U
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李嘉亮
崇锋
吕欣
侯少攀
王晓瓯
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National power investment group Qinghai the Yellow River Electric Power Technology Co., Ltd.
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Yellow River Qinghai Upstream Hydropower Development Co Ltd Photovoltaic Industry Technology Branch
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

本实用新型公开了一种光伏组件监测系统,包括:多个光伏组件;多个终端节点,所述终端节点与所述光伏组件一一对应,所述终端节点用于采集其对应的光伏组件的状态信息;协调节点,用于收集所述多个终端节点采集的所述状态信息;监控设备,用于从所述协调节点接收所述多个终端节点采集的所述状态信息,以监控所述多个光伏组件的工作状态。本实用新型的光伏组件监测系统,可以实现对所有光伏组件的状态信息的采集和传输,监控设备可以实时远程对光伏组件进行监控,在庞大的光伏电站中及时、准确地发现故障的光伏组件,极大的缩短了光伏电站的维护周期,节省劳动力,降低光伏电站运维成本,提高光伏电站发电量,缩短光伏电站的投资回报周期。

Description

光伏组件监测系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及光伏发电相关技术领域,具体地涉及一种光伏组件智能监测系 统。
背景技术
[0002]目前光伏电站是国家鼓励力度最大的绿色电力开发能源项目,且随着光伏发电的 相关技术的日趋成熟,我国光伏产业规模越来越大,行业发展总体趋好。伴随着我国光伏行 业的进一步发展,预计未来几年,光伏行业市场容量将呈现出逐年增长态势。据预测,到 2022年我国光伏累计装机容量将达141GW。
[0003]光伏电站通常建设在较为偏远的地区且分布广占地面积大,对于光伏电站的维护 和监控,传统的人工巡检的方式需要耗费大量工时,且监测效率低、维护难度大。近些年来 关于光伏电站监测系统的研宄越来越多,但是仅限于整个光伏组件子阵或者光伏组件组串 级别的监测,对于光伏电站组件级别的监测方案较少。系统级的监测方案无法准确的找出 故障光伏组件,只能监测光伏电站的总体发电量的大小,但无法分析出电量低的具体原因, 光伏电站维护周期较长,故障处理速度较慢,不能显著提升光伏电站的维护效率。故对正在 使用的光伏组件进行监测显得尤为必要。 实用新型内容
[0004] 为解决上述现有技术存在的问题,本实用新型提供了一种光伏组件监测系统。 [0005]为了达到上述实用新型目的,本实用新型采用了如下的技术方案:
[0006] 本实用新型公开了一种光伏组件监测系统,包括:
[0007] 多个光伏组件;
[0008] 多个终端节点,所述终端节点与所述光伏组件一一对应,所述终端节点用于采集 其对应的光伏组件的状态信息;
[0009] 协调节点,用于收集所述多个终端节点采集的所述状态信息;
[0010] 监控设备,用于从所述协调节点接收所述多个终端节点采集的所述状态信息,以 监控所述多个光伏组件的工作状态。
[0011] 进一步地,所述终端节点包括第一控制芯片、信息采集设备、第一供电设备和第一 输入输出设备;
[0012] 所述信息采集设备用于采集对应的光伏组件的状态信息,所述第一控制芯片用于 将采集的状态信息通过所述第一输入输出设备进行输出,所述第一供电设备用于对对应的 光伏组件产生的电压进行降压,并将降压后的电压提供给所述第一控制芯片和所述第一输 入输出设备。
[0013] 进一步地,所述信息采集设备包括:电流传感器,用于采集对应的光伏组件的电流 信息,并将采集到的电流信息传送到所述第一控制芯片。
[0014] 进一步地,所述信息采集设备包括:温度传感器,用于采集对应的光伏组件的温度 信息,并将采集到的温度信息传送到所述第一控制芯片。
[0015] 进一步地,所述协调节点包括:第二控制芯片、第二供电设备和第二输入输出设 备;
[0016] 所述信息收集设备用于收集所述多个终端节点采集的所述状态信息,所述第二控 制芯片用于将收集的状态信息通过所述第二输入输出设备进行输出,所述第二供电设备连 接到所述监控设备,以对所述第二控制芯片和所述第二输入输出设备进行供电。
[0017] 进一步地,所述第一控制芯片采用CC2530芯片。
[0018] 进一步地,所述终端节点还包括第一存储器,所述第一存储器与所述第一控制芯 片连接。
[0019] 进一步地,所述第二控制芯片采用CC2530芯片。
[0020] 进一步地,所述协调节点还包括第二存储器,所述第二存储器与所述第二控制芯 片连接。
[0021] 进一步地,所述监控设备包括显示部和故障报警部。
[0022] 本实用新型的有益效果:本实用新型通过设计一个光伏组件监测系统,设计终端 节点对每个光伏组件进行数据的采集和发送,汇集到协调节点,再由协调节点传送到监控 设备,监控设备上汇集了所有光伏组件的实时状态信息,可以远程对光伏组件进行监控,及 时发现发生故障的光伏组件。本实用新型的光伏组件监测系统,可以在庞大的光伏电站中 及时、准确地定位发生故障的光伏组件,极大的缩短了光伏电站的维护周期,节省劳动力, 降低光伏电站运维成本,提高光伏电站发电量,缩短光伏电站的投资回报周期。
附图说明
[0023] 通过结合附图进行的以下描述,本实用新型的实施例的上述和其它方面、特点和 优点将变得更加清楚,附图中:
[0024]图1是根据本实用新型的实施例的光伏组件监测系统的结构示意图;
[0025]图2是根据本实用新型的实施例的光伏组件的结构示意图;
[0026]图3是根据本实用新型的实施例的终端节点的结构示意图;
[0027]图4是根据本实用新型的实施例的协调节点的结构示意图。
具体实施方式
[0028] 以下,将参照附图来详细描述本实用新型的实施例。然而,可以以许多不同的形式 来实施本实用新型,并且本实用新型不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反, 提供这些实施例是为了解释本实用新型的原理及其实际应用,从而使本领域的其他技术人 员能够理解本实用新型的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。在附图中,为了 清楚起见,可以夸大元件的形状和尺寸,并且相同的标号将始终被用于表示相同或相似的 元件。
[0029]图1是根据本实用新型的实施例的光伏组件监测系统的结构示意图;图2是根据本 实用新型的实施例的终端节点的结构示意图;图3是根据本实用新型的实施例的协调节点 的结构示意图;图4是根据本实用新型的实施例的监控设备的结构示意图。
[0030]参照图1,根据本实用新型的实施例的光伏组件监测系统包括,多个光伏组件10、 多个终端节点20、协调节点30及监控设备40。应当说明的是,根据本实用新型的实施例的光 伏组件监测系统还可以包括其它必要的部件,如还包括与光伏组件10连接的保护电路、容 纳光伏组件10的背板接线盒。
[0031]具体地,光伏组件10上的保护电路由并联在光伏组件10上的二极管组成。在光伏 组件10被遮蔽产生热斑效应时,并联在被遮蔽部分的光伏组件10上的二极管因受到反向的 电压差导通,为整个电路提供回路,防止电能的进一步损失。
[0032]终端节点20与光伏组件10—一对应。终端节点20用于采集其对应的光伏组件10的 状态信息。参照图2,作为本实用新型的一种实施方式,终端节点2〇包括第一控制芯片21、信 息采集设备22、第一供电设备23和第一输入输出设备24。
[0033]具体地,信息采集设备22与第一控制芯片21连接,用于将采集到的对应的光伏组 件10的状态信息传送给第一控制芯片21。作为本实用新型的一种实施方式,信息采集设备 22包括温度传感器。温度传感器将采集对应的光伏组件1〇的温度信息,并将采集到的温度 信息传送到第一控制芯片21。作为本实用新型的另一种实施方式,信息采集设备22还可以 包括电流传感器。电流传感器将采集对应的光伏组件10的电流信息,并将采集到的电流信 息传送到第一控制芯片21。但是本实用新型并不限制于此,信息采集设备22还可以根据需 要,设置其它需要的设备。
[0034]具体地,第一供电设备23—端与第一控制芯片21连接,第一供电设备23的另一端 与光伏组件10连接。作为本实用新型的一种实施方式,第一供电设备23包括与光伏组件10 连接的电压采集线及对光伏组件10的电压进行降压的降压电路。具体地,电压采集线与光 伏组件10连接,将光伏组件10的电压引出。电压采集线压线后通过RJ45水晶头与降压电路 连接。应当说明的是,光伏组件10产生的电压通常达到200伏以上,而终端节点20正常工作 所需的电压较小。所以由光伏组件10获得的电压不可直接使用。因此,降压电路将由光伏组 件10处获得的电压进行降压处理,转换成终端节点20所需的工作电压。
[0035]具体地,第一输入输出设备24与第一控制芯片21连接。第一输入输出设备24用于 将终端节点2〇的信息传送给协调节点30以及接收来自协调节点30的信息。作为本实用新型 的一种实施方式,第一输入输出设备24包括射频天线,但本实用新型并不限制于此。
[0036]具体地,第一控制芯片21为终端节点20的核心组件。第一控制芯片21获取信息采 集设备22传送过来的光伏组件10的状态信息,并控制第一输入输出设备24将该状态信息传 送给协调节点30。
[0037]作为本实用新型的一种实施方式,终端节点2〇还包括第一存储器25。第一存储器 25与第一控制芯片21连接。第一存储器25存储有光伏组件1〇的状态信息。当终端节点1〇工 作发生异常时。可以从第一存储器25中获取光伏组件1〇的状态信息,作为故障分析的数据 支持。
[0038]协调节点30接收所有终端节点20发送过来的信息。作为本实用新型的一种实施方 式,协调节点30包括第二控制芯片31、第二供电设备32和第二输入输出设备33。
[0039]具体地,第二供电设备32的一端与第二控制芯片31连接,第二供电设备32的另一 端与监控设备40连接。第二供电设备:32从监控设备40处获取电压,为协调节点30的正常工 作提供电力支持。作为本实用新型的一种实施方式,第二供电设备32通过USB接口和数据线 与监控设备40连接。但是本实用新型并不限制于此。
[0040]具体地,第二输入输出设备33与第二控制芯片31连接。第二输入输出设备33用于 接收终端节点20发送过来的信息以及发送相关信息给相应的协调节点30。作为本实用新型 的一种实施方式,第二输入输出设备33包括射频天线,但本实用新型并不限制于此。
[0041]具体地,第二控制芯片31为协调节点30的核心组件。第二控制芯片31获取第二输 入输出设备33传送过来的所有光伏组件10的状态信息,并且将该状态信息传给监控设备 40。作为本实用新型的一种实施方式,第二控制芯片幻通过第二供电设备32与监控设备4〇 建立连接的USB接口和数据线将所有光伏组件10的状态信息传送给监控设备4〇。应当理解 的是,状态信息传送给监控设备40之前,可以根据监控设备40的硬件和软件需要,设置对应 的格式转换模块对传送的信息进行格式转化,但本实用新型并不限制于此。
[0042]作为本实用新型的一种实施方式,协调节点30还包括第二存储器34。第二存储器 34与第二控制芯片31连接。第二存储器34存储有所有光伏组件10的状态信息。当协调节点 30工作发生异常时。可以从第二存储器34中获取所有光伏组件10的状态信息,作为故障分 析的数据支持。
[0043]监控设备40接收协调节点3〇传送的信息,并对信息进行监控。作为本实用新型的 一种实施方式,监控设备40包括显示部41和故障报警部42。
[0044]具体地,显示部41显示所有光伏组件10的状态信息。作为本实用新型的一种实施 方式,可以设置图像界面或者表格界面来显示所有光伏组件10的状态信息。但是本实用新 型并不限制于此,还可以通过设置其它合适的方式,显示光伏组件10的状态信息。
[0045]具体地,故障报警部42包括比较器421和报警器422。根据一天光照时间的不同,可 预先设置光伏组件10对应的正常工作时的状态信息表。并且设置相应的阈值。故障报警部 42对光伏组件10的状态信息进行监控,比较器421将光伏组件10的状态信息与预设值进行 实时比较。如果比较结果不在预设值的阈值范围内,比较器421将发送信息给报警器422,报 警器422报警提醒监控人员。监控设备方便监控人员对所有光伏组件1〇进行监控,并且及时 发现和定位发生故障的光伏组件10,极大地便利了光伏组件10的监控。
[0046]作为本实用新型的实施例的一种实施方式,多个终端节点20与协调节点30间组成 了无线网络。优选地,该无线网络采用ZigBee无线通信协议进行无线通信。ZigBee是一种新 型无线网络自组网络通信技术,具有延时短、网络容量较大、功耗低、成本低、有效范围大、 可靠性好、网络拓扑能力强的技术特点,非常适合应用于光伏组件监测系统中。作为本实用 新型的一种实施方式,第一控制芯片21采用CC2530芯片,第二控制芯片31采用CC2530芯片。 CC2530芯片是德州仪器推出的新一代ZigBee芯片上的系统解决方案。CC2530芯片内部集成 IEE802.15 • 4协议标准支持ZigBee协议找,且具有频段为2.4GHz的无线射频收发器,具有极 高的接收灵敏度和抗干扰性能。在本实施例中,采用CC2530芯片的第一控制芯片21可以有 效地控制终端节点20采集光伏组件1 〇的状态信息,并且可以保证数据稳定地传送到协调节 点3〇。采用CC2530芯片的第二控制芯片31可以稳定地接收各终端节点20传送过来的各光伏 组件10的状态信息。但是本实用新型并不限制于此,还可以其它合适的无线通信协议和控 制芯片来满足光伏组件监测系统的需要。
[0047]下面将对光伏组件监测系统的工作过程进行阐述。
[0048]在光伏组件监测系统正常工作时,各个光伏组件10上都设置有相应的终端节点 20。终端节点2〇采集光伏组件10的状态信息,并将信息传送给协调节点30。协调节点30接收 所有终端节点20的信息,通过数据线将信息传送到监控设备40。监控设备40的显示部可以 看到所有光伏组件10的实时工作状态。当其中的光伏组件10工作异常,如比较器比较结 果显示电压较低,不在预设的正常电压阈值范围内。比较器421将比较结果发送给报警器 422。报警器422报警提示。监控人员根据报警提示和光伏组件10的状态信息可以迅速定位 发生故障的光伏组件10和相关状态信息,进行故障处理。
[0049]本实用新型通过设计一个光伏组件监测系统,设计终端节点对每个光伏组件进行 数据的采集和发送,汇集到协调节点,再由协调节点传送到监控设备,监控设备上汇集了所 有光伏组件的实时状态信息,可以远程对光伏组件进行监控,及时发现发生故障的光伏组 件。本实用新型的光伏组件监测系统,可以在庞大的光伏电站中及时、准确地定位发生故障 的光伏组件,极大的缩短了光伏电站的维护周期,节省劳动力,降低光伏电站运维成本,提 高光伏电站发电量,缩短光伏电站的投资回报周期。
[0050] 虽然已经参照特定实施例示出并描述了本实用新型,但是本领域的技术人员将理 解:在不脱离由权利要求及其等同物限定的本实用新型的精神和范围的情况下,可在此进 行形式和细节上的各种变化。

Claims (10)

1. 一种光伏组件监测系统,其特征在于,包括: 多个光伏组件; 多个终端节点,所述终端节点与所述光伏组件一一对应,所述终端节点用于采集其对 应的光伏组件的状态信息; 协调节点,用于收集所述多个终端节点采集的所述状态信息; 监控设备,用于从所述协调节点接收所述多个终端节点采集的所述状态信息,以监控 所述多个光伏组件的工作状态。
2. 根据权利要求1所述的光伏组件监测系统,其特征在于,所述终端节点包括第一控制 芯片、信息采集设备、第一供电设备和第一输入输出设备; _ 所述信息采集设备用于采集对应的光伏组件的状态信息,所述第一控制芯片用于将采 集的状态信息通过所述第一输入输出设备进行输出,所述第一供电设备用于对对应的光伏 组件产生的电压进行降压,并将降压后的电压提供给所述第一控制芯片和所述第一输入输 出设备。
3. 根据权利要求2所述的光伏组件监测系统,其特征在于,所述信息采集设备包括:电 流传感器,用于采集对应的光伏组件的电流信息,并将采集到的电流信息传送到所述第一 控制芯片。
4. 根据权利要求2或3所述的光伏组件监测系统,其特征在于,所述信息采集设备包括: 温度传感器,用于采集对应的光伏组件的温度信息,并将采集到的温度信息传送到所述第 一'控制芯片。
5. 根据权利要求1所述的光伏组件监测系统,其特征在于,所述协调节点包括:第二控 制芯片、第二供电设备和第二输入输出设备; 所述信息收集设备用于收集所述多个终端节点采集的所述状态信息,所述第二控制芯 片用于将收集的状态信息通过所述第二输入输出设备进行输出,所述第二供电设备连接到 所述监控设备,以对所述第二控制芯片和所述第二输入输出设备进行供电。 _
6. 根据权利要求2所述的光伏组件监测系统,其特征在于,所述第一控制芯片采用 CC2530芯片。
7. 根据权利要求2所述的光伏组件监测系统,其特征在于,所述终端节点还包括第一存 储器,所述第一存储器与所述第一控制芯片连接。 _
8. 根据权利要求5所述的光伏组件监测系统,其特征在于,所述第二控制芯片采用 CC2530芯片。
9.根据权利要求5所述的光伏组件监测系统,其特征在于,所述协调节点还包括第二存 储器,所述第二存储器与所述第二控制芯片连接。 _
10.根据权利要求1所述的光伏组件监测系统,其特征在于,所述监控设备包括显示部 和故障报警部。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108736827A (zh) * 2018-06-15 2018-11-02 北京成文琪信科技有限公司 一种太阳能光伏组件阵列数据汇集装置及其数据处理方法
CN108808861A (zh) * 2018-06-15 2018-11-13 北京成文琪信科技有限公司 一种光伏组件监控系统同时性解决方法

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