CN208675189U - 基于北斗短报文的光伏组件监测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于北斗短报文的光伏组件监测设备。其包括：光伏组串电流监测模块、光伏组件电压监测模块、北斗通信及光伏抄表模块。光伏组串电流监测模块与所述光伏组串相连，用于对所述光伏组串的电流值进行采集并上报。光伏组件电压监测模块与所述光伏组件相连，用于对所述光伏组件的电压值进行采集并上报。北斗通信及光伏抄表模块通过无线通信方式接收所述光伏组串电流监测模块上报的电流值和所述光伏组件电压监测模块上报的电压值，对该接收的电流值和电压值标识时标后，通过北斗短报文通信上报。所述基于北斗短报文的光伏组件监测设备能够实时监测光伏组件的电流和电压状态，及时发现故障光伏组件。

Description

基于北斗短报文的光伏组件监测设备

技术领域

本实用新型是关于光伏电网领域，特别是关于一种基于北斗短报文的光伏组件监测设备。

背景技术

光伏作为一种新兴绿色能源，在各国政府相关政策的激励下，光伏发电在全球范围内得以快速发展。伴随着技术的发展，光伏上游的成本不断下降，电站的后期维护和安全性逐渐引起了投资者的重视。通过监测光伏组件发电数据和状态数据，对提高系统实际发电效率和保护光伏发电设备具有重要意义。同时随着规模性的太阳能电站在中国开始陆续建设和投入运行，如何实时了解电站的运行状况，如何满足上一级系统或电网调度系统的监测需求，是电站业主和电网公司所共同关心的问题。

目前太阳能电站主要有两种监测需求，一种是维护光伏组件的需求，要求能及时发现故障光伏组件，方便及时维修。另一种是提高发电效率的需求，要求监测同时具有自动控制功能，能够根据故障状态及时切断故障模块，并且把太阳能组件输出电压稳压在正常数值，防止因为一个组件有问题而造成整个太阳能电池阵列发电效率降低。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于北斗短报文的光伏组件监测设备，其能够实时监测光伏组件的电流和电压状态，及时发现故障光伏组件。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于北斗短报文的光伏组件监测设备。多个光伏组件串联而组成一个光伏组串。所述光伏组件监测设备包括：光伏组串电流监测模块、光伏组件电压监测模块、北斗通信及光伏抄表模块。光伏组串电流监测模块与所述光伏组串相连，用于对所述光伏组串的电流值进行采集并上报。光伏组件电压监测模块与所述光伏组件相连，用于对所述光伏组件的电压值进行采集并上报。北斗通信及光伏抄表模块与所述光伏组串电流监测模块和所述光伏组件电压监测模块均能够进行无线通信，接收所述光伏组串电流监测模块上报的电流值和所述光伏组件电压监测模块上报的电压值，对该接收的电流值和电压值标识时标后，通过北斗短报文通信上报。

在一优选的实施方式中，一个光伏组串配置一个光伏组串电流监测模块，一个光伏组件配置一个光伏组件电压检测模块。

在一优选的实施方式中，所述北斗通信及光伏抄表模块被配置在所述光伏组串的汇流箱内。

在一优选的实施方式中，所述光伏组串电流监测模块包括：电流采样单元、第一MCU处理器、第一无线通信单元、第一电源基准、第一电压转换单元。电流采样单元用于对所述光伏组串的电流的模拟量进行采样。其中，MCU是指微控制单元。第一MCU处理器与所述电流采样单元相连，其包括第一AD转换器，用于对所述电流采样单元的采样电流进行AD转换，得到所述光伏组串的电流值。第一无线通信单元与所述第一MCU处理器相连，用于将所述光伏组串的电流值上报至所述北斗通信及光伏抄表模块。第一电源基准与所述第一MCU处理器相连，用于对所述第一MCU处理器提供基准电源。第一电压转换单元与所述第一MCU处理器相连，用于将光伏组件的电压转换为所述第一MCU处理器的工作电压。

在一优选的实施方式中，所述光伏组件电压监测模块包括：电压采样单元、第二MCU处理器、第二无线通信单元、第二电源基准、第二电压转换单元。电压采样单元用于对所述光伏组件的电压的模拟量进行采样。第二MCU处理器与所述电压采样单元相连，其包括第二AD转换器，用于对所述电压采样单元的采样电压进行AD转换，得到所述光伏组件的电压值。第二无线通信单元与所述第二MCU处理器相连，用于将所述光伏组件的电压值上报至所述北斗通信及光伏抄表模块。第二电源基准与所述第二MCU处理器相连，用于对所述第二MCU处理器提供基准电源。第二电压转换单元与所述第二MCU处理器相连，用于将光伏组件的电压转换为所述第二MCU处理器的工作电压。

在一优选的实施方式中，所述北斗通信及光伏抄表模块包括：第三无线通信单元、第三MCU处理器、北斗通信单元。第三无线通信单元与所述第一无线通信单元和所述第二无线通信单元均能够进行无线通信。第三MCU处理器与所述第三无线通信单元相连，通过所述第三无线通信单元接收所述第一无线通信单元和所述第二无线通信单元上报的所述光伏组串的电流值和所述光伏组件的电压值。北斗通信单元，与所述第三MCU处理器相连，用于将所述第三MCU处理器接收的所述光伏组串的电流值和所述光伏组件的电压值标识时标并通过北斗短报文的形式上报。

与现有技术相比，根据本实用新型的基于北斗短报文的光伏组件监测设备采用北斗作为监测设备的数据通信链路，可以在通信不便的光伏电站搭建监测系统，运用北斗短报文通信，不需要物理连接即可完成对每块光伏组件的监测；并且采用北斗的精确授时功能，通过北斗通信单元对采集数据标识时标，精准记录采集数据时间；通过采用光伏组串电流监测模块、光伏组件电压监测模块、和北斗通信及光伏抄表模块组成光伏组件监测设备，能够有效监测每一个光伏组件，基于北斗短报文的光伏组件监测设备应用在光伏发电系统中，能够提高光伏组件的使用寿命和发电效率，能够产出较大的经济效益。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施方式的基于北斗短报文的光伏组件监测设备在光伏发电系统中的部署示意图；

图2是根据本实用新型一实施方式的基于北斗短报文的光伏组件监测设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

为了满足太阳能电站的上述监测需求，本实用新型提供了一种基于北斗短报文的光伏组件监测设备，其能够实时监测光伏组件的电流和电压状态，及时发现故障光伏组件。

北斗系统具有实时导航、快速定位、精确授时、位置报告和短报文通信服务五大功能，其短报文通信一次可传送多达120个汉字的信息，已广泛应用于交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、测绘地理信息、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾、应急搜救等领域，逐步渗透到人类社会生产和人们生活的方方面面，为全球经济和社会发展注入新的活力。

本实用新型利用北斗的精确授时功能，精准记录采集数据时间，可以实现对每块光伏组件的发电历史统计，了解光伏组件运行情况。利用北斗的短报文通信，将光伏组件的电压和光伏组串的电流信息上报电压监测系统，可以实现对光伏组件的监测，及时发现故障的光伏组件，方便及时维修。

图1是根据本实用新型一实施方式的基于北斗短报文的光伏组件监测设备在光伏发电系统中的部署示意图。如图1所示，光伏发电系统包括多个光伏组件(组件1～组件N)和汇流箱20，N个光伏组件串联组成一个光伏组串，N个光伏组串(组串1～组串N)并入汇流箱20中。

该基于北斗短报文的光伏组件监测设备包括电流监测模块10、电压监测模块11、北斗通信及光伏抄表模块12。

该光伏组件监测设备在光伏发电系统中的部署如下：一个光伏组串配置一个电流监测模块10，一个光伏组件配置一个电压监测模块11，N个光伏组串的汇流箱处配置一个北斗通信及光伏抄表模块12。其中，电流监测模块10与光伏组串相连，用于对光伏组串的电流值进行采集并上报。电压监测模块11与光伏组件相连，用于对所述光伏组件的电压值进行采集并上报。北斗通信及光伏抄表模块12与电流监测模块10和电压监测模块11均能够进行无线通信，北斗通信及光伏抄表模块12接收电流监测模块10上报的电流值和电压监测模块11上报的电压值，并对该接收的电流值和电压值标识时标后，通过北斗短报文通信上报至光伏电站监测系统。

图2是根据本实用新型一实施方式的基于北斗短报文的光伏组件监测设备的结构示意图。

电流监测模块10包括：第一MCU处理器10a、电流采样单元10b、第一电压转换单元10c、第一电源基准10d、第一无线通信单元10e。第一电压转换单元10c将光伏组件的电压变换为第一MCU处理器10a可工作的电压；为了保证采样准确度，第一电源基准10d为第一MCU处理器10a的AD采样提供基准电源；第一MCU处理器10a的AD转换器采集电流采样单元10b的电流值，经过第一无线通信单元10e发送给北斗通信及光伏抄表模块12。

电压监测模块11包括：第二MCU处理器11a、电压采样单元11b、第二电压转换单元11c、第二电源基准11d、第二无线通信单元11e。第二电压转换单元11c将光伏组件的电压变换为第二MCU处理器11a可工作的电压；为了保证采样准确度，第二电源基准11d为第二MCU处理器11a的AD采样提供基准电源；第二MCU处理器11a的AD转换器采集电压采样单元11b的电压值，经过第二无线通信单元11e发送给北斗通信及光伏抄表模块12。

北斗通信及光伏抄表模块12包括：第三MCU处理器12a、北斗通信单元12b、第三无线通信单元12c。第三MCU处理器12a通过第三无线通信单元12c收集光伏组串的电流监测模块10和光伏组件的电压监测模块11的数据，即采集的组串电流以及每块光伏组件的电压，北斗通信及光伏抄表模块12运用北斗的精确授时功能，通过北斗通信单元12b对采集数据标识时标，精准记录采集数据时间；运用北斗的短报文功能，通过北斗通信单元12b的将采集到的电流和电压数据上传至光伏电站监测系统，以便监测每块光伏组件的电压和光伏组串的电流情况，能够及时发现、定位故障组件，并对组件进行维护，避免因为一个组件有问题而造成整个太阳能电池阵列发电效率降低。

综上，本实用新型采用北斗作为监测设备的数据通信链路，可以在通信不便的光伏电站搭建监测系统，运用北斗短报文通信，不需要物理连接即可完成对每块光伏组件的监测；并且采用北斗的精确授时功能，通过北斗通信单元对采集数据标识时标，精准记录采集数据时间；通过采用光伏组串电流监测模块、光伏组件电压监测模块、和北斗通信及光伏抄表模块组成光伏组件监测设备，能够有效监测每一个光伏组件，基于北斗短报文的光伏组件监测设备应用在光伏发电系统中，能够提高光伏组件的使用寿命和发电效率，能够产出较大的经济效益。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种基于北斗短报文的光伏组件监测设备，多个光伏组件串联而组成一个光伏组串，其特征在于，该光伏组件监测设备包括：

光伏组串电流监测模块，与所述光伏组串相连，用于对所述光伏组串的电流值进行采集并上报；

光伏组件电压监测模块，与所述光伏组件相连，用于对所述光伏组件的电压值进行采集并上报；以及

北斗通信及光伏抄表模块，与所述光伏组串电流监测模块和所述光伏组件电压监测模块均能够进行无线通信，接收所述光伏组串电流监测模块上报的电流值和所述光伏组件电压监测模块上报的电压值，对该接收的电流值和电压值标识时标后，通过北斗短报文通信上报。

2.如权利要求1所述的基于北斗短报文的光伏组件监测设备，其特征在于，一个光伏组串配置一个光伏组串电流监测模块，一个光伏组件配置一个光伏组件电压检测模块。

3.如权利要求2所述的基于北斗短报文的光伏组件监测设备，其特征在于，所述北斗通信及光伏抄表模块被配置在所述光伏组串的汇流箱内。

4.如权利要求1所述的基于北斗短报文的光伏组件监测设备，其特征在于，所述光伏组串电流监测模块包括：

电流采样单元，用于对所述光伏组串的电流的模拟量进行采样；

第一MCU处理器，与所述电流采样单元相连，其包括第一AD转换器，用于对所述电流采样单元的采样电流进行AD转换，得到所述光伏组串的电流值；

第一无线通信单元，与所述第一MCU处理器相连，用于将所述光伏组串的电流值上报至所述北斗通信及光伏抄表模块；

第一电源基准，与所述第一MCU处理器相连，用于对所述第一MCU处理器提供基准电源；以及

第一电压转换单元，与所述第一MCU处理器相连，用于将光伏组件的电压转换为所述第一MCU处理器的工作电压。

5.如权利要求4所述的基于北斗短报文的光伏组件监测设备，其特征在于，所述光伏组件电压监测模块包括：

电压采样单元，用于对所述光伏组件的电压的模拟量进行采样；

第二MCU处理器，与所述电压采样单元相连，其包括第二AD转换器，用于对所述电压采样单元的采样电压进行AD转换，得到所述光伏组件的电压值；

第二无线通信单元，与所述第二MCU处理器相连，用于将所述光伏组件的电压值上报至所述北斗通信及光伏抄表模块；

第二电源基准，与所述第二MCU处理器相连，用于对所述第二MCU处理器提供基准电源；以及

第二电压转换单元，与所述第二MCU处理器相连，用于将光伏组件的电压转换为所述第二MCU处理器的工作电压。

6.如权利要求5所述的基于北斗短报文的光伏组件监测设备，其特征在于，所述北斗通信及光伏抄表模块包括：

第三无线通信单元，与所述第一无线通信单元和所述第二无线通信单元均能够进行无线通信；

第三MCU处理器，与所述第三无线通信单元相连，通过所述第三无线通信单元接收所述第一无线通信单元和所述第二无线通信单元上报的所述光伏组串的电流值和所述光伏组件的电压值；

北斗通信单元，与所述第三MCU处理器相连，用于将所述第三MCU处理器接收的所述光伏组串的电流值和所述光伏组件的电压值标识时标并通过北斗短报文的形式上报。