直流控制柜及控制系统的制作方法

本实用新型涉及电力控制技术领域，尤其是涉及一种直流控制柜及控制系统。

背景技术：

随着现代工业的发展，能源危机和大气污染问题日益突出，光伏发电作为一种新型能源越来越受到人们的重视。光伏发电就是利用光伏电池材料的光伏效应将太阳能转换成电能的一种新型能源系统，在使用过程中，光伏电池产生直流电流，多路直流电流通过并联汇聚到汇流箱中，在经过逆变系统将直流电转换成用户所需频率的交流电。现有技术中，多采用将多个汇流箱设置在光伏设备阵列中，以将光伏电池产生的直流电流传入到直流配电柜中，进而传输到逆变系统。由于光伏设备的布局分散，输送电能的汇流箱和配电柜等设备较多，给光伏电站的监控带来了巨大挑战，也降低了维护和巡检的效率。

针对上述在电能输送过程中，由于光伏设备的布局分散，输送电能设备较多，使得光伏电站不利于监控，降低维护和巡检的效率的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种直流控制柜及控制系统，以缓解由于光伏设备的布局分散，输送电能设备较多，使得光伏电站不利于监控，维护和巡检的效率降低的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种直流控制柜，该直流控制柜包括：柜体和设置在柜体内部的汇流器、控制器和数据收发器；汇流器设置有多个接口，每个接口用于与外界的光伏电站的光伏电池连接；汇流器还包括与多个接口分别连接的多个输入电阻、第一断路器、电流检测计和输出接口；汇流器通过输入电阻与光伏电站的光伏电池连接，将光伏电池输入的直流电信号经输出接口输送至控制器；电流检测计的检测端与每个输入电阻连接，电流检测计的控制端与第一断路器连接，当电流检测计检测到光伏电池输入的直流电信号大于电流阈值时，通过控制端触发第一断路器断开，停止向控制器输送直流电信号；控制器包括依次连接的开关电路、功率检测器和第二断路器，控制器用于将汇流器输送的直流电信号传输至逆变系统；其中，功率检测器的输出端与第二断路器连接，当功率检测器检测到汇流器的输出功率大于设定的功率阈值时，触发第二断路器断开，停止向逆变系统输送直流电信号；数据收发器包括数据采集器和无线通讯模块；数据采集器与电流检测计和功率检测器连接，用于采集电流检测计和功率检测器的工作参数，并通过无线通讯模块将工作参数发送至直流控制柜的监控部门的服务器，以使工作人员对直流控制柜的工作状态进行监控。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述直流控制柜还包括第一接地电阻和第二接地电阻；第一接地电阻的一端连接在输入电阻与第一断路器的通路上，第一接地电阻的另一端接地；第二接地电阻的一端连接在开关电路与第二断路器的通路上，第二接地电阻的另一端接地。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述直流控制柜还包括绝缘监测仪；该绝缘监测仪设置在汇流器和控制器的连接通路上，用于对直流控制柜进行绝缘监测。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述直流控制柜还包括与绝缘监测仪连接的报警器，当直流控制柜的对地绝缘电阻超出预设报警范围时，报警器在绝缘监测仪的触发下发出报警提示。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述直流控制柜还包括与数据收发器连接的环境参数采集器，环境参数采集器用于采集直流控制柜所处环境的环境参数；数据收发器还用于将环境参数采集器采集的环境参数发送至直流控制柜的监控系统的服务器，以使工作人员对直流控制柜的环境参数进行监控；其中，环境参数采集器包括温度传感器和湿度传感器。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述直流控制柜还包括显示器，该显示器与数据收发器连接，用于显示数据收发器采集的工作参数，以及显示直流控制柜所处环境的环境参数。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述柜体设置有带门锁的柜门；柜门上设置有与所述显示器的尺寸相匹配透明面板。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述直流控制柜还包括与控制器连接的风扇；柜体上设置有通风孔。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种光伏电站直流控制系统，该系统包括上述第一方面所述的直流控制柜，还包括服务器；其中，该服务器设置在直流控制柜的监控部门。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述系统还包括与服务器连接的工作站，该工作站用于展示服务器的工作状态。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型提供的一种直流控制柜及控制系统，通过将汇流器和控制器集成在一个直流控制柜中，使该直流控制柜能够实现对光伏电池产生的多路直流电流的汇聚和控制，并直接将光伏电池的直流电流通过直流控制柜直接传输到逆变系统，极大地减少了光伏电站中控制柜的数量，避免了由于设备分散给光伏电站的监控带来的不便，有效提高了工作人员的维护和巡检的工作效率。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种直流控制柜的内部结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种直流控制柜中的汇流器的具体结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种直流控制柜中的控制器的具体结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种直流控制柜的具体电路结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种直流控制柜的立体结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种直流控制系统的结构框图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前光伏电站在输送光伏电池产生的直流电流时，多采用汇流箱和配电控制柜相结合的方式进行输送，由于光伏设备分布分散，给光伏电站的监控带来了巨大挑战，也降低了维护和巡检的效率，基于此，本实用新型实施例提供的一种直流控制柜及控制系统，以提高光伏电站的维护和巡检效率。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种直流控制柜进行详细介绍。

实施例一：

如图1所示的一种直流控制柜的内部结构示意图，该直流控制柜包括：柜体和设置在柜体内部的汇流器10、控制器20和数据收发器30；其中，柜体在图1中未示出。

具体的，上述汇流器10设置有多个接口101，每个接口101用于与外界的光伏电站的光伏电池连接；所述汇流器还包括与多个所述接口分别连接的多个输入电阻102、第一断路器103、电流检测计105和输出接口104；应当理解，为描述简便，在图1中仅仅示出了一个接口101，和一个输入电阻102，在实际使用时，接口101和输入电阻102的个数可以根据实际情况进行设置，本实施例对此不进行限制。

具体实现时，汇流器10通过输入电阻102与光伏电站的光伏电池连接，将光伏电池输入的直流电信号经输出接口104输送至控制器20；电流检测计105的检测端与每个输入电阻102连接，电流检测计105的控制端与第一断路器103连接，当电流检测计105检测到光伏电池输入的直流电信号大于电流阈值时，通过控制端触发第一断路器103断开，停止向控制器20输送直流电信号。

控制器20包括依次连接的开关电路201、功率检测器202和第二断路器203，控制器20用于将汇流器10输送的直流电信号传输至逆变系统；其中，功率检测器202的输出端与第二断路器203连接，当功率检测器202检测到汇流器10的输出功率大于设定的功率阈值时，触发第二断路器203断开，停止向逆变系统输送直流电信号。

具体地，数据收发器30包括数据采集器301和无线通讯模块302；其中，数据采集器301与电流检测计105和功率检测器202连接，用于采集电流检测计105和功率检测器202的工作参数，并通过无线通讯模块302将工作参数发送至直流控制柜的监控部门的服务器，具体实现时，上述无线通讯模块302可以由wifi嵌入式芯片实现，内置无线网络协议以及TCP/IP协议等，通过wifi信号连入互联网，进而与云服务器建立连接；还可以通过2G/3G/4G等移动蜂窝网络，与服务器建立通信，以使工作人员对直流控制柜的工作状态进行监控。

本实用新型实施例提供的一种直流控制柜，通过将汇流器和控制器集成在一个直流控制柜中，使该直流控制柜能够实现对光伏电池产生的多路直流电流的汇聚和控制，并直接将光伏电池的直流电流通过直流控制柜直接传输到逆变系统，极大地减少了光伏电站中控制柜的数量，避免了由于设备分散给光伏电站的监控带来的不便，有效提高了工作人员的维护和巡检的工作效率。

图2示出了一种上述汇流器的具体结构示意图，考虑到光伏电站在实际应用时会分布很多光伏电池，因此，采用将多路直流电流通过并联的方式汇入到汇流器，如图2所示，在使用过程中，光伏电池的输入包括正极输入和负极输入，每一极都有多路直流电流通过输入电阻并联汇入到汇流器，在图2所示的示意图中，光伏电池的正极输入包括了四路电池串列，光伏电池的负极输入也包括了四路电池串列，每一路的电池串列均有一个输入电阻，每一路并联后，经过第一断路器输送到输出接口，而电流检测计的检测端与每路正极输入的输入电阻连接，进一步，对应于光伏电池的正极输入和负极输入，输出接口也包括正极直流输出接口和负极直流输出接口，将汇流器汇聚的直流电流传输至控制器。

图3示出了一种上述控制器的具体结构示意图，其中，开关电路优选为二极管与保护开关串联组成的单相导通电路，能够有效防止出现逆流现象，功率检测器设置在开关电路与第二断路器的通路上，以检测汇流器传输的直流信号的输出功率。

具体地，上述直流控制柜还包括第一接地电阻和第二接地电阻；如图2和图3所示的电路结构示意图，第一接地电阻的一端连接在输入电阻与第一断路器的通路上，第一接地电阻的另一端接地；第二接地电阻的一端连接在开关电路与第二断路器的通路上，第二接地电阻的另一端接地。进一步，如图2所示，考虑到汇流器有正极输入和负极输入两个通路，在实际使用时，优选地在汇流器的正极输入通路和负极输入通路上都设置有接地电阻，因此，在图2中的第一接地电阻设置有两个。

在图2和图3的基础上，本实用新型实施例还提供了一种直流控制柜的具体电路结构示意图，如图4所示，包括上述汇流器、控制器的具体结构示意图，还包括数据收发器。同时，出于对直流控制柜的操作安全考虑，以及当直流控制柜出现绝缘故障时能够有效对每个支路进行识别，上述直流控制柜还包括绝缘监测仪；如图4所示，该绝缘监测仪设置在汇流器和控制器的连接通路上，用于对直流控制柜进行绝缘监测，具体实现时，该绝缘监测仪的监测端连接在汇流器的正极直流输出接口和负极直流输出接口与控制器连接的通路上。

进一步，上述直流控制柜还包括与绝缘监测仪连接的报警器，当直流控制柜的对地绝缘电阻超出预设报警范围时，上述报警器在绝缘监测仪的触发下发出报警提示，在具体实现时，上述绝缘电阻的报警范围的阈值可以预先由工作人员进行设定，以满足不同条件下的绝缘要求，以提高安全保护的等级。

进一步，上述直流控制柜还包括与数据收发器连接的环境参数采集器，该环境参数采集器在图4中未示出。该环境参数采集器用于采集直流控制柜所处环境的环境参数；数据收发器还用于将环境参数采集器采集的环境参数发送至直流控制柜的监控系统的服务器，以使工作人员对直流控制柜的环境参数进行监控；其中，该环境参数采集器包括温度传感器和湿度传感器。具体实现时，该温度传感器和湿度传感器可以根据需要，设置在直流控制柜的柜体内部，也可以设置在柜体外部，同时传感器的数量可以是一个，也可以是多个，具体以实际使用情况为准，本实用新型实施例对此不进行限制。

为了便于维护人员在对上述直流控制柜进行巡检和检修时，能够有效查看直流控制柜的运行状态，上述直流控制柜还包括显示器，该显示器与数据收发器连接，用于显示数据收发器采集的所述工作参数，以及显示直流控制柜所处环境的环境参数；进一步，上述直流控制柜的柜体设置有带门锁的柜门；在柜门上还可以设置有与显示器的尺寸相匹配透明面板，使得在日常巡检或者检修过程中，维护人员能够有效地查看到直流控制柜当前的运行状态，提高了维护人员的工作效率。

考虑到直流控制柜在运行过程中的散热问题，在实际使用时，上述直流控制柜还可以设置有与控制器连接的风扇；同时，在柜体上还可以设置有通风孔，以提高柜体的通风效果。图5示出了一种上述直流控制柜的立体结构示意图，包括柜体、通风孔、门锁、面板和铭牌，其中面板为与显示器的尺寸相匹配的透明面板，能够展示显示器显示的工作参数和环境参数等。在具体实现时，上述风扇可以采用单独供电的方式，以使风扇能够一直处于运行状态，进一步，该风扇还可以和温度传感器连接，当直流控制柜内的温度大于设定的温度阈值时，采用自动触发的方式使风扇运行，实现直流控制柜内的风扇—温度的自动控制，进一步提高对直流控制柜的监控效率。

实施例二：

在上述实施例一的基础上，本实用新型实施例还提供了一种直流控制系统，如图6所示的直流控制系统的结构框图，该系统包括上述实施例一所述的直流控制柜601，还包括服务器600；其中，该服务器600设置在直流控制柜的监控部门。

进一步，上述系统还包括与服务器600连接的工作站602，该工作站602用于展示服务器600的工作状态。

具体实现时，上述直流控制柜601的数量可以是一个，还可以是多个，具体数量以实际情况为准，本实用新型实施例对此不进行限制。进一步，上述直流控制柜601通过无线通讯模块与服务器600建立无线网络连接，实现数据的上传，使得直流控制柜的监控部门的工作人员能够根据上传的数据实现对直流控制柜的监控。

本实用新型实施例提供的一种直流控制系统，使直流控制柜通过无线通讯模块与服务器建立网络连接，能够将直流控制柜的运行数据发送至监控部门的服务器，以实现直流控制柜的实时监控，使工作人员能够及时查看直流控制柜的运行状态，有效提高了工作人员的维护和巡检的工作效率。

本实用新型实施例提供的直流控制系统，与上述实施例提供的直流控制柜具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。