一种光伏组件在线检测系统的制作方法

文档序号:14922795发布日期:2018-07-11 04:57

本实用新型属于光伏组件监控技术领域,特别涉及一种通过无线通讯方式对运行中的光伏组件进行检测的系统。



背景技术:

一般光伏电站的直流发电部分是通过组件的串并联组成的,如图1所示,组件作为最重要的发电单元,在出厂时是做过严格的测试和筛选的,以保证达到较好的匹配效果。

但在太阳能光伏系统漫长的使用过程中,经常会因碰到诸如烟囱、树阴、鸟粪、乌云、灰尘等遮挡,而长期的遮挡会在组件上形成热斑,降低了发电效率,同时也增加了火灾隐患。同时即便是没有特殊因素影响,在正常使用环境下,组件本身随着时间的推移也会发生衰减,组件的这个衰减特性既有共性,也有独特的个性。独立的个性是指每个组件各自的衰减的程度不一,相差很多。这与制作电池材料的好坏,制造工艺的影响以及电站安装实施过程都有关系。

目前的光伏电站监控只是针对光伏并网逆变器、汇流箱、气象站和电表等设备,而没有针对到每块太阳能电池组件。当监控系统出现报警时,只能知道某个阵列或组串出问题,而不能对出现故障的组件精确定位,仍需要人为通过仪器设备去检测查找。目前对阵列中的组件测试方法存在很多缺陷及不足,如不能在线测试,测试时必需断开组件之间的连接;测试时间长;测试设备昂贵等。这样维护仍不方便,尤其对分布式光伏电站,有待改进。



技术实现要素:

本实用新型的目的,在于提供一种光伏组件在线检测系统,其可基于无线通讯对运行中的光伏组件进行数据提取及检测,在电站监控系统初步定位故障组串后能快速准确地找到发生故障的组件。

为了达成上述目的,本实用新型的解决方案是:

一种光伏组件在线检测系统,包括手持式数据读取器、组件数据采集模块、电流采集模块及光照度采集模块;

各采集模块均具有唯一的ID,通过条码或二维码的方式进行显示;

所述组件数据采集模块用于在接收到手持式数据读取器的指令后收集组件的电压及接线盒内部温度数据,并通过无线方式发送到手持式数据读取器;

所述电流采集模块用于在接收到手持式数据读取器的指令后收集组件的工作电流,再通过有线或无线的方式发送到手持式数据读取器;

所述光照度采集模块用于在接收到手持式数据读取器的指令后收集光照数据,并通过无线或有线的方式发送到手持式数据读取器;

所述手持式数据读取器用于接收各个采集模块的数据并进行显示。

上述系统还包括环境数据采集模块,所述环境数据采集模块用于在接收到手持式数据读取器的指令后收集环境数据,并通过有线或无线的方式发送到手持式数据读取器。

上述无线方式采用433M或2.4G通讯方式;所述有线方式采用RS485或RS232方式。

上述组件数据采集模块整合于组件接线盒内部,或单独安装于组件背面。

上述组件数据采集模块具有唯一的ID,通过条码或二维码的方式粘贴在组件接线盒正面、组件侧边框或组件边框正面。

上述组件数据采集模块包括组件数据MCU、电压采集电路、温度采集电路、电源模块和无线通讯模块,其中:电压采集电路分别连接组件接线盒上与组件焊接的四个端子,采集组件电压和组件中每串电池片的电压,温度采集电路收集组件接线盒内部的温度数据,电压采集电路和温度采集电路采集到的数据输入到组件数据MCU,组件数据MCU控制无线通讯模块收发数据,电源模块用于将组件电压36V转换为模块需要的电压。

上述电流采集模块包括带霍尔传感器的电流采集电路、电流MCU、串口模块和无线通讯模块,霍尔传感器将采集到的电流信号通过电流采集电路传送给电流MCU,电流MCU控制无线通讯模块收发数据,或通过串口模块收发数据。

上述无线通讯模块采用2.4G或433M通讯方式,串口模块采用RS485或RS232方式。

上述各电流采集模块及光照度采集模块都具有唯一的ID,通过条码或二维码的方式粘贴在模块外壳上。

上述系统还包括环境数据采集模块,所述环境数据采集模块用于在接收到手持式数据读取器的指令后收集环境数据,并通过有线或无线的方式发送到手持式数据读取器。

上述光照度采集模块与手持式数据读取器整合在一起,或分开单独设置。

采用上述方案后,本实用新型能在光伏直流发电阵列实际运行过程中,测量到组件的工作电流、电压、温度,它包含了在每个组件上安装的数据采集装置和手持的移动无线接收装置。整套检测系统使用时不改变目前太阳能电池组件及光伏电站的结构,也不影响光伏电站运行发电。

附图说明

图1是现有光伏电站的组件连接架构示意图;

图2是本实用新型的整体架构图;

图3是本实用新型中电压采集模块和温度采集模块的电路原理图;

图4是本实用新型中电流采集模块的电路原理图;

图5是本实用新型中手持式数据读取器的电路原理图。

具体实施方式

以下将结合附图,对本实用新型的技术方案及有益效果进行详细说明。

如图2所示,本实用新型提供一种光伏组件在线检测系统,包括手持式数据读取器、组件数据采集模块、电流采集模块、光照度(或辐照)采集模块及环境数据采集模块,其中,环境数据采集模块采集的参数可以是环境温度、环境湿度或其它数据,可包含环境温度采集模块和环境湿度采集模块,下面分别介绍。

所述组件数据采集模块用于在接收到手持式数据读取器(主站)的指令后收集组件的电压及组件接线盒内部温度数据,并通过无线(433M或2.4G等)方式发送到手持式数据读取器;所述组件数据采集模块可整合于组件接线盒内部,每个模块都具有唯一的ID,通过条码或二维码的方式粘贴在组件接线盒正面以及组件侧边框和组件边框正面,以方便读取、识别;如图3所示,组件数据采集模块包括MCU、电压采集电路、温度采集电路、电源模块和无线通讯模块,其中,电压采集电路分别连接组件接线盒上与组件焊接的四个端子,采集组件电压和组件中每串电池片的电压;温度采集电路有多个测温探头,可采集接线盒内部温度和三个保护二极管的温度;电压采集电路采集到的电压数据和温度采集电路采集到的温度数据都输入到MCU,MCU通过SPI串口控制2.4G或433M无线通讯模块收发数据;电源模块用于将组件电压36V转换为模块需要的电压。

所述电流采集模块用于采集组件的工作电流。在光伏组件直流发电端(图一),先是由若干块组件先串联成一个组串,再由若干个组串并联组成一个光伏阵列。因此组件所在组串的串电流就是组件的电流,采集组件电流只要采集这个组件所在组串的串电流即可。在本实施例中,采用带霍尔开合电流传感器的电流采集电路,如图4所示,所述电流采集模块包括电流采集电路、MCU、串口模块和无线通讯模块,其中,霍尔传感器将采集到的电流信号通过电流采集电路传送给MCU,MCU通过SPI串口控制2.4G或433M无线通讯模块收发数据,也可通过串口模块以RS485或RS232方式收发数据。所述电流采集模块由于采用了霍尔开合电流传感器,采集电流数据是不需要断开组件回路,不影响光伏电站的运行。

所述光照度采集模块用于采集光照数据,并通过无线(433M或2.4G等)方式发送到手持式数据读取器,或与手持式数据读取器之间采用有线连接的方式(RS485、RS232);所述光照度采集模块除了需采用可感测光照度的光感,其余电路结构可与电流采集模块相同。

所述环境数据采集模块用于采集环境温度、湿度等数据,并通过无线(433M或2.4G等)方式发送到手持式数据读取器,或与手持式数据读取器之间采用有线连接的方式(RS485、RS232)发送数据;所述环境温度采集模块和环境湿度采集模块除了需采用可感测温度和湿度的传感器,其余电路结构可与电流采集模块相同。

各电流采集模块、光照度采集模块、环境数据采集模块都具有唯一的ID,通过条码或二维码的方式粘贴在模块外壳的上,以方便识别。

所述手持式数据读取器用于接收各个采集模块的数据并进行显示,配合图5所示,包括MCU、触摸屏、键盘、无线通讯模块、串口模块、扫码设备、电源管理模块、电池和存储设备,其中,扫码设备用于读取各采集模块对应的条码或二维码,键盘用于输入各采集模块对应的ID及输入指令,触摸屏用于显示数据信息及输入指令,电源管理模块将电池提供的电压进行处理后,送给MCU供电。

工作时,首先除组件数据采集模块外其他模块的ID事先录入到手持式数据读取器中,测试时通过键盘或触摸屏发出指令,MCU接收指令到后通过扫码设备去读取需要采集数据的组件上的条码(组件数据采集模块ID),然后返回给MCU。MCU再控制无线通讯模块或串口模块给对应的组件数据采集模块和其他各个采集模块发送同步信号,各模块收到同步信号后在同一时间采集数据,之后通过无线通讯模块或RS485总线将数据传输给手持式数据读取器,手持式数据读取器接收到数据后在触摸屏上显示并存储到存储设备中以备查询。

所述组件数据采集模块可以与组件接线盒合为一体,也可以为单独的安装于组件背面。光照度采集模块与手持式数据读取器可以整合在一起,也可以分开单独放置。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想,不能以此限定本实用新型的保护范围,凡是按照本实用新型提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本实用新型保护范围之内。

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