一种多维串联光伏组串数据采集系统和方法与流程

1.本发明涉及光伏组件性能监测技术领域，特别涉及一种多维串联光伏组串数据采集系统和方法。


背景技术：

2.光伏组件运行数据是光伏电站中数据量最大的部分，也是目前光伏电站运行管理数据采集中最为缺失的部分。实现光伏电站的大数据分析必然依靠组件级数字化技术。光伏电站有着规模庞大的光伏组件，以经济的方式采集组件数据成为了智能光伏亟需解决的问题。


技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术的光伏采集复杂的缺陷，本发明提出了一种多维串联光伏组串数据采集系统和方法，本发明系统可以实现电压测量，直接采集模拟信号，集中传送至多通道电位采集设备进行同步测量，本发明以经济的方式进行光伏组件的数据采集及监控，集成多维的光伏组件数据库。
4.为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。
5.一种多维串联光伏组串数据采集系统，包括：光伏串组、多维光伏面板数据采集器和组件数据处理装置；
6.所述光伏串组包括串联连接的多个光伏组串，每个光伏组串包括串联的n个单位光伏面板；
7.每个光伏组串设置至少一个所述多维光伏面板数据采集器，多维光伏面板数据采集器分别连接每个单位光伏面板用于采集每块光伏面板的电压数据，同时多维光伏面板数据采集器连接光伏组串用于采集每串光伏组串的电流数据；多维光伏面板数据采集器均与组件数据处理装置连接。
8.作为本发明的进一步改进，所述多维光伏面板数据采集器包括电压输入模块和电压数据输出模块；
9.所述电压输入模块包括多个电压数据采集点和m个电压数据采集零点，m个所述多维光伏面板数据采集器，1≤m≤每个串联连接的光伏组串中的n个串联的单位光伏面板数量；多维光伏面板数据采集器的电压数据采集零点与光伏组串的基础电位采集点连接；多个电压数据采集点分别连接光伏组串上的每一块单位光伏面板之间；
10.电压数据输出模块与组件数据处理装置连接。
11.作为本发明的进一步改进，每个串联连接的光伏组串中的n个串联的单位光伏面板数量满足：1≤n≤50。
12.作为本发明的进一步改进，以电压数据采集零点为起点，多个电压数据采集点分别依次连接至对应的相邻两个单位光伏面板之间。
13.作为本发明的进一步改进，所述光伏组串上的最底端电压为基础电位采集点。
14.作为本发明的进一步改进，还包括gps卫星对时模块，gps卫星对时模块与组件数据处理装置连接。
15.作为本发明的进一步改进，还包括报警器，报警器与组件数据处理装置连接。
16.一种多维串联光伏组串数据采集系统的分析方法，包括以下步骤：
17.多维光伏面板数据采集器在串联连接的光伏组串上，以最底端电压为基础电位采集点，取串联电路每两块单位光伏面板之间的电压；
18.多维光伏面板数据采集器采集每串光伏组串的电流数据；
19.组件数据处理装置根据串联电路每两块单位光伏面板之间的电压得到每个单位光伏面板的电压：
20.第一块光伏面板的电压为v1，第二块光伏面板的电压为v2
‑
v1，第三块光伏面板的电压为v3
‑
v2，第四块光伏面板的电压为v4
‑
v3，第五块光伏面板的电压为v5
‑
v4，第n块光伏面板的电压为vn
‑
vn
‑
1；
21.组件数据处理装置根据每个单位光伏面板的电压、每串光伏组串的电流数据、汇流箱电流数据判断出异常的单位光伏面板。
22.作为本发明的进一步改进，还包括gps卫星对时模块提供时间，对每个时间点的电压、每串光伏组串的电流数据、汇流箱电流数据进行对应，得到时间与数据的关系。
23.作为本发明的进一步改进，还包括报警器，报警器针对组件数据处理装置判断出异常的单位光伏面板进行报警并显示故障光伏板编号。
24.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
25.本发明系统通过多维光伏面板数据采集器获得每个单位光伏面板的电压数据。实现电压测量，直接采集模拟信号，集中传送至多通道电位采集设备进行同步测量，本发明以经济的方式进行光伏组件的数据采集及监控，集成多维的光伏组件数据库。
26.本发明的分析方法可以通过数据采集，对异常光伏面板进行报警，及时发现光伏板存在的问题，提高光伏面板的运行稳定性、安全性及运行效率。便捷的计算方法，减小了服务器的数据处理量，增加了计算效率。
附图说明
27.在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实
28.图1是本发明的整体结构示意图。
29.图2是本发明多维光伏面板数据采集器图。
具体实施方式
30.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清除、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保
护的范围。
31.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。
32.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
33.本发明提出了一种全新的组件数据采集技术，基于卫星同步时钟的多通道电位采集技术。该技术的思路是由于光伏组件的电流数据是已知的(即组串电流数据)，因此只需要额外采集组件的电压数据即可。而电压测量可以直接采集模拟信号，集中传送至多通道电位采集设备进行同步测量，本发明以经济的方式进行光伏组件的数据采集及监控，集成多维的光伏组件数据库。
34.如图1和图2所示，一种多维串联光伏组串数据采集系统，包括：光伏串组、多维光伏面板数据采集器3和组件数据处理装置1；
35.所述光伏串组包括串联连接的多个光伏组串2，每个光伏组串2包括串联的n个单位光伏面板5；
36.每个光伏组串2设置1至m个所述多维光伏面板数据采集器3，多维光伏面板数据采集器3分别连接每个单位光伏面板5用于采集每块光伏面板的电压数据，同时多维光伏面板数据采集器3连接光伏组串2用于采集每串光伏组串的电流数据；1至m个多维光伏面板数据采集器3均与组件数据处理装置1连接；m＞1。
37.该采集系统能够建立光伏面板数据库，可以用于数据采集分析确定故障点及故障类型。
38.如图2所示，多维光伏面板数据采集器3包括电压输入模块和电压数据输出模块7；
39.所述电压数据采集点包括多个电压数据采集点9和一个电压数据采集零点8，多维光伏面板数据采集器3的电压数据采集零点8与光伏组串的基础电位采集点0连接；多个电压数据采集点9分别连接在串联连接的光伏组串2上的每一块单位光伏面板5之间；或者，
40.所述电压输入模块包括多个电压数据采集点9和m个电压数据采集零点8，m个所述多维光伏面板数据采集器3，1＜m≤每个串联连接的光伏组串2中的n个串联的单位光伏面板5数量；多维光伏面板数据采集器3的电压数据采集零点8与光伏组串的基础电位采集点0连接；多个电压数据采集点9分别连接光伏组串2上的每一块单位光伏面板5之间；
41.电压数据输出模块7与组件数据处理装置1连接。
42.其中，每个串联连接的光伏组串2中的n个串联的单位光伏面板5数量满足：1≤n≤50。
43.具体电路连接时，以电压数据采集零点8为起点，多个电压数据采集点9分别依次连接至对应的相邻两个单位光伏面板5之间。所述光伏组串2上的最底端电压为基础电位采集点0。
44.优选的，还包括gps卫星对时模块6，gps卫星对时模块6与组件数据处理装置1连
接。
45.作为优选，还包括报警器4，报警器4与组件数据处理装置1连接。
46.具体地，光伏组串在横向串联，纵向并联。横向由n块单位光伏面板5组成，纵向由m块单位光伏面板5组成。在光伏组串2上，以最底端电压为基础电位采集点0，取串联电路每两块单位光伏面板5之间的电压，则第一块光伏面板的电压为v1，第二块光伏面板的电压为v2
‑
v1，第三块光伏面板的电压为v3
‑
v2，第四块光伏面板的电压为v4
‑
v3，第五块光伏面板的电压为v5
‑
v4，第n块光伏面板的电压为vn
‑
vn
‑
1。
47.所述多维光伏面板数据采集器3包括电压输入模块和电压数据输出模块7。
48.本发明还提供一种多维串联光伏组串数据采集系统的分析方法，包括以下步骤：
49.多维光伏面板数据采集器3在光伏组串2上，以最底端电压为基础电位采集点0，取串联电路每两块单位光伏面板5之间的电压；
50.多维光伏面板数据采集器3采集每串光伏组串的电流数据；
51.组件数据处理装置1根据串联电路每两块单位光伏面板5之间的电压得到每个单位光伏面板5的电压：
52.第一块光伏面板的电压为v1，第二块光伏面板的电压为v2
‑
v1，第三块光伏面板的电压为v3
‑
v2，第四块光伏面板的电压为v4
‑
v3，第五块光伏面板的电压为v5
‑
v4，第n块光伏面板的电压为vn
‑
vn
‑
1；
53.组件数据处理装置1根据每个单位光伏面板5的电压、每串光伏组串的电流数据、汇流箱电流数据判断出异常的单位光伏面板5。
54.还包括gps卫星对时模块6提供时间，对每个时间点的电压、每串光伏组串的电流数据、汇流箱电流数据进行对应，得到时间与数据的关系。gps卫星对时模块6，为所有的装备配合工作提供一个统一精确的时间，对每个时点的数据进行精准的采集。
55.还包括报警器4，报警器4针对组件数据处理装置1判断出异常的单位光伏面板5进行报警并显示故障光伏板编号。报警器4通过模拟信号，可以显示故障光伏板编号。
56.本发明是基于卫星同步时钟的多通道电位采集技术。该技术的思路是由于光伏组件的电流数据是已知的即组串电流数据，因此只需要额外采集组件的电压数据即可。而电压测量可以直接采集模拟信号，集中传送至多通道电位采集设备进行同步测量，本发明以经济的方式进行光伏组件的数据采集及监控，集成多维的光伏组件数据库。
57.下面结合附图对本发明做详细叙述。
58.现以300kw的双层光伏电站多维的光伏组件数据采集系统为例，来说明本发明的应用方法。
59.300kw的电站由1000块0.8m*1.6m的双层光伏面板集成，每串光伏板由20块光伏面板串联而成，每串光伏面板安装1台多维光伏面板数据采集器3，共计安装50块多维光伏面板数据采集器3，对每串串联连接的光伏组串2进行电压数据采集，一台组件数据处理装置1，一台报警器4，一台gps卫星对时模块6。组件数据处理装置1对采集的电压数据进行计算分析，在单位光伏板产生遮挡或者功能障碍，电压偏离光伏板大数据群的时候，报警器报警显示光伏板编号，运维人员对光伏板进行检查运维。
60.本发明的有益效果为：
61.1)通过对光伏面板的横向及纵向进行多维的数据采集，用于经过计算分析，准确
的掌握每块光伏板运行状态、每串光伏面板的运行状态、每个光伏阵列的运行状态。对异常光伏面板进行报警，及时发现光伏板存在的问题，提高光伏面板的运行稳定性、安全性及运行效率。
62.2)使用一台多维光伏面板数据采集器3一方面可以计算出整串光伏面板里每块面板的电压，一方面可以采集每串光伏面板的电流数据，大幅度节约了数据采集成本。
63.3)gps卫星对时模块6，为所有的装备配合工作提供一个统一精确的时间，对每个时点的数据进行精准的采集，保障光伏电站安全运行。
64.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
65.应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。