一种多通道光伏组件电气性能的在线监测系统的制作方法

本发明涉及一种监测系统，尤其涉及针对光伏组件(晶硅)的电气性能的数字化在线监测系统。

背景技术：

光伏组件(俗称太阳能电池板)通常是由太阳能电池片或由激光机切割开的不同规格的太阳能电池组合在一起构成，通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能。光伏组件应用广泛，对光伏组件的电气性能监测成为必不可少的程序。现有的针对光伏电站现场光伏组件的电气性能缺乏高效的监测手段，目前基本以组串监测为主。但在实际运行过程中，由于缺乏基于组件级的监测，从而影响光伏电站不能准确定位组件的性能缺陷及系统缺陷。

因此，基于上述技术，本领域技术人员致力于提供一种可以在线实时监测各组件的电气性能的系统，以解决前述问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种多通道光伏组件电气性能的在线监测系统，通过该系统可实时检测多块光伏组件的电压、电流等电气参数，对电气数据进行实时监测，从而提高光伏组件的故障预见及性能测试，以解决背景技术中的问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

本发明提供一种多通道光伏组件电气性能的在线监测系统，至少包括三个子回路系统：

供电回路系统，通过内部的直流宽压供电系统来提供，将多块光伏组件的输入来满足监测回路系统运行的能量供给；

监测回路系统，至少包括用于实时获取多个光伏组件的电气数据的监测元件，以及对获取的电气数据进行分析的内部控制系统；

通讯回路系统，包括监测回路系统内部通讯回路与外部通讯回路，其中，内部通讯回路实现监测回路系统各元器件之间的数据传输通讯，外部通讯回路将监测回路系统内部通讯中获取的数据与外部设备之间联通，实现通讯。

进一步的，所述内部直流宽压供电系统为监测回路系统供电，供电电压范围为40～300vdc，在该电压范围内，稳定提供设备用电，提高整体的应用效率对组件的整体影响较小。

进一步的，引入所述内部直流宽压供电系统的供电是通过多块光伏组件即被测组件来提供输入能量，其中，光伏组件为3-4块。

进一步的，监测回路系统的监测元件至少包括电压数据监测、电流数据监测和温度数据监测。

进一步的，所述电压数据监测为串联回路中多电源电压检测，每路电压均设置一个监测点位，并在监测点位上安装监测元件，要求每路测量电压范围在0～75vdc，测量精度达到0.5％，实时监测每个组件的电压。

进一步的，所述电流数据监测为串联电流监测，结合光伏组件电流特性，仅需要在一处监测点位上安装监测元件即可实现电流的监测。

进一步的，所述温度数据监测至少包括内置温度监测元件和外置温度监测元件，其中，外置温度监测元件用于监测光伏组件的背板温度，内置温度监测元件用于实时反映监测系统中设备的工作温度，修正因设备工作温度引起的监测偏差，为光伏组件的运行及数据的稳定提供依据。

进一步的，所述内部通讯回路与进行电压、电流和温度监测的各元件连接，实时提取光伏组件各个监测位置的实时采样数据。

进一步的，所述内部通讯回路与所述内部控制系统连接，将获取的电气数据传输到所述内部控制系统当中，通过所述内部控制系统对提取数据通过卷积算法拟合为真实数据，提高数据的正确性和有效性，其中，数据更新率要求达到50hz以上。

进一步的，所述内部控制系统为内部控制芯片，根据所述内部通讯回路传输的数据计算组件的单体功率、组件总功率。

进一步地，所述外部通讯回路与外部设备连接，将获取的电流数据、电压数据、温度数据以及所述内部控制系统计算的功率数据传输到外部设备中，为之后的数据分析及电站运维提供有效可靠的实时数据，真实的反映每块组件的运行状态及性能。

进一步的，所述监测回路系统的整体功耗≤3w，每个组件上相应的损耗为0.75w。

通过实施上述本发明提供的多通道光伏组件电气性能的在线监测系统，具有如下技术效果：该系统同时内设有多路串联电压监测、电流监测、温度监测，实时监测光伏组件的电压、电流、功率、温度，为电站运行、维护提供可靠数据支持；该系统整体功耗低，对于光伏电站发电不受影响，真实反映组件的实时状态；实现了长时间数字化在线监测，确保所有参数的有效性和正确性，较小检测误差。

附图说明

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

图1为本具体实施方式中光伏组件监测系统结构示意图；

图2为本具体实施方式中光伏组件一次监测回路示意图；

图3为本具体实施方式中光伏组件二次监测回路示意图。

附图2中，pv1～pv4为四个光伏组件的输入口；v+，v-为整体供电电压；pv_v1～pv_v4为四个组件的电压测量单元；pv_i为电流测量单元；

附图3中，实现连接线表示直流一次回路，虚线连接线表示数据采集回路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面采用具体实施方式详细描述本发明的技术方案。

如图1-3所示的多通道光伏组件电气性能的在线监测系统，至少包括三个子回路系统：

供电回路系统，如图1所示为直流宽压供电系统，通过该内部流宽压供电系统提供多块光伏组件(被测组件)的输入电压(电压范围40-300vdc)中采集一部分来转换为监测模块的工作电能，满足监测回路系统运行的能量供给；如图所示，引入内部直流宽压供电系统的光伏组件为四组，实际操作中四块为默认(推荐)的安装方式，也可以根据现场组件的排布情况选择三块组数的安装方式。

内部直流宽压供电系统为监测回路系统供电，供电电压范围为40～300vdc，在该电压范围内，稳定提供设备用电，提高整体的应用效率对组件的整体影响较小。

监测回路系统，至少包括用于实时获取多个光伏组件的电压数据监测、电流数据监测和温度数据监测的元件，以及对获取的电气数据进行分析的内部控制器。

其中，电压数据监测为串联回路中多电源电压检测，如图所示为四组光伏组件包括四路电压检测，每路电压均设置一个监测点位(如图2中，pv_v1、pv_v2、pv_v3、pv_v4)，并在监测点位上安装监测元件，要求每路测量电压范围在0～75vdc，测量精度达到0.5％，实时监测每个组件的电压。

其中，电流数据监测为串联电流监测，结合光伏组件电流设置，仅需要一处监测点位上安装监测元件(如图2中，pv_i)即可实现电流的监测，即电流数据监测为一路电流检测，要求测量电流范围在0～20adc，测量精度0.5％，实时监测组串的电流变化。

其中，温度数据监测至少包括内置温度监测元件和外置温度监测元件，其中，外置温度监测元件用于监测光伏组件的背板温度，内置温度监测元件用于实时反映光伏组件内部的工作温度，为光伏组件的运行及数据的稳定提供依据；如图所示，温度监测包括三路监测，分别为两路外置温度监测和一路内置温度监测，两路外置温度监测使用pt1000/半导体温度测量器件，检测精度±0.1℃。

通讯回路系统，包括监测回路系统内部通讯回路与外部通讯回路，其中，内部通讯回路与进行电压、电流和温度监测的各元件连接，实时提取光伏组件各个监测位置的实时采样数据；内部通讯回路与内部控制器连接，将获取的电气数据传输到内部控制系统当中，通过内部控制系统对提取数据通过卷积算法拟合为真实数据，提高数据的正确性和有效性，其中，数据更新率要求达到50hz以上。

内部控制器实际上可以为内部控制芯片，根据内部通讯回路传输的数据计算四个组件的单体功率、组件总功率。

监测回路系统的整体功耗≤3w，每个组件上相应的损耗为0.75w，对于现有及将来的光伏组件来说，几乎可以忽略不计。

其中，如图3所示，外部通讯回路中具有数据采集装置，数据采集装置与设备天线连通，将监测系统内部通讯中获取的数据与外部设备之间实现通讯；外部通讯回路将获取的一路电流数据、四路电压数据、三路温度数据以及内部控制器计算的四个组件单体功率和一个总功率数据通过数据采集装置与设备天线传输到外部设备中，为之后的数据分析及电站运维提供有效可靠的实时数据，真实的反映每块组件的运行状态及性能。

如图3所示，本级监测系统与前级监测系统之间连接，构成直流一次回路。

如图3所示，经过监测回路系统监测的由光伏组件产生的变直流电压经过光伏逆变器转换为市电频率交流电(ac)，反馈回商用输电系统，或是供离网的电网使用。

需要补充说明的是，除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何用途或者适应性变化，这些用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求书指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围的前提下进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求书来限制。