太阳能光伏组件监控-太阳能光伏组件的远程监控系统及方法

[全]太阳能光伏组件监控-太阳能光伏组件的远程监控系统及方法由于社会经济转轨和蓬勃发展，能源问题十分严峻，大量使用的石化能源，导致环境污染持续恶化，因此，发展新能源成为对能源发展的重点方向。其中，太阳能光伏发电成为绿色能源的主力军。传统的太阳能光伏组件监控的主要方式和缺点：1.以往太阳能光伏组件多个串联，组成1个组串，多个组串并联成1个子阵，每个子阵的发电量由逆变器输出到电网。由于光伏组件之间串联，如有单个组件板出现的损坏，整条组串电路断路，正常运行的光伏组件电能也无法传输到逆变器上，大大降低了发电效率。2.以往如出现个别光伏组件损坏，主要由根据以往发电量数据明显降低或人工区域巡检有明显光伏组件的损坏，才能判断光伏组件需要检修；由于太阳能发电厂，多是面积在几十亩甚至上百亩的空旷地区，区域面积大，排查难度大，常常出现光伏组件是否损坏无法准确判断，所损坏的光伏组件无法确定位置，运营维护成本高且效率低等情况。如何提高太阳能光伏组件的产能，及时排查损坏光伏组件，减少人力成本，提高运维服务效率，成为各大太阳能电站的重要解决问题。专利号为201010262331.4的发明《光伏组件用接线盒的监测方法》提出的监测方法包括如下步骤：a、在接线盒内部设置电信号采集点，采集接线盒内的电压、电流、温度和磁通量信号，采集的信号传入信号检测盒；b、信号检测盒将接收到的信号进行处理计算后所得数据通过信号输出端口输出；c、数据传输通道将信号输出端口输出的数据传输到终端监控器；d、终端监控器对接收的数据进行识别，并确认对应接线盒所在的光伏电池组件的区域；e、终端监控器对数据进行统计分析处理，判断接线盒的工作状态，确定接线盒所对应的光伏电池片串的实时工作状况，定位找到损坏的电池片。该专利仅能监测光伏组件状态，无法远程对损坏的光伏组件进行处理，还需工作人员前往现场进行处理，无法解决单个光伏组件损坏造成发电效率降低的问题，功能较为单一。问题拆分依次相连的光伏组件、智慧接线盒网关和监控中心平台：光伏组件与智慧接线盒一一对应的相连，智慧接线盒能够采集对应光伏组件的工作参数，并将所采集工作参数与预设的门限值进行比对，从而实现对光伏组件故障的判断。智慧接线盒还能够在判断故障时自动进行旁路控制，直至故障消除后自动进行恢复处理。本发明还提出一种太阳能光伏组件远程监控方法，包括本地控制和远程控制；其中本地控制是智慧接线盒根据所采集的工作参数自动进行旁路控制和恢复处理。远程控制为监控中心平台利用互联网获取光伏组件的工作条件，根据工作参数和工作条件自动/手动远程控制光伏组件工作状态。问题解决为解决上述技术问题，本发明提出一种太阳能光伏组件的远程监控系统，包括一一对应相连的光伏组件和智慧接线盒；所述远程监控系统包括监控中心平台；所述智慧接线盒包括通信模块Ⅰ、cpuⅠ、采集模块和控制模块；所述cpuⅠ分别与通信模块Ⅰ、采集模块和控制模块相连；所述采集模块和控制模块均与对应的光伏组件相连；所述通信模块Ⅰ与监控中心平台信号相连。作为本发明太阳能光伏组件的远程监控系统的改进：所述监控中心平台包括依次相连的监控管理模块、数据库模块和网络接入模块，以及与监控管理模块相连的信息输入和显示设备；所述网络接入模块与通信模块Ⅰ信号相连。作为本发明太阳能光伏组件的远程监控系统的进一步改进：所述远程监控系统包括网关；所述网络接入模块通过网关与通信模块Ⅰ信号相连；所述网关包括依次相连的通信模块Ⅱ、cpuⅡ和通信模块Ⅲ；所述通信模块Ⅱ与通信模块Ⅰ信号相连，通信模块Ⅲ与网络接入模块信号相连。为解决上述技术问题，本发明还提出一种利用太阳能光伏组件的远程监控系统系统进行远程监控的方法，包括以下步骤：1.1、参数信息采集：智慧接线盒的采集模块周期性的采集光伏组件工作参数，并将所采集的参数信息实时传输至cpuⅠ；1.2、故障判断：设置与工作参数一一对应的门限值，并将该门限值保存至每个cpuⅠ中；所述cpuⅠ接收步骤1.1所收集的工作参数，并将该工作参数与门限值相比对，工作参数超出对应门限值时判断光伏组件故障；发生故障时，cpuⅠ通过控制模块对光伏组件进行旁路控制，直至cpuⅠ进行比对的结果为工作参数未超出其相对应的门限值，此时cpuⅠ通过控制模块对光伏组件进行恢复操作。作为本发明太阳能光伏组件的远程监控方法的改进：所述光伏组件由至少一个硅晶板组构成，每个硅晶板组两端均并联一个二极管；所述工作参数包括光伏组件的电流I1、电压V1及每个二极管电流或电压，还包括智慧接线盒内部温度T1；所述光伏组件的电流I1、电压V1及智慧接线盒内部温度T1超出对应的门限值时，cpuⅠ判断光伏组件出现故障；所述二极管电流或电压超出与其相对应的门限值时，cpuⅠ判断与其相并联的硅晶板组故障。作为本发明太阳能光伏组件的远程监控方法的进一步改进：所述控制模块上连有与二极管一一对应的开关；每个开关并联在与其相对应的二极管两端，相互并联的二极管和开关构成二极管-开关并联电路；所述工作参数包括光伏组件的电流I1、电压V1及每个二极管-开关并联电路的电流或电压，还包括智慧接线盒内部温度T1；所述cpuⅠ判断硅晶板组故障时，cpuⅠ通过控制模块控制与对应硅晶板组相并联的开关闭合，完成旁路控制；所述cpuⅠ判断硅晶板组的故障消除后，cpuⅠ通过控制模块控制与对应硅晶板组相并联的开关断开，完成恢复操作。作为本发明太阳能光伏组件的远程监控方法的进一步改进：所述数据库模块用于储存并更新设备信息及数据信息；所述设备信息包括网关信息、智慧接线盒信息和光伏组件信息；所述光伏组件信息包括每个光伏组件的设备ID，以及基础信息和基础数据；所述基础信息保存在对应光伏组件的设备ID下，包括所属电站名称、区域名称、子阵名称和组串名称，以及所属电站的地址和经纬度(位置信息)信息；基础数据包括电站内所有光伏组件1的连接方式(串、并联等)和排列位置信息；所述智慧接线盒信息至少包括智慧接线盒的ID；所述网关信息至少包括网关的ID。作为本发明太阳能光伏组件的远程监控方法的进一步改进：所述监控管理模块用于显示电站内的光伏组件的阵列图和显示具体光伏组件的地理位置，具体显示方法如下：电站内的光伏组件的阵列图：监控管理模块将同一电站内所有光伏组件按照保存在光伏组件的设备ID下的基础信息和基础数据进行排列，构成能够直观显示每个光伏组件具体所在的电站、区域、子阵和组串信息，且能够直观显示每个光伏组件排列位置即与其他光伏组件连接方式的信息；光伏组件的地理位置：在监控管理模块内嵌入高德/百度地图，工作人员通过数据库模块中保存在对应光伏组件的设备ID下的所属电站的地址和经纬度(位置信息)信息，对光伏组件地理位置进行定位。作为本发明太阳能光伏组件的远程监控方法的进一步改进：所述太阳能光伏组件的远程监控方法包括告警上报方法和时间校对方法；告警上报方法具体包括以下步骤：所述步骤1.2中cpuⅠ对比步骤1.1中采集模块所收集的工作参数超过其对应的门限值时，cpuⅠ进行告警工作。具体包括如下步骤：所述cpuⅠ生成告警参数(即，异常的工作参数)，并将告警参数、事件及对应光伏组件的设备ID通过通信模块Ⅰ发送至网络接入模块，或将其通过通信模块Ⅰ发送至网关，由网关转发至网络接入模块；所述网络接入模块将所接受的工作参数发送至数据库模块进行储存；所述监控管理模块将数据库模块(中储存的信息进行处理分析，通过信息输入和显示设备向工作人员告警，并在信息输入和显示设备中图形化的显示告警光伏组件的具体位置；所述时间校对方法具体包括以下步骤：所述cpuⅠ经通信模块Ⅰ向网络接入模块发送时钟校对请求指令，或经通信模块Ⅰ向网关发送时钟校对请求指令，由网关转发至网络接入模块；所述网络接入模块将所接收的时钟校对请求指令通过数据库模块发送至监控管理模块；所述监控管理模块根据时钟校对请求指令将时钟数据原路发送至对应cpuⅠ，cpuⅠ收到时钟数据后，立即执行时钟较对。作为本发明太阳能光伏组件的远程监控方法的进一步改进：所述太阳能光伏组件的远程监控方法包括远程自动控制和远程手动控制；所述远程自动控制方法包括以下步骤：所述监控管理模块对数据库模块中储存的信息进行运算分析，判断需要对光伏组件进行旁路控制时，监控管理模块根据该光伏组件的设备ID从数据库模块调出与其相对应的智慧接线盒的ID以及网关的ID，并通过网络接入模块与旁路指令一同发送至对应通信模块Ⅰ，或通过网络接入模块与旁路指令一同发送至对应网关，由网关转发至对应通信模块Ⅰ；所述通信模块Ⅰ将所收到的旁路指令发送至cpuⅠ，cpuⅠ根据旁路指令，令控制模块对光伏组件进行旁路控制；所述远程手动控制方法为：工作人员通过过信息输入和显示设备输入旁路指令及需要旁路的光伏组件(1)的设备ID，该设备ID代替上述远程自动控制方法中光伏组件的设备ID，并按照远程自动控制方法进行旁路控制。与现有技术相比，本发明的技术优势在于：1、本发明在检测到光伏组件故障时，太阳能光伏组件远程监控的系统能够实