光伏电池在线监测及智能管理系统技术方案

本发明专利技术主要涉及一种光伏电池在线监测及智能管理系统，能够实时对光伏组件阵列中每块电池板的电压、电流及温度等必要参数进行实时的在线监控，由多个光伏电池串联连接构成的电池组串的电压和电流等必要参数也能被实时在线监控，数据采集器将一部分数据传到云端服务器作为轻量级数据和将一部分数据保存在本地作为持久性数据，可以在云端读取轻量级数据或在数据采集器本地读取持久性数据，从而为了解电池的真实运行状态和解决电池的故障定位等提供依据。

【技术实现步骤摘要】
光伏电池在线监测及智能管理系统
本专利技术主要涉及到光伏发电领域，确切地说，是提供一种光伏电池在线监测及智能管理系统，能够实时对光伏组件阵列中每块电池板的电压、电流及温度等必要参数进行实时的在线监控，由多个光伏电池串联连接构成的电池组串的电压和电流等必要参数也能被实时在线监控，为监控电池的真实运行状态和解决电池的故障定位等提供依据。
技术介绍
随着环境和传统能源问题的日益严峻，光伏发电技术已被越来越多的国家和地区所重视并将其视为优先发展对象，而且光伏发电又是新能源发电技术中最成熟和最具开发条件的规模发电方式之一。在光伏电站中采用的太阳能电池阵列即基于硅衬底的电池板，它是太阳能光伏发电系统中的最核心部分，其主要作用就是将太阳能光子转化为电能，从而进一步由直流到交流进行逆变并推动负载工作。太阳能电池板在当前主流技术的方向分为单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳能电池等，由于硅电池在本领域要求的使用年限一般高达二十多年的寿命，所以对电池板的长期性和持久性监测是必不可少的。再者众所周知的问题是很多因素都会导致光伏组件的发电效率降低，例如光伏组件自身之间的制造差异、安装差异或阴影遮挡或最大功率追踪适配等因素都会引起效率地下。以阴影遮挡为例，如果部分光伏组件被云朵或建筑物或树影或污垢等类似情况遮挡后，部分组件就会由电源变成负载而不再产生电能，当出现同一串电池板因为产品一致性问题不好或发生阴影遮挡等导致部分电池不能正常发电时，整串的电池组串的效率损失很严重，而且逆变器尤其是集中式的逆变器接入的电池板阵列很多时，会导致各个组串的电池板不能够在自己的最大功率点运行，这些都是电能和发电量的损失的诱因。另外的问题是，由于光伏组件在发生热斑效应严重的地方局部温度可能较高，有的甚至超过150℃，导致组件局部区域烧毁或形成暗斑、焊点融化、封装材料老化、玻璃炸裂、焊带腐蚀等永久性破坏，给光伏组件的安全性和可靠性造成极大地的隐患。毫无疑虑，光伏电站/系统亟待解决的问题就是，对光伏组件的实时监控和对光伏电池的智能管理，具体的需求是能够实时地观察每一块被安装的光伏电池板的工作状态，可以极度可靠地对光伏组件的过温、过压、过流和输出端短接等异常情况进行预警并采取对应的保护机制，这对发生异常的电池组串采取类似于组件级主动安全关断或其他的应急措施是十分有意义的。为了实现这些预定的目标，本申请后续介绍的光伏电池在线监测及智能管理系统除了具有较佳的数据采集能力之外，还可以将光伏电池所有的工作参数都实时性的反映到用户端的手机或计算机等设备上，在瞬时数据和历史数据的通讯机制上具有较为可靠和节省流量的切换式功能，它为光伏电站对光伏电池执行故障报警、故障快速定位等提供了合适的解决方案，适用于不同规模的并网或离网光伏发电系统。
技术实现思路
在一个实施例中，本专利技术披露的一种光伏电池在线监测及智能管理系统，包括：为每块光伏电池配置的电池板监测器，用于采集光伏电池的指定工作参数；解码电池板监测器以电力载波通信方式发出的数据的解码器；至少用于接收解码器传输的数据的数据采集器，数据采集器将一部分数据传到云端服务器作为轻量级数据和将一部分数据保存在数据采集器本地作为持久性数据；其中：移动终端或计算机设备在读取轻量级数据时直接访问云端服务器，以便及时性地撷取数据量比持久性数据要小的轻量级数据；以及移动终端或计算机设备访问和读取保存在数据采集器本地的持久性数据时，由云端服务器负责建立移动终端或计算机设备与数据采集器之间的通讯。上述的光伏电池在线监测及智能管理系统，电池板监测器传输给解码器的第一套参数至少包括光伏电池的电压、电池体温度；藉此轻量级、持久性数据均至少包括每块光伏电池的电压、电池体温度。上述的光伏电池在线监测及智能管理系统，每个电池组串由多个串联连接的光伏电池构成，在多个电池组串中，由一个检测模块传输给数据采集器的第二套参数至少包括由检测模块感测出的每一个电池组串的串级电压和流经每个电池组串的串级电流；藉此轻量级、持久性数据均至少包括每个电池组串的串级电流和数据采集器运算出的每块电池板在预定时间段的发电量，持久性数据还至少包括每个电池组串的串级电压。上述的光伏电池在线监测及智能管理系统，光伏汇流箱还对多个电池组串的直流电压电流进行汇流，光伏汇流箱传输给数据采集器的第三套参数至少包括其监测到汇流后的母线电压及母线电流；藉此轻量级数据至少包括每个汇流母线上的母线电压。上述的光伏电池在线监测及智能管理系统，其中环境监测仪还对该光伏电池所处位置的环境进行监测，环境监测仪传输给数据采集器的第四套参数至少包括环境监测仪所监测到的环境数据；藉此轻量级、持久性数据均至少包括环境数据。上述的光伏电池在线监测及智能管理系统，还包括一个相对于数据采集器作为主机的通信管理机，此时数据采集器作为从机，通信管理机用于接收数据采集器存储的数据。上述的光伏电池在线监测及智能管理系统，数据采集器还包括一个基于以太网实现时间同步的授时模块，该授时模块还向解码器授时。上述的光伏电池在线监测及智能管理系统，移动终端或计算机设备在监测到光伏电池的部分指定工作参数超过或低于设定的阈值时立即发出报警信号。上述的光伏电池在线监测及智能管理系统，应当理解，数据采集器除了接收解码器传输的数据以外，还能够作为主机接收其他作为从机设备的电力电子设备的数据，例如这些电力电子设备在光伏发电领域最常见的汇流箱或逆变器等提供的数据。上述的光伏电池在线监测及智能管理系统，每个电池组串由多个串联连接的光伏电池构成，在多个电池组串中，由一个检测模块传输给数据采集器的第二套参数至少包括由检测模块感测出的每一个电池组串的电弧信息；藉此轻量级、持久性数据均至少包括每个电池组串的电弧信息。上述的光伏电池在线监测及智能管理系统，每个电池组串由多个串联连接的光伏电池构成，多个电池组串它们产生的直流电提供给逆变器进行逆变并网，逆变器传输给数据采集器的第五套参数至少包括逆变器的输出功率、逆变器的累计发电量、逆变器的故障报警信息、逆变器内部计算的每个电池组串的电压值、逆变器的省钱和逆变器的节能减排值等数据，轻量级至少包括逆变器的故障报警信息，持久性数据至少包括全部第五套参数。在另一个实施例中，本专利技术披露了一种在光伏电池在线监测及智能管理系统中实现电池参数的监控方法，在移动终端或计算机设备读取轻量级数据的工作模式下：移动终端或计算机设备通过以太网或无线通信的方式与云端服务器建立直接地访问机制；在移动终端或计算机设备读取持久性数据的工作模式下：移动终端或计算机设备先给云端服务器发送登录请求，云端服务器验证登录合法后允许移动终端或计算机设备与云端服务器建立连接；数据采集器循环向云端服务器发送与移动终端或计算机设备建立起通信的请求，在移动终端或计算机设备与云端服务器连接的情况下，云端服务器将移动终端或计算机设备和数据采集器各自的IP地址及对应的端口号分别发送给对方，从而移动终端或计算机设备和数据采集器之间不经过云端服务器直接建立通讯。上述的方法，当移动终端或计算机设备和数据采集器彼此在监听到对方的IP地址和端口后：移动终端或计算机设备先向数据采集器的内部地址发送第一握手指令，如果数据采集器响应第一握手指令而握手成功则它们双方开始建立通讯传递数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏电池在线监测及智能管理系统，其特征在于，包括：为每块光伏电池配置的电池板监测器，用于采集光伏电池的指定工作参数；解码电池板监测器以电力载波通信方式发出的数据的解码器；至少接收解码器传输的数据的数据采集器，数据采集器将一部分数据传到云端服务器作为轻量级数据和将一部分数据保存在本地作为持久性数据；其中：移动终端或计算机设备在读取轻量级数据时直接访问云端服务器，以便及时性地撷取数据量比持久性数据要小的轻量级数据；以及移动终端或计算机设备访问和读取保存在数据采集器本地的持久性数据时，由云端服务器负责建立移动终端或计算机设备与数据采集器之间的通讯。

【技术特征摘要】
2016.10.28 CN 20161096969871.一种光伏电池在线监测及智能管理系统，其特征在于，包括：为每块光伏电池配置的电池板监测器，用于采集光伏电池的指定工作参数；解码电池板监测器以电力载波通信方式发出的数据的解码器；至少接收解码器传输的数据的数据采集器，数据采集器将一部分数据传到云端服务器作为轻量级数据和将一部分数据保存在本地作为持久性数据；其中：移动终端或计算机设备在读取轻量级数据时直接访问云端服务器，以便及时性地撷取数据量比持久性数据要小的轻量级数据；以及移动终端或计算机设备访问和读取保存在数据采集器本地的持久性数据时，由云端服务器负责建立移动终端或计算机设备与数据采集器之间的通讯。2.根据权利要求1所述的光伏电池在线监测及智能管理系统，其特征在于，电池板监测器传输给解码器的第一套参数至少包括光伏电池的电压、电池体温度；藉此轻量级、持久性数据均至少包括每块光伏电池的电压、电池体温度。3.根据权利要求1所述的光伏电池在线监测及智能管理系统，其特征在于，每个电池组串由多个串联连接的光伏电池构成，在多个电池组串中，由一个检测模块传输给数据采集器的第二套参数至少包括由检测模块感测出的每一个电池组串的串级电压和流经每个电池组串的串级电流；藉此轻量级、持久性数据均至少包括每个电池组串的串级电流和数据采集器运算出的每块电池板在预定时间段的发电量，持久性数据还至少包括每个电池组串的串级电压。4.根据权利要求1所述的光伏电池在线监测及智能管理系统，其特征在于，光伏汇流箱还对多个电池组串的直流电压电流进行汇流，光伏汇流箱传输给数据采集器的第三套参数至少包括其监测到汇流后的母线电压及母线电流；藉此轻量级数据至少包括每个汇流母线上的母线电压。5.根据权利要求1所述的光伏电池在线监测及智能管理系统，其特征在于，环境监测仪还对该光伏电池所处位置的环境进行监测，环境监测仪传输给数据采集器的第四套参数至少包括环境监测仪所监测到的环境数据；藉此轻量级、持久性数据均至少包括环境数据。6.根据权利要求1所述的光伏电池在线监测及智能管理系统，其特征在于，还包括一个相对于数据采集器作为主机的通信管理机，此时数据采集器作为从机，通信管理机用于接收数据采集器存储的数据。7.根据权利要求1所述的光伏电池在线监测及智能管理系统，其特征在于，数据采集器还包括一个基于以...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永，王金飞，
申请(专利权)人：丰郅上海新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31