一种光伏组件参数在线监测及故障诊断系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光伏组件参数在线监测及故障诊断系统，通过借助PMU管理子系统、光伏组串PCMS管理子系统和PAMS管理子系统对组件实现监测光伏组件的实时输出电流与电压，获得光伏组件的实时功率输出，光伏组件温度的监测可以预防由于组件过热引起的功率损失，掌握光伏组件的实际的发电量，同时，借助测量光伏组件的参数(光伏组件的开路电压U

【技术实现步骤摘要】
一种光伏组件参数在线监测及故障诊断系统
本专利技术涉及光伏组件发电监测及故障诊断设备领域，尤其涉及一种光伏组件参数在线监测及故障诊断系统。
技术介绍
能源是人类赖以生存的基础，随着光伏发电技术的越发成熟，在国家政策对光伏产业的大力支持下，光伏发电的应用越来越普及。光伏组件是光伏电站发电最重要的部件之一，其运行状态的监控及维护决定了整个光伏发电系统的发电量和可靠性。在实际工程运行中，如不对光伏组件进行有效的监测，及时发现和解除故障光伏组件，将会严重影响光伏电站的运行效率和经济效益。如何保障光伏电站高效率、低成本运营已成为亟待解决的问题。同时对光伏组件的安全和功能的思考也逐渐引起行业的关注和研究热点。目前，对光伏电站的监控系统都集中在阵列、逆变器和系统级，较少涉及对光伏组件的监控系统，现有监测通信系统结构无法满足对大型光伏电站组件参数在线监测。同时，大部分光伏电站都采用人工巡检维护，逐块检测光伏组件电气参数来判断是否正常。但是光伏组件多安装在高处或野外恶劣环境中，工作电压达到上百伏，人工维护既费时又危险。因此，建立在线运行状态监测及故障诊断系统是亟需解决的关键问题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种光伏组件参数在线监测及故障诊断系统，旨在解决现有技术中的监测管理系统对光伏组件进行监测诊断过程中通信效率性能差，人工巡检维护成本高，无法同时进行组件参数监测和故障诊断的弊端的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用的一种光伏组件参数在线监测及故障诊断系统，包括负责采集光伏组件电流、温度和电压参数，并将其监测数据上传的光伏组件参数在线监测及故障诊断子系统，光伏组件状态发生异常而告警的光伏组件串及光伏方阵参数在线监测及故障诊断子系统，光伏组串和升压站监控设备；所述光伏组串与所述光伏组件参数在线监测及故障诊断子系统电性连接，所述光伏组件参数在线监测及故障诊断子系统通过Rs-485协议与所述光伏组件串及光伏方阵参数在线监测及故障诊断子系统通信连接，所述光伏组件串及光伏方阵参数在线监测及故障诊断子系统与所述升压站监控设备电性连接。其中，所述光伏组件参数在线监测及故障诊断子系统包括第一5V电源、第一485芯片、第一传输模块、电压监测模块、温度监测模块、电流监测模块、第二5V电源、故障诊断模块、电压传感器和电流传感器；所述第一5V电源、所述第一485芯片和所述第一传输模块依次串联，形成监测数据上传的第一通讯模块；所述第一485芯片、所述电压监测模块、所述温度监测模块和所述电流监测模块依次串联，所述故障诊断模块的第一端口分别与所述温度监测模块和所述电流监测模块的连接处电性连接，所述故障诊断模块的第二端口与所述电压传感器的第一端口电性连接，所述电压传感器的第二端口分别与所述第一5V电源的第一端口和所述电流传感器的第一端口电性连接，所述第一5V电源的第二端口与所述第一485芯片电性连接，所述电流传感器的第二端口与所述第一485芯片电性连接，形成负责采集光伏组件电流、温度、电压的PMU管理子系统。其中，所述光伏组件串及光伏方阵参数在线监测及故障诊断子系统包括负责管理串联回路中的所述PMU管理子系统，在光伏组件状态发生异常时，向上位发出告警信息的光伏组串PCMS管理子系统，第二传输模块、第二5V电源、光收发一体模块、第二485芯片、数据存储模块和数据处理模块，所述第二传输模块、所述第二5V电源和所述光收发一体模块依次串联，形成第二通讯模块，所述第二485芯片、所述数据存储模块、所述数据处理模块和所述第二5V电源依次串联形成负责管理汇流箱下辖的全部所述光伏组串PCMS管理子系统，同时就地检测系统通信，上报全部光伏组件模拟量采集的信息，并在光伏组件系统异常时告警的PAMS管理子系统。其中，所述光伏组串为大规模集中式陆上和漂浮式光伏电站、分布式小型光伏电站中的一种。其中，所述光伏组串由光伏组件正面、光伏组件背面、光伏组件正极线、以及光伏组件负极线和光伏组件接线盒构成。其中，所述升压站监控设备包括聚集光纤收发器、交换机、数据采集服务器、云服务器、工作站和手持终端，所述聚集光纤收发器的第一端口通过Rs-485协议与所述光伏组件串及光伏方阵参数在线监测及故障诊断子系统通信连接，所述聚集光纤收发器的第二端口与所述交换机的第一端口电性连接，所述交换机的第二端口分别与所述数据采集服务器的第一端口和所述云服务器的第一端口电性连接，所述数据采集服务器的第二端口与所述工作站电性连接，所述云服务器的第二端口与所述手持终端电性连接。其中，所述第一通讯模块和所述第二通讯模块采用Modbus通信协议。其中，所述第一传输模块和所述第二传输模块均为GPRS模块、NB-IoT模块、LoRa模块中的一种。本专利技术的有益效果体现在：通过借助PMU管理子系统、光伏组串PCMS管理子系统和PAMS管理子系统对组件实现监测光伏组件的实时输出电流与电压，获得光伏组件的实时功率输出，光伏组件温度的监测可以预防由于组件过热引起的功率损失，掌握光伏组件的实际的发电量，同时，借助测量光伏组件的参数(光伏组件的开路电压Uoc、短路电流Isc、最大功率点电压Um和最大功率点电流Im4个参数)，实现对光伏组件短路、异常老化故障的诊断，解决了以往方式带来的通信效率性能差，人工巡检维护成本高，无法同时进行组件参数监测和故障诊断的弊端。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的光伏组件参数在线监测及故障诊断子系统结构示意图。图2是本专利技术的光伏组件串及光伏方阵参数在线监测及故障诊断子系统结构示意图。图3是本专利技术的光伏组件正面和背面的结构示意图。图4是本专利技术的光伏组件参数在线监测及故障诊断系统结构流程图。图5是本专利技术的光伏组件参数在线监测及故障诊断系统的结构示意图。1-电流传感器，2-电流监测模块，3-电压传感器，4-电压监测模块，5-温度监测模块，6-第一传输模块，7-第一5V电源，8-第一485芯片，9-第一通讯模块，10-故障诊断模块，11-PMU管理子系统，12-光伏组件参数在线监测及故障诊断子系统，13-光伏组串PCMS管理子系统，14-第二传输模块，15-第二5V电源，16-光收发一体模块，17-第二通讯模块，18-第二485芯片，19-数据存储模块、191-数据处理模块，20-PAMS管理子系统，21-光伏组件串及光伏方阵参数在线监测及故障诊断子系统，22-光伏组件正面，23-光伏组件背面，24-光伏组件正极线，25-光伏组件负极线，26-光伏组件接线盒，27-光伏组串，28-汇流箱，29-光纤，30-逆变器，31-光纤收发器，32-箱体变压室，33-聚集光纤，34-聚集光纤收发器，35-交换机，36-数据采集服务器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏组件参数在线监测及故障诊断系统，其特征在于，/n包括负责采集光伏组件电流、温度和电压参数，并将其监测数据上传的光伏组件参数在线监测及故障诊断子系统，光伏组件状态发生异常而告警的光伏组件串及光伏方阵参数在线监测及故障诊断子系统，光伏组串和升压站监控设备；/n所述光伏组串与所述光伏组件参数在线监测及故障诊断子系统电性连接，所述光伏组件参数在线监测及故障诊断子系统通过Rs-485协议与所述光伏组件串及光伏方阵参数在线监测及故障诊断子系统通信连接，所述光伏组件串及光伏方阵参数在线监测及故障诊断子系统与所述升压站监控设备电性连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种光伏组件参数在线监测及故障诊断系统，其特征在于，
包括负责采集光伏组件电流、温度和电压参数，并将其监测数据上传的光伏组件参数在线监测及故障诊断子系统，光伏组件状态发生异常而告警的光伏组件串及光伏方阵参数在线监测及故障诊断子系统，光伏组串和升压站监控设备；
所述光伏组串与所述光伏组件参数在线监测及故障诊断子系统电性连接，所述光伏组件参数在线监测及故障诊断子系统通过Rs-485协议与所述光伏组件串及光伏方阵参数在线监测及故障诊断子系统通信连接，所述光伏组件串及光伏方阵参数在线监测及故障诊断子系统与所述升压站监控设备电性连接。


2.如权利要求1所述的光伏组件参数在线监测及故障诊断系统，其特征在于，
所述光伏组件参数在线监测及故障诊断子系统包括第一5V电源、第一485芯片、第一传输模块、电压监测模块、温度监测模块、电流监测模块、第二5V电源、故障诊断模块、电压传感器和电流传感器；
所述第一5V电源、所述第一485芯片和所述第一传输模块依次串联，形成监测数据上传的第一通讯模块；
所述第一485芯片、所述电压监测模块、所述温度监测模块和所述电流监测模块依次串联，所述故障诊断模块的第一端口分别与所述温度监测模块和所述电流监测模块的连接处电性连接，所述故障诊断模块的第二端口与所述电压传感器的第一端口电性连接，所述电压传感器的第二端口分别与所述第一5V电源的第一端口和所述电流传感器的第一端口电性连接，所述第一5V电源的第二端口与所述第一485芯片电性连接，所述电流传感器的第二端口与所述第一485芯片电性连接，形成负责采集光伏组件电流、温度、电压的PMU管理子系统。


3.如权利要求2所述的光伏组件参数在线监测及故障诊断系统，其特征在于，
所述光伏组件串及光伏方阵参数在线监测及故障诊断子系统包括负责管理串联回路中的所述PMU管理子系统，在光伏组件状态发生异常时，向上位发出告警信息的光伏组串PCMS管理子系...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵延龙，赵守喆，曹卫峰，殷颖，潘郑超，
申请(专利权)人：江苏新塔物联网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32