[发明专利]一种基于组串线缆通讯以及单点电流检测的光伏发电监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏发电系统的性能监控，具体为一种基于组串线缆通讯以及单点电流检测的光伏发电监控系统，属于分布式光伏并网发电领域。

背景技术

随着能源的短缺和环境的污染，太阳能作为一种可再生、无污染的绿色能源越来越被人们所重视，光伏并网发电技术得以迅猛发展。对于传统的光伏电站，如图1所示，多个组件经过串联形成一定电压范围的组串，若干个类似的组串再并联起来构成阵列接入逆变器，光伏阵列的组件数量由逆变器的功率、电压等额定值决定，逆变器对阵列进行统一的MPPT控制。

电站的运行受污染、天气、障碍物遮挡、安装缺陷以及组件损坏等多种因素影响。

系统中同一组串的组件串联，电流相等形成串联耦合；同一阵列的组串并联，电压相等形成并联耦合。如果组串中某一组件因为损坏造成电流下降，由于串联耦合电流相等，同组串的其它组件电流必然会下降；如果阵列中某个组串有问题造成与其它组串的最大功率点电压不同，由于并联耦合电压相等，同阵列就无法实现所有组串的MPPT。同时现有系统只能实现逆变器的监控，并通过对逆变器的监控来判断系统中组件是否存在问题，这种方法很难得到准确的判断，即便判断出有问题也很难及时准确的锁定问题组件，浪费大量的人力和物力。

基于以上原因，对于光伏电站中每个组件的性能监控就非常重要，现有的普遍做法就是在每个组件的外面接入监测器，如图2所示，该监测器包含电压、电流以及温度的检测，同时通过无线通讯模块将数据传送到上位机再进行分析与处理，实现电站的监控。

这种方式存在以下问题：

1、由于每个组件都要完成电流检测，出于成本的考虑，一般会采用电阻检测电流，这样就会有许多采样电阻串联在组串上，增加了功率损耗，降低了转换效率。

2、由于需要检测电流，监测器就很难直接接入现有的组件接线盒，如要接入就需重新设计接线盒，增加开发成本。

3、由于无线通讯受现场环境的影响较大，很难实现稳定的数据传输，受此影响，同一组串的监测器存在不能组网在一起的可能，上位机就很难实现依据电站阵列布局图进行监控，不能直观明了反映电站的运行情况。

4、无线通讯中，无论是ZigBee、蓝牙、WM-Bus等通讯方式价格都较高，对于电站的投资或改造成本有负担。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高传输性低损耗能够实现更长传输距离的一种基于组串线缆通讯以及单点电流检测的光伏发电监控系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现:一种基于组串线缆通讯以及单点电流检测的光伏发电监控系统，包括光伏组件、组件性能检测模块、组串数据接收器、逆变器、电网、组串线缆、连接线以及直流母线，所述每N个光伏组件依次串联构成光伏组串，且各光伏组件的正负极输出端通过连接线并联一组件性能检测模块，所述光伏串组的正负极输出端通过组串线缆与组串数据接收器的输入端连接并构成能够实现监测的光伏监测组串，所述M个光伏监测组串的正负极输出端通过直流母线并联于逆变器的输入端，同时逆变器的输出接入电网。

本发明所述的光伏监测组串的正负极输出端与组串数据接收器正负极输出端为同一输出端。

本发明所述的组件性能检测模块外置并联在光伏组件的输出端或内置于光伏组件的接线盒内并与其输出端并联。

本发明的有益效果是：本明公开了一种基于组串线缆通讯以及单点电流检测的光伏发电监控系统，核心部件包括组件性能检测模块和组串数据接收器。组件性能检测模块完成每个组件的电压和温度检测，并将相关数据信息通过组串线缆传送给组串数据接收器，组串数据接收器设置在光伏组件组串与直流母线之间，完成电流检测以及数据的整合传送。主要特征在于监控系统无需对每个组件进行电流检测，在同一组串中只需进行单点电流检测，这样做既节省了成本，又降低了功率损耗，提高了电站的发电效率，同时组件性能检测模块还能做到尺寸小型化，便于内置于光伏组件的接线盒中。同时，利用组串线缆实现有线通讯，完成组件检测数据的传送，这样做既能实现稳定的通讯，又能进一步降低成本，同时每个组串都对应有一个组串数据接收器，很容易实现依据电站阵列布局图进行监控，能做到直观明了反映电站的运行情况。

附图说明

图1为一种现有传统光伏发电系统示意图；

图2为一种现有带无线通讯监测器的光伏发电监控系统示意图；

图3为本发明的一种基于组串线缆通讯以及单点电流检测的光伏发电监控系统示意图。