[發明專利]一種具有發電量預測功能的雙模式光伏監控儀

無效

• 申請號: 201310014525.6
• 申請日: 2013-01-15
• 公開（公告）號: CN103116337A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 徐洋;楊潔;董曉偉;孫以澤;陳玉潔
• 申請（專利權）人: 東華大學;上海盟津光電科技有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

技術領域

本發明涉及一種光伏發電系統的監控儀，屬于光伏發電監控技術領域。

背景技術

隨著全球性能源危機及環境污染問題愈演愈烈，太陽能以其清潔無污染、取之不盡用之不竭的優勢成為了可再生能源的“寵兒”。太陽能光伏發電站系統通常包括太陽能電池陣列、光伏逆變器、功率調節裝置、儲能裝置(并網運行的光伏發電系統有時可以略去)及監控系統。監控系統是連接用戶與光伏發電系統的橋梁，是用戶監視光伏電站工作狀態和對光伏電站進行操作的平臺。

目前，光伏發電站的監控系統一般都包括下端網絡和上端網絡兩部分。下端網絡一般包括光伏陣列、環境檢測單元、下位機控制器及儲能單元等。上端網絡主要包括上位監控機、遠程控制機、Internet及網絡用戶等。但是就國內的發展狀況來看，現今國內的大型光伏發電系統數量較少，大多數都是戶用型或是高校等研究機構建立的實驗用小型光伏發電系統，對于這樣的小型光伏發電系統，花費大量的人力、物力、財力興建大型的監控系統顯然會造成資源浪費。對于這樣的小型系統而言需要的是結構簡單、成本較低的光伏監控儀。

但是，現有的一些小型光伏發電系統的監控系統只關注對光伏電池板所處的環境狀態的監測，獲得的大量的監測數據一般是存貯在監控系統的數據存儲模塊中，后續對這些數據的處理及使用比較缺乏，對這些監測數據進行處理之后可以實現就整個光伏發電系統的發電量的預測，這樣光伏發電監測系統不僅僅具有監測功能同時也具有對光伏發電系統的管理功能，使得監控系統的功能更加完善。

發明內容

本發明的目的是提供一種準確性更高、實用性更強、成本更低的具有發電量預測功能的雙模式光伏監控儀。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種具有發電量預測功能的雙模式光伏監控儀，其特征在于，至少包括：

信號采集及調理模塊，至少用于采集環境溫度、組件溫度、風速、太陽輻照量、光伏陣列的輸出電流、光伏整列的輸出電壓；

主控芯片模塊及與其相連的通訊接口模塊、數據存儲模塊、液晶顯示模塊，主控芯片模塊用于接收并處理通過信號采集及調理模塊采集到的數據，并控制整個監控儀在獨立模式和通訊模式之間切換；當監控儀工作于獨立模式時，主控芯片主要完成以下工作：接收信號采集及調理模塊采集到的監控數據并將數據存入數據存儲模塊，計算當日發電量并將數據存入數據存儲模塊，根據監測得到的歷史數據及計算得到的歷史發電量數據對后期發電量進行預測。此外，控制液晶顯示模塊實現發電量實測數據及發電量預測數據的顯示；當監控儀工作于通訊模式時，通過擴展通訊接口模塊后，主控芯片模塊可以控制實現整個監控儀與上位機監控中心的通訊，并在上位機中接收下端網絡傳輸的監測歷史數據實現對光伏發電系統后期發電量的預測；電源模塊，為信號采集及調理模塊、主控芯片模塊、液晶顯示模塊、數據存儲模塊及通訊接口模塊提供電源。

優選地，所述信號采集及調理模塊至少包括環境溫度傳感器、組件溫度傳感器、風速傳感器、太陽輻照量傳感器、電流檢測及調理電路、電壓檢測及調理電路，環境溫度傳感器與組件溫度傳感器連接各自的調理電路后與A/D轉換模塊相連，A/D轉換模塊連接所述主控芯片模塊，風速傳感器與輻照量傳感器連接各自的調理電路后直接與所述主控芯片模塊相連，電流檢測及調理電路與電壓檢測及調理電路直接對光伏陣列的輸出電流與輸出電壓進行采樣并調理后送至所述主控芯片模塊。

優選地，所述主控芯片模塊選用ST公司的型號為STR711FR2的ARM32位微處理器，與所述輻照量傳感器相連的調理電路、所述電流檢測及調理電路與所述電壓檢測及調理電路的輸出端連接該微處理器的ADC輸入端，與所述風速傳感器相連的調理電路的輸出端連接該微處理器的外部時鐘輸入端，所述A/D轉換模塊的輸出端連接該微處理器的SPI端口，該微處理器至少可以擴展SD卡設備和/或總線接口。

優選地，所述微處理器通過外擴的所述SD卡設備讀取監控儀監測的歷史數據。

優選地，所述通訊接口模塊選用通訊控制芯片及采用RS485通訊方式。

優選地，所述電源模塊至少包括各工作芯片電源單元、外部電源接口及調理單元、電源管理芯片單元，外部電源通過外部電源接口及調理單元輸入并調理，由電源管理芯片單元將調理后的電源轉換為不同的工作電源電壓，不同的工作電源電壓輸出后為液晶顯示屏及其他芯片提供電源。