專利名稱：太陽能電站集散控制系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于太陽能電站，具體涉及自動化控制系統的設計方法。
背景技術：
隨著計算機技術、現場總線技術、網絡通信技術的發展，以及太陽能電站對控 制系統的實時性、信息化、智能化、標準化、開放性要求的提高，要求太陽能電站控制 系統具有工作可靠、速度快、通用性、配置靈活、維護方便和價格低廉等特性。目前，大型甚至巨型太陽能發電站系統建立以后，由于系統由許多個單元太陽 能電池板組成，管理和維修給管理人員帶來許多的不便，排查故障的時候十分麻煩。不 能快速查處故障的具體位置，也沒有相應的報警提醒裝置，從而導致整個系統的壽命降 低。在解決這一難題的基礎上研發了太陽能電站集散控制系統。
發明內容
為了解決對太陽能電站實施自動化控制，我們提出了太陽能電站控制系統。太 陽能電站集散控制系統是一種集中管理和分散控制系統，是融合了計算機技術、現場總 線技術和網絡通信技術為一體的高級控制系統，系統的管理、控制、數據采集等功能分 散在系統的不同計算機中。一種太陽能電站集散控制系統，由現場控制級、集中操作監視級和綜合信息管 理級構成，現場控制級包括太陽能輸入系統，并網逆變器系統和電力輸出系統；集中 操作監視級包括數據采集系統，數據通訊系統，數據存儲系統，數據監控系統，數據 顯示系統，操作站；綜合信息管理級包括管理計算機系統。進一步，所述的太陽能輸入系統包括太陽能電池板、跟蹤器和匯流箱，每個單 元匯流箱、單元太陽能電池板回路上的通信均有地址，匯流箱中的繼電器均設置有傳感 器用來采集數據。進一步，所述的控制信號通過網絡在整個系統中傳輸。進一步，所述的計算機設置管理中心集中在辦公室或者操作室。進一步，所述的數據采集系統采集到的數據，通過網絡傳輸到計算機上，并且 通過現實設備展示太陽能發電站發電量的多少、太陽能電站整個系統的工作狀態。進一步，所述的太陽能輸入系統中的匯流箱，當太陽光微弱的時候，通過匯流 箱內的串并聯的切換，關閉一部分的并網逆變器，串聯的太陽能組件個數增加，使單元 組件的電壓升高，逆變器的輸入端口能正常工作；并將通過傳感器采集到的數據傳輸到 微處理器，在計算機的顯示器上顯示。進一步，在計算機上顯示的數據，是經過微處理器的分析和控制得到的，由采 集到環境的因素，控制太陽能組件的串并數，逆變器工作的個數，同時還具備自我保護 系統。進一步，所述的匯流箱內串并聯切換，具體為當一路太陽能電池板電壓小于0.25X峰值工作電壓Upm時，匯流箱中四路串聯，一路總輸出；當一路太陽能電池板電 壓為(0.25-0.5) X峰值工作電壓Upm時，兩路串聯，兩路總輸出；當一路太陽能電池板 電壓為(0.5-1) X峰值工作電壓Upm時，不串聯，四路輸出。太陽能電站集散控制系統中的太陽能組件方陣都采用了太陽能自動跟蹤系統， 此系統能提高太陽能電站8%的光照利用率，除去本身的自耗電以外，還可以增加3%。 控制系統中的一級匯流和二級匯流的自動串并聯裝置比不采用此系統的電站發電量提高 5%,由于繼電器本身只是線圈，而且耗電量相當的小。統計的結果表明，太陽能集散控 制系統除了控制電站的正常工作外，還可以提高電站的利用率，大大增加了發電量。
圖1太陽能電站集散控制系統原理框2太陽能輸入系統原理框3 —級匯流和二級匯流的數據讀取步驟圖4 一級匯流和二級匯流的控制步驟圖5太陽能跟蹤支架圖6跟蹤器程序運行流程圖7匯流箱繼電器工作原理電路圖
具體實施例方式太陽能電站集散控制系統。見圖1，它由現場控制級、集中操作監視級和綜合信 息管理級構成。現場控制級包括太陽能輸入系統101、并網逆變器系統102和電力輸 出系統103;集中操作監視級包括數據采集系統104、數據通訊系統105、數據存儲系 統106、數據監控系統111、大屏幕顯示器107、工程師操作站108和操作員操作站109; 綜合信息管理級包括管理計算機112。太陽能輸入系統101包括太陽能電池板或由數個太陽能電池板組成的太陽能組 件方陣、跟蹤器和匯流箱；控制著整個太陽能電站的輸入，太陽能組件方陣吸收太陽能 轉換為電能，這些電能是直流的，需要經過太陽能輸入系統傳輸到并網逆變器系統102， 經過并網逆變器系統102的逆變處理后就輸出交流電，這些交流電在經過電力輸出系統 103傳輸給電網115或者傳輸給負載116。當一個太陽能電站即能給電網115供電，又能 從電網116買到電時，這個太陽能電站就為逆潮流系統，當一個太陽能電站不能給電網 115供電，而只能從電網116買到電時，這個太陽能電站就為非逆潮流系統；太陽能輸入 系統101、并網逆變器系統102和電力輸出系統103的數據經過數據通訊系統105、數據 存儲系統106和數據監控系統111傳輸給大屏幕顯示器107、工程師操作站108和操作員 操作站109 ；而工程師操作站108和操作員操作站109根據收到的數據對太陽能電站做出 智能控制；管理計算機112可以控制整個電站的所有系統，它為太陽能電站集散控制系 統的大腦。此外，太陽能電站集散控制系統可以通過網間連接器110把電站的信息傳輸給 遠程監控計算機113和其他局域網114。下面結合圖1、圖2、圖3和圖4具體說明本發明，本發明中，每個單元太陽能電池板上均安裝有一個可在市場上購買的數據采集和通信模塊，將每個單元太陽能電池 板與計算機相連，每個單元太陽能電池板上的通信模塊具有獨立地址，使單元太陽能電 池板與計算機軟件中的具體數據項對應，以便于對系統故障的查詢和維修，數據采集和 通訊模塊的主要功能是采集太陽能板的輸出電壓。太陽能組件方陣201的直流電通過一級匯流202、二級匯流203和直流配電柜 204傳輸給并網逆變器系統102。太陽能組件方陣串聯并聯后，經過一級匯流202進行直 流匯流，再進行二級匯流203。二級匯流203處采集電流信息。并將電流信息反饋給直 流配電柜204。直流配電柜204收到二級匯流203的電流信息，進行內部并聯、串聯調 整。如雨天或者早晨、傍晚，太陽能組件方陣的電流很小，則將二級匯流203輸出通過 并聯、串聯的調整，關閉一部分的并網逆變器，使串聯的太陽能組件個數增加，以提高 電流輸出，達到并網逆變器系統102工作電壓。一級匯流和二級匯流的數據讀取步驟如圖3所示開始301，匯流系統通電開始 工作；然后啟動查詢微處理器302，查詢微處理器302開始檢測太陽能組件方陣的數據， 并判斷數據是否正常303，如果數據不正常，返回查詢微處理器302。如果數據正常， 將數據轉換到通信口地址304;然后發送正常信號到處理器305，最后返回查詢微處理器 302，繼續查詢和檢測系統的工作狀態。一級匯流和二級匯流的控制步驟如圖4所示微處理器等待微機的命令401，微 處理器讀取微機的命令402，微處理器判斷數據是否切換403，如果判斷結果為不切換， 返回微處理器等待微機的命令401，如果判斷結果為切換，則進行電壓比較去驅動繼電器 工作404，然后繼續查詢記錄數據405，巡檢結束后，返回步驟401。如圖7所示，通過微處理器采集環境數據，并分析數據的范圍，為電壓比較器 提供相應的信號，來切換繼電器的位置。本實施例中具體切換方式如下采用1個8常 閉8常開和1個4常閉和4常開繼電器，安裝時必須先接入第一路，繼電器根據電壓來調 整繼電器的常開觸點和常閉觸點
串并聯箱的工作狀態狀態每一路太陽能電 池板的工作電壓串并聯箱的 狀態繼電器動作過 程動作結果和輸 出狀態狀態1小于0.25 X峰值四路串聯，初始狀態一路輸出一工作，
權利要求
1.一種太陽能電站集散控制系統，由現場控制級、集中操作監視級和綜合信息管理 級構成，現場控制級包括太陽能輸入系統，并網逆變器系統和電力輸出系統；集中操 作監視級包括數據采集系統，數據通訊系統，數據存儲系統，數據監控系統，數據顯 示系統，操作站；綜合信息管理級包括管理計算機系統。
2.根據權利要求1所述的太陽能電站集散控制系統，其特征為所述的太陽能輸入 系統包括太陽能電池板、跟蹤器和匯流箱，每個單元匯流箱、單元太陽能電池板回路上 的通信均有地址，匯流箱中的繼電器均設置有傳感器用來采集數據。
3.根據權利要求1所述的太陽能電站集散控制系統，其特征為所述的控制信號通 過網絡在整個系統中傳輸。
4.根據權利要求1所述的太陽能電站集散控制系統，其特征為所述的計算機設置 管理中心集中在辦公室或者操作室。
5.根據權利要求1所述的太陽能電站集散控制系統，其特征為所述的數據采集系 統采集到的數據，通過網絡傳輸到計算機上，并且通過現實設備展示太陽能發電站發電 量的多少、太陽能電站整個系統的工作狀態。
6.根據權利要求2所述的太陽能電站集散控制系統，其特征為所述的太陽能輸 入系統中的匯流箱，當太陽光微弱的時候，通過匯流箱內的串并聯的切換，關閉一部分 的并網逆變器，串聯的太陽能組件個數增加，使單元組件的電壓升高，逆變器的輸入端 口能正常工作；并將通過傳感器采集到的數據傳輸到微處理器，在計算機的顯示器上顯示。
7.根據權利要求6所述的太陽能電站集散控制系統，其特征為在計算機上顯示的 數據，是經過微處理器的分析和控制得到的，由采集到環境的因素，控制太陽能組件的 串并數，逆變器工作的個數，同時還具備自我保護系統。
8.根據權利要求6所述的太陽能電站集散控制系統，其特征為所述的匯流箱內串 并聯切換，具體為當一路太陽能電池板電壓小于0.25X峰值工作電壓Upm時，匯流箱 中四路串聯，一路總輸出；當一路太陽能電池板電壓為(0.25-0.5) X峰值工作電壓Upm 時，兩路串聯，兩路總輸出；當一路太陽能電池板電壓為(0.5-1) X峰值工作電壓Upm 時，不串聯，四路輸出。
全文摘要
本發明公開一種太陽能電站集散控制系統，簡稱太陽能電站DCS，它由現場控制級、集中操作監視級和綜合信息管理級構成。現場控制級包括太陽能輸入系統、并網逆變器系統和電力輸出系統；集中操作監視級包括數據采集系統、數據通訊系統、數據存儲系統、數據監控系統、大屏幕顯示器、工程師操作站和操作員操作站；綜合信息管理級包括管理計算機。此太陽能集散控制系統可以控制一個或者多個太陽能電站，并可根據實際情況調整它具有工作可靠、配置靈活、維護方便和價格低廉的優點。
文檔編號H02N6/00GK102012693SQ20091009218
公開日2011年4月13日 申請日期2009年9月4日 優先權日2009年9月4日
發明者薛黎明, 袁政 申請人:中海陽(北京)新能源電力股份有限公司