光伏電站抗風性能檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種光伏電站抗風性能檢測裝置，屬于太陽能發電的【技術領域】，包括振動傳感器、前置放大器、A/D轉換器、MCU主控制器、警報器、PC機，其中所述振動傳感器設置在太陽能電池板上，用于檢測太陽能電池板震動；所述振動傳感器與前置放大器輸入端連接，所述前置放大器輸出端與A/D轉換器輸入端連接，所述A/D轉換器輸出端與MCU主控制器輸入端相連；所述MCU主控制器輸出端分別與警報器、PC機相連。本實用新型可實時檢測太陽能板震動，避免太陽能電池板在長時間震動情況下導致緊固螺絲松動、影響電站安全的問題，并實時測量光伏電站現場的風速和風向，提高光伏電站的安全性，提高光伏電站長期運行中的抗風安全性問題。
【專利說明】光伏電站抗風性能檢測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種光伏電站抗風性能檢測裝置，屬于太陽能發電的【技術領域】。
【背景技術】
[0002]光伏發電已經是能源結構中重要的組成部分。但我國是一個臺風、暴雨等自然災害多發的國家，惡劣天氣會對光伏電站的安全性能產生很大影響。光伏電站監測系統作為光伏電站運行參數和電站運行環境要素的基本檢測裝置，其檢測功能的準確性和多樣性直接影響著光伏電站安全運行。因此，研究光伏電站抗風性能檢測裝置，對提高電站安全性能具有十分重要的現實意義，符合《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》優先主題要求。
[0003]太陽能電池板作為光伏電站的核心模塊，在安裝時其穩定性就存在客觀性差異，在經歷長期的野外工作環境后，導致太陽能電池板安裝孔位的穩定性不斷降低，久而久之可能導致太陽能電池板發生松動，甚至出現脫落的現象，這對光伏電站的正常運行造成了嚴重的影響，更會使國家遭受巨大的經濟損失；因此，國家氣象局規定，應當定期對光伏電站進行全方面的系統檢測。因為我國對光伏電站中太陽能電池板的檢測才剛剛起步，校驗系統與裝備均處于起步階段，對其安全性能的校驗也不盡完善，所以為光伏電站的定期檢測提供技術手段與裝備具有既緊迫且必要的實踐意義。
[0004]目前無論是國內的TAOKE公司研制的TK-ZF系列還是國外的SMA SolarTechnology公司研制的SUNNY TRIP0WER系列光伏電站監測系統基本可分為光伏電站運行參數監測和電站運行環境要素監測。運行參數監測主要是測量電站的光伏模組的電壓和電流信息，通過電壓電流信息監測分析電站運行狀態，比如是否有光伏模組損壞、發電效率下降等。電站運行環境要素監測通常類似自動氣象站，主要測量要素有輻射、光伏模組的表面溫度、環境溫度等，通過電站環境要素的監測客觀的評測光伏組件的運行壽命、發電效率等。雖然目前監測功能逐步多樣化、效能分析更加準確，但是光伏電站的太陽能電池板在風的吹動下會發生震動，太陽能電池板在長時間震動情況下會導致緊固螺絲松動，影響電站安全，而現有的監測系統仍無法實時檢測太陽能電池板的震動情況，無法對太陽能電池板的抗風情況和安全系數進行實時獲取，無法獲得光伏電站的整體抗風性能，降低光伏電站的安全性。
【發明內容】
[0005]本實用新型所要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種光伏電站抗風性能檢測裝置，通過在太陽能電池板上設置振動傳感器，實時檢測太陽能電池板震動，并實時測量光伏電站現場的風速和風向，將太陽能電池板震動與環境數據結合獲得光伏電站的整體抗風情況，提高光伏電站的安全性，解決光伏電站長期運行中的抗風安全性問題。
[0006]本實用新型具體采用以下技術方案解決上述技術問題:
[0007]—種光伏電站抗風性能檢測裝置,包括振動傳感器、前置放大器、Α/D轉換器、MCU主控制器、警報器、PC機，其中所述振動傳感器設置在太陽能電池板上，用于檢測太陽能電池板震動；所述振動傳感器與前置放大器輸入端連接，所述前置放大器輸出端與Α/D轉換器輸入端連接，所述Α/D轉換器輸出端與MCU主控制器輸入端相連；所述MCU主控制器輸出端分別與警報器、PC機相連。
[0008]作為本實用新型的一種優選技術方案:所述振動傳感器設置在太陽能電池板背光面上。
[0009]作為本實用新型的一種優選技術方案:還包括風速傳感器、風向傳感器、脈沖整形電路，其中所述風速傳感器和風向傳感器均設置于光伏電站上，所述風速傳感器和風向傳感器分別與脈沖整形電路輸入端相連；所述脈沖整形電路輸出端與MCU主控制器相連。
[0010]作為本實用新型的一種優選技術方案:所述MCU主控制器輸出端包括R/W端口，所述PC機設有數據端口，所述MCU主控制器的R/W端口通過RS485有線方式與PC機數據端口連接。
[0011]作為本實用新型的一種優選技術方案:還包括與MCU主控制器相連的無線收發模塊，所述MCU主控制器通過無線收發模塊與PC機相連。
[0012]本實用新型采用上述技術方案，能產生如下技術效果:
[0013]本實用新型提供的光伏電站抗風性能檢測裝置，通過在太陽能電池板上設置振動傳感器，對太陽能電池板震動系數進行監測，可實時檢測太陽能板震動，避免太陽能電池板在長時間震動情況下導致緊固螺絲松動、影響電站安全的問題。并且結合此時光伏電站現場的風速和風向，將太陽能電池板震動與環境數據組合獲得太陽能電池板的抗風情況，對光伏電站長期運行中發生的太陽能電池板松動或脫落現象進行監測，提高光伏電站的安全性，整體提高光伏電站長期運行中的抗風安全性問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的光伏電站抗風性能檢測裝置的模塊示意圖。
[0015]圖2本實用新型的光伏電站抗風性能檢測裝置的模擬電路圖。
[0016]圖3為本實用新型的光伏電站抗風性能檢測裝置的振動傳感器調理電路圖。
[0017]圖4為本實用新型的光伏電站抗風性能檢測裝置的風向風速傳感器調理電路圖。
[0018]圖5為本實用新型的光伏電站抗風性能檢測裝置中MCU主控制器采用芯片的電路圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合說明書附圖對本實用新型的實施方式進行描述。
[0020]如圖1和圖2所示，給出了本實用新型光伏電站抗風性能檢測裝置的實施例，包括振動傳感器、前置放大器、Α/D轉換器、MCU主控制器、警報器、PC機，其中所述振動傳感器設置在太陽能電池板上，用于檢測固定于支架上的太陽能電池板震動；所述振動傳感器與前置放大器輸入端連接，所述前置放大器輸出端與Α/D轉換器輸入端連接，所述Α/D轉換器輸出端與MCU主控制器輸入端的I/O 口相連；所述MCU主控制器輸出端I/O 口分別與警報器、PC機相連；通過Α/D轉換器將振動傳感器模擬信號轉換為數字信號后輸入MCU主控制器，MCU主控制器將所得數據轉換為振動系數值，MCU主控制器根據振動系數值啟動警報器進行報警，同時PC機對現場數據進行監測，即可得知光伏電站中各個太陽能電池板的震動情況，根據測量的數值了解光伏電站的抗風性。
[0021 ] 對于振動傳感器安裝在每一塊太陽能電池板上，即一個太陽能電池板配有一個振動傳感器。而振動傳感器的實際位置可以根據需要確定，振動傳感器設置在太陽能電池板的背光面上效果更佳，使得振動傳感器可以避免被太陽能電池板表面的風力直接吹打，影響振動傳感器安裝的穩定性和檢測時的準確性，其中振動傳感器調理電路圖，如圖3所示，所述振動傳感器與前置放大器輸入端連接，所述前置放大器輸出端與Α/D轉換器輸入端連接，所述Α/D轉換器輸出端與MCU主控制器輸入端相連。前置放大器對振動傳感器輸出信號隔離放大后經RC濾波傳輸至Α/D轉換器進行模數轉換后，傳輸至MCU主控制器，MCU主控制器將所得數據轉換為太陽能電池板振動，確定光伏電站內太陽能電池板的震動系數。
[0022]另外，還包括風速傳感器、風向傳感器、脈沖整形電路，其中風速傳感器和風向傳感器均設置于光伏電站上，用于檢測所在光伏電站環境的風速、風向，所述風速傳感器和風向傳感器分別與脈沖整形電路輸入端相連，風向風速傳感器調理電路圖如圖4所示；所述脈沖整形電路輸出端與MCU主控制器輸入端的TAO端口連接計數。脈沖整形電路對風速傳感器、風向傳感器傳輸的脈沖信號進行整形后，傳輸至MCU主控制器，MCU主控制器將所得數據轉換為環境風速值、風向值。裝置在獲得太陽能電池板震動系數時，同時利用風速傳感器、風向傳感器獲取光伏電站上風速、風向系數，MCU主控制器根據風速值確定風速大小，根據風向值確定所屬風向，將風速和所屬風向結合，確定光伏電站的環境參數。
[0023]MCU主控制器與PC機之間的連接可以采用兩種方式，一種為有線連接，另外一種為無線連接。有線連接方式下，MCU主控制器輸出端包括R/W端口，所述PC機設有數據端口，所述MCU主控制器的R/W端口通過RS485有線方式與PC機數據端口相互連接。無線連接方式下，裝置還包括與MCU主控制器相連的無線收發模塊，MCU主控制器通過無線收發模塊與PC機相連，其中PC機內帶有與之配合的無線通信模塊，無線通信模塊接收無線收發模塊發送的數據，并可以將PC的命令通過無線收發模塊接收反饋至MCU主控制器。無線收發模塊可以采用現有技術中公知的藍牙收發模塊、紅外收發模塊等。
[0024]光伏電站抗風性能監測裝置的電路圖，如圖2所示，工作流程如下，MCU主控制器可以根據需要確定采樣時間，如每隔I分鐘采樣一次數據，數據包括多個振動傳感器分別測量的太陽能電池板的震動數據、風速傳感器測量的風速數據、風向傳感器測量的風向數據，MCU主控制器根據震動數據確定震動數值，根據風速數據確定風速值，根據風向確定所屬風向，然后MCU主控制器內預設有震動、風速、風向的門限值，當檢測到的數值超過一定門限值時，MCU主控制器啟動警報器進行報警。同時將確定的數據通過RS485有線方式發送至PC機，PC機將所述數據顯示，將太陽能電池板震動與環境數據結合獲得光伏電站的整體抗風情況。
[0025]本實用新型中各傳感器均為現有的傳感器，屬于硬件模塊，如可以采用AC133型振動傳感器，利用其高靈敏實現檢測；風速傳感器可以采用FY-FS型傳感器，風向傳感器可以采用FY-FX型傳感器。MCU主控制器為也現有的硬件模塊，可以選用MSP430芯片，如圖5所示，響應速度快，處理效果更佳，該MCU主控制器的功能是運用現有的主控制器本身所具備的接收、簡單處理、發送的功能來實現，即利用現有技術中公知的技術接收測量到的模擬信號、將轉換成的數字信號獲得對應數值的簡單處理和發送獲得的對應數值。并未對主控制器本身作出改進，也未還有特定的方法流程。本實用新型中的PC機也為現有的硬件模塊，也未還有特定的方法流程，利用現有的如可以為電腦、平板電腦等設備即可實現。
[0026]本實用新型中涉及到的相關模塊及其實現的功能是在改進后的硬件及其構成的裝置上搭載現有技術中常規的計算機軟件程序或有關協議就可實現，并非是對現有技術中的計算機軟件程序或有關協議進行改進。本實用新型的創新之處在于對裝置整體的改進，包括各硬件模塊及其連接組合關系，而非是對各硬件模塊中為實現有關功能而搭載的軟件或協議的改進。
[0027]綜上，本裝置能夠實時檢測太陽能板震動，避免太陽能電池板在長時間震動情況下導致緊固螺絲松動、影響電站安全的問題，并實時測量光伏電站現場的風速和風向，將太陽能電池板震動與環境數據結合獲得光伏電站的整體抗風情況，提高光伏電站的安全性，解決光伏電站長期運行中的抗風安全性問題。
[0028]上面結合附圖對本實用新型的實施方式作了詳細說明，但是本實用新型并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下做出各種變化。
【權利要求】
1.光伏電站抗風性能檢測裝置，其特征在于:包括振動傳感器、前置放大器、Α/D轉換器、MCU主控制器、警報器、PC機，其中所述振動傳感器設置在太陽能電池板上，用于檢測太陽能電池板震動；所述振動傳感器與前置放大器輸入端連接，所述前置放大器輸出端與A/D轉換器輸入端連接，所述Α/D轉換器輸出端與MCU主控制器輸入端相連；所述MCU主控制器輸出端分別與警報器、PC機相連。
2.根據權利要求1所述光伏電站抗風性能檢測裝置，其特征在于:所述振動傳感器設置在太陽能電池板背光面上。
3.根據權利要求1或2所述光伏電站抗風性能檢測裝置，其特征在于:還包括風速傳感器、風向傳感器、脈沖整形電路，其中所述風速傳感器和風向傳感器均設置于光伏電站上，所述風速傳感器和風向傳感器分別與脈沖整形電路輸入端相連；所述脈沖整形電路輸出端與MCU主控制器相連。
4.根據權利要求3所述光伏電站抗風性能檢測裝置，其特征在于:所述MCU主控制器輸出端包括R/W端口，所述PC機設有數據端口，所述MCU主控制器的R/W端口通過RS485有線方式與PC機數據端口連接。
5.根據權利要求4所述光伏電站抗風性能檢測裝置，其特征在于:還包括與MCU主控制器相連的無線收發模塊，所述MCU主控制器通過無線收發模塊與PC機相連。
【文檔編號】H02S50/00GK203951437SQ201420323870
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年6月17日 優先權日:2014年6月17日
【發明者】劉建成, 馬健, 潘琦, 李彥立, 劉如俊, 張潔, 鄒應全 申請人:南京信息工程大學