一种多维并联光伏组串数据采集系统和方法与流程

1.本发明涉及光伏组件性能监测技术领域，特别涉及一种多维并联光伏组串数据采集系统和方法。


背景技术：

2.光伏组件运行数据是光伏电站中数据量最大的部分，也是目前光伏电站运行管理数据采集中最为缺失的部分。实现光伏电站的大数据分析必然依靠组件级数字化技术。组件级数据采集技术是低配和低成本版本的组件级优化器方案，现有的优化器有mppt控制器，但成本高，并且仅在光伏板有遮挡等故障时会起到优化功率的作用，且在光伏组件正常工作时会有一定的电量损耗，减少了组件输出功率。


技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术的光伏采集复杂的缺陷，本发明提出了一种多维并联光伏组串数据采集系统和方法，因为在并联光伏组串中每个光伏面板的电压一样，本发明系统仅需要通过采集并联光伏组串中每块光伏板的电流来掌握光伏板的运行状况，大幅度的降低了数据采集成本。
4.为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。
5.一种多维并联光伏组串数据采集系统，包括：并联光伏组串、多维电流采集器和数据处理器；
6.多个并联光伏组串串或并联成光伏矩阵，每个并联光伏组串包括n个并联连接的单位光伏面板；
7.一个多维电流采集器连接并联光伏组串上面并联的n个单位光伏面板用于采集电流；多个多维电流采集器均与数据处理器连接。
8.作为本发明进一步改进，所述多维电流采集器包括电流模拟信号输出模块和第二电流数据采集点，每个并联光伏组串上单位光伏面板的第一电流数据采集点均与多维电流采集器的第二电流数据采集点连接，电流模拟信号输出模块与数据处理器连接。
9.作为本发明进一步改进，所述第一电流数据采集点在单位光伏面板的正极或者负极。
10.作为本发明进一步改进，每个并联光伏组串设置m个多维电流采集器，1≤m≤并联光伏组串上面并联的n个单位光伏面板的数量。
11.其中，并联光伏组串上面并联的n个单位光伏面板的数量：1≤n≤50。
12.作为本发明进一步改进，还包括报警器，报警器与数据处理器连接。
13.作为本发明进一步改进，还包括gps卫星对时模块，gps卫星对时模块与数据处理器连接。
14.作为本发明进一步改进，所述数据处理器包括数据处理系统及云服务器，数据处理系统用于汇总多维电流采集器采集的数据，云服务器用于存储、计算。
15.一种多维并联光伏组串数据采集系统的采集方法，包括以下步骤：
16.多维电流采集器采集并联光伏组串上面并联的n个单位光伏面板的电流，生成模拟信号，发送至数据处理器；
17.数据处理器对采集电流数据进行模拟分析，定位异常数据单位光伏面板的位置。
18.还包括gps卫星对时模块提供时间，对每个时间点的电流数据进行对应，得到时间与电流数据的关系。
19.还包括报警器，报警器针对数据处理器判断出异常的单位光伏面板进行报警并显示故障光伏板编号。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
21.本发明系统通过多维电流采集器对多光伏面板的横向及纵向进行多维的数据采集，形成海量光伏面板运行数据库，经过计算对比分析，准确的掌握每块光伏板运行状态。可以及时发现光伏板存在的问题，提高光伏面板的运行稳定性、安全性及运行效率。数据采集系统仅需要通过采集每块光伏板的电流来掌握光伏板的运行状况，大幅度的降低了数据采集成本。
22.gps卫星对时模块，为所有的装备配合工作提供一个统一精确的时间，对每个时点的数据进行精准的采集，保障光伏电站安全运行。
附图说明
23.在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实
24.图1是本发明多维并联光伏组串数据采集系统的结构示意图。
25.图2是本发明数据采集系统图。
26.图3是本发明电流采集器结构。
具体实施方式
27.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清除、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
28.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。
29.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相
关的所列项目的任意的和所有的组合。
30.本发明提出了一种全新的组件数据采集技术，基于卫星同步时钟的多通道电位采集技术。该技术的思路是由于光伏组件的电流数据是已知的(即组串电流数据)，因此只需要额外采集组件的电压数据即可。而电压测量可以直接采集模拟信号，集中传送至多通道电位采集设备进行同步测量，本发明以经济的方式进行光伏组件的数据采集及监控，集成多维的光伏组件数据库。
31.如图1和图2所示，本发明一种多维并联光伏组串数据采集系统包括：
32.并联光伏组串2、多维电流采集器3和数据处理器1；
33.多个并联光伏组串2串或并联成光伏矩阵，每个并联光伏组串2包括n个并联连接的单位光伏面板5；
34.一个多维电流采集器3连接并联光伏组串2上面并联的n个单位光伏面板5用于采集电流；多个多维电流采集器3均与数据处理器1连接。
35.多维电流采集器3由电流模拟信号输出模块7、第一电流数据采集点8、电流数据采集点n个第二电流数据采集点9组成。电流数据采集点n个第二电流数据采集点9分别连接在并联光伏组串2上并联的每一支单位光伏面板5上。
36.并联光伏组串2由m块单位光伏面板5并联纵向安装在一起，m块并联光伏组串2横向串联在一起组成一串光伏组串。1≤m≤并联光伏组串2上面并联的n个单位光伏面板5的数量。
37.并联光伏组串2上面并联的n个单位光伏面板5的数量：1≤n≤50.
38.多维电流采集器3采集并联光伏组串2上面并联的n个单位光伏面板5的电流，生成模拟信号，对并联光伏组串2运行情况进行多个维度的监测及数据采集。
39.多维电流采集器3依据并联光伏板的数量n设置电流数据采集接口。
40.如图2和图3所示，所述多维电流采集器3包括电流模拟信号输出模块7和第二电流数据采集点9，每个并联光伏组串2上单位光伏面板5的第一电流数据采集点8均与多维电流采集器3的第二电流数据采集点9连接，电流模拟信号输出模块7与数据处理器1连接。
41.其中，第一电流数据采集点8在单位光伏面板5的正极或者负极。每个并联光伏组串2设置一个多维电流采集器3。
42.作为优选，还包括报警器4，报警器4与数据处理器1连接。报警器4通过模拟信号，可以显示故障光伏板编号。
43.作为优选，还包括gps卫星对时模块6，gps卫星对时模块6与数据处理器1连接。gps卫星对时模块6，为所有的装备配合工作提供一个统一精确的时间，对每个时点的数据进行精准的采集。
44.所述数据处理器1包括数据处理系统及云服务器，数据处理系统用于汇总多维电流采集器3采集的数据，云服务器用于存储。数据处理器1对采集数据进行模拟分析，对偏离采集数据集群的点位置，经过报警器4进行报警。
45.本发明还提供一种多维并联光伏组串数据采集系统的分析方法，包括以下步骤：
46.多维电流采集器3采集并联光伏组串2上面并联的n个单位光伏面板5的电流，生成模拟信号，发送至数据处理器1；
47.数据处理器1对采集电流数据进行模拟分析，定位异常数据单位光伏面板5的位
置。
48.进一步，还包括gps卫星对时模块6提供时间，对每个时间点的电流数据进行对应，得到时间与电流数据的关系。
49.进一步，还包括报警器4，报警器4针对数据处理器1判断出异常的单位光伏面板5进行报警并显示故障光伏板编号。
50.本发明是全新的组件数据采集技术，基于卫星同步时钟的多通道电位采集技术。该技术的思路是由于并联光伏组件的电压数据是已知的(即组串电压数据)，因此只需要额外采集组件的电流数据即可。而电流测量可以直接采集模拟信号，集中传送至多通道电位采集设备进行同步测量。
51.下面结合附图对本发明做详细叙述。
52.现以300kw的四层并联光伏电站多维的光伏组件数据采集系统为例，来说明本发明的应用方法。
53.300kw的电站由1000块0.8m*1.6m的四层光伏面板集成，每一列的四块光伏面板并联连接成并联光伏组串，再与下一列串联连接形成光伏矩阵，每个光伏矩阵包含20列并联的四个光伏面板，安装250块多维电流采集器3，对并联光伏组串2上的4个并联的单位光伏面板5进行四个维度的电流数据采集，配一台数据处理器1，一台报警器4，一台gps卫星对时模块6。数据处理器1对采集的数据进行大数据分析，在单位光伏板产生遮挡或者功能障碍，电流偏离光伏板大数据群的时候，报警器报警显示光伏板编号，运维人员对光伏板进行检查运维。
54.本发明的有益效果为：
55.1)多光伏面板的横向及纵向进行多维的数据采集，对所有并联光伏组串2的数据经过对比进行大数据分析模拟，准确的掌握每块光伏板运行状态。对偏离模拟数据的光伏面板进行报警，及时发现光伏板存在的问题，提高光伏面板的运行稳定性、安全性及运行效率。
56.2)gps卫星对时模块6，为所有的装备配合工作提供一个统一精确的时间，对每个时点的数据进行精准的采集，保障光伏电站安全运行。
57.3)数据采集系统仅需要通过采集每块光伏板的电流来掌握光伏板的运行状况，大幅度的降低了数据采集成本。
58.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
59.应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。