应用于光伏发电系统的智能控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种应用于光伏发电系统的智能控制装置。


背景技术：

2.智能控制装置可用于中大型光伏发电系统中，用户将一定数量、相同规格的光伏组串串联，组成多个光伏阵列，将多个光伏阵列的多路输出电缆集中输入，分组并列接入智能控制装置，不仅使线缆有序连接，而且便于分组检查、维护，当光伏组串阵列局部发生故障时，可以局部分离检修，不影响整体发电系统的连接工作。
3.目前，对于地理位置偏远的光伏电站、大中型光伏电站、分布较广的光伏电站等，常采用汇流箱进行汇流和防雷，无法监测每一路光伏组串的电流、电压以及发电状态，需要配备一定的管理人员定期进行现场巡检，管理难度大，从而管理成本增加；当光伏组串出现局部故障时，如采用目前常用的汇流箱，则需要技术人员进行逐一测试才能排查处故障的光伏组串，对于大型光伏发电站，排查难度大，且人力损耗较大；在光伏发电系统中，孤岛效应是不可避免的现象，孤岛效应是指在市电断电的情况下，光伏发电系统仍作为孤立电源对负载进行供电；当检修人员停止市电供电或市电断电时，目前常用的汇流箱无自动关断的功能，若光伏发电系统的逆变器仍旧继续为设备供电，将造成检修人员触电等安全风险；同时，当市电断电时，若并网逆变器仍继续供电，当市电恢复供电时，市电电压和并网逆变器输出的电压在相位上存在较大的差异，会在瞬间产生较大的冲击电流，从而损坏设备。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的是提供一种应用于光伏发电系统的智能控制装置，解决了如何准确且快速的监控外部光伏发电系统的发电状态，以及远程控制实现自动关断，避免孤岛效应的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供一种应用于光伏发电系统的智能控制装置，其中，所述应用于光伏发电系统的智能控制装置包括：包括箱体、智慧空开、通讯模块和智能控制终端，所述智慧空开和所述通讯模块依次连接并设于所述箱体内，所述通讯模块与所述智能控制终端连接；
6.所述智慧空开包括采集单元和控制单元；
7.所述采集单元用于采集光伏组串的发电信息；
8.所述控制单元用于控制所述智慧空开的自动关断或开启；
9.所述通讯模块用于将所述发电信息上传至所述智能控制终端，以及用于接收所述智能控制终端下发的控制命令，并将所述控制命令转化为控制信号发送至控制单元；
10.所述智能控制终端用于接收所述发电信息并对每一路所述光伏组串进行实时监控，以及用于输入控制命令。
11.优选方案之一，所述智慧空开包括漏电自检单元和防反二极管电路；
12.所述漏电自检单元用于检测装置是否漏电；
13.所述防反二极管电路用于保护光伏组串。
14.优选方案之一，所述智慧空开还包括第一指示灯电路和操作手柄；
15.所述操作手柄用于手动控制所述智慧空开合闸或分闸；
16.所述第一指示灯电路用于显示所述智慧空开处于通讯、操作和故障状态。
17.优选方案之一，所述智慧空开还包括第一复位按键、机械锁和温度传感器；
18.所述机械锁用于防止误操作；
19.所述复位按键用于保护和重启所述智慧空开；
20.所述温度传感器用于采集所述光伏组串接入端的温度信息。
21.优选方案之一，所述通讯模块包括第二指示灯电路、第二复位按键和通信单元；
22.所述第二指示灯电路用于显示所述通讯模块工作状态；
23.所述第二复位按键用于保护和重启所述通讯模块；
24.所述通信单元用于实现所述智慧空开与所述智能控制终端的通信。
25.优选方案之一，所述通信单元设有通信卡槽，所述通信卡槽内设有通信卡。
26.优选方案之一，所述应用于光伏发电系统的智能控制装置还包括熔断器，所述熔断器分别与所述智慧空开和光伏组串连接。
27.优选方案之一，所述应用于光伏发电系统的智能控制装置还包括保护模块，所述保护模块的的一端与分别与所述熔断器和所述智慧空开连接，所述保护模块的另一端接地。
28.优选方案之一，所述应用于光伏发电系统的智能控制装置还包括电源模块，所述电源模块分别为所述智慧空开和所述通讯模块提供电源。
29.优选方案之一，所述箱体顶部设有散热防水件。
30.本实用新型的上述技术方案中，该应用于光伏发电系统的智能控制装置包括箱体、智慧空开、通讯模块和智能控制终端，所述智慧空开和所述通讯模块依次连接并设于所述箱体内，所述通讯模块与所述智能控制终端连接；所述智慧空开包括采集单元和控制单元；所述采集单元用于采集光伏组串的发电信息；所述控制单元用于控制所述智慧空开的自动关断或开启；所述通讯模块用于将所述发电信息上传至所述智能控制终端，以及用于接收所述智能控制终端下发的控制命令，并将所述控制命令转化为控制信号发送至控制单元；所述智能控制终端用于接收所述发电信息并对每一路所述光伏组串进行实时监控，以及用于输入控制命令。通过本实用新型所述的智能控制装置，可以实现光伏组串的有序连接和汇流，能够实时监控光伏发电系统的发电状态，以及自动控制智慧空开的关断，有效防止孤岛效应。
31.在本实用新型中，通过熔断器与光伏组串连接，当出现故障组串时，通过熔断器可及时切断故障组串，将故障组串退出系统运行，同时不影响其他正常工作的组串。
32.在本实用新型中，通过在智慧空开中的防反二极管，可以防止当光伏组串不进行发电时，蓄电池或市电电流反向向光伏组串供电；以及可以防止当光伏组串存在遮挡或部分损坏时，发电不一致，导致高压支路的电流流向低压支路，从而损坏其他正常的元器件。
附图说明
33.为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
34.图1为本实用新型实施例应用于光伏发电系统的智能控制装置的结构示意图；
35.图2为本实用新型实施例智慧空开的结构示意图；
36.图3为本实用新型实施例应用于光伏发电系统的智能控制装置的示意图；
37.图4为本实用新型实施例应用于光伏发电系统的智能控制装置的工作原理图；
38.图5为本实用新型实施例应用于光伏发电系统的智能控制装置的通讯原理图。
39.附图标号说明：
40.标号名称标号名称1箱体2智慧空开3通讯模块4熔断器5保护模块6电源模块7智能控制终端8光伏组串21采集单元22控制单元23第一指示灯电路24防反二极管电路25温度传感器26漏电自检单元27操作手柄28第一复位按键29机械锁31第二指示灯电路32第二复位按键33通信单元
41.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
42.下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
43.需要说明，本实用新型实施方式中所有方向性指示(诸如上、下
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
44.另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
45.并且，本实用新型各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
46.参见图1-5，根据本实用新型的一方面，本实用新型提供一种应用于光伏发电系统的智能控制装置，其中，所述应用于光伏发电系统的智能控制装置包括箱体1、智慧空开2、通讯模块3和智能控制终端7，所述智慧空开2和所述通讯模块3依次连接并设于所述箱体1内，所述通讯模块3与所述智能控制终端7连接；所述智慧空开2包括采集单元21和控制单元22；所述采集单元21用于采集光伏组串8的发电信息；所述控制单元22用于控制所述智慧空开2的自动关断或开启；所述通讯模块3用于将所述发电信息上传至所述智能控制终端7，以及用于接收所述智能控制终端7下发的控制命令，并将所述控制命令转化为控制信号发送至控制单元22；所述智能控制终端7用于接收所述发电信息并对每一路所述光伏组串8进行实时监控，以及用于输入控制命令。
47.具体地，在本实施例中，所述箱体1的底部开设有若干防水接线端子，所述导线的一端与光伏组串8连接，所述导线的另一端穿过所述防水接线端子与箱体1内的熔断器4连接；所述箱体1顶部设有散热防水件，所述散热防水件为中空结构，所述散热防水件设有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔导通连接，所述第一通孔和第二通孔设置在所述散热防水件的同一侧，所述第一通孔与所述箱体1导通，所述箱体1内的热量通过所述第一通孔，经由所述第二通孔排出箱体1；所述箱体1的底板上设有导轨，所述智慧空开2、保护单元、通讯模块3和电源模块6均安装在导轨上，便于安装、拆卸或更换。
48.具体地，在本实施例中，所述应用于光伏发电系统的智能控制装置还包括熔断器4，所述熔断器4分别与所述智慧空开2和光伏组串8连接，所述光伏组串8通过导线穿过箱体1底部的所述防水接线端子与所述熔断器4连接，所述熔断器4通过接线排与所述智慧空开2电性连接，所述箱体1内至少设有一个熔断器4，每一个所述熔断器4与一路光伏组串8电性连接，通过所述熔断器4可及时切断故障的光伏组串8，并将光伏组串8退出系统运行，同时不影响其他正常工作的光伏组串8，当线路中的电流超过设定的阈值时，智慧空开2自动关断从而起到保护的效果。
49.具体地，在本实施例中，所述智慧空开2包括漏电自检单元26和防反二极管电路24；所述漏电自检单元26用于检测装置是否漏电；所述漏电自检单元26为漏电自检按键，通过手动的方式进行漏电自检，自检完成后，可通过通讯模块3上传至智能控制终端7，上报当前设备的自检结果，从而根据漏电自检的结果控制智慧空开2的合闸或分闸；所述防反二极管电路24用于保护光伏组串8，防止光伏组串8不发电时，蓄电池或市电反向向光伏组串8进行供电，同时防止光伏组串8存在遮挡或部分组件损坏时，发电不一致，导致高压支路的电流流向低压支路，损坏正常运行的太阳能组件。
50.具体地，在本实施例中，所述智慧空开2还包括第一指示灯电路23和操作手柄27；所述操作手柄27用于手动控制所述智慧空开2合闸或分闸；在本实用新型中，手动上下拨动操作手柄27从而控制智慧空开2的分闸和/或合闸，向上为合闸，向下为分闸，本实用新型不进行限定；所述第一指示灯电路23用于显示所述智慧空开2处于通讯、操作和故障状态，所述第一指示灯电路23设有第一状态指示灯，若所述第一状态指示灯为绿灯常亮模式时，表示系统及通讯正常运行，若所述第一状态指示灯为红灯连续闪烁时，表示设备处于初始化或进入网组模式，若所述第一状态指示灯为红灯快闪一次时，表示为接收智能控制终端7的控制信号，若所述第一状态指示灯为绿灯多次闪烁时，为正在上传发电信息至所述智能控制终端7，若所述第一状态指示灯为红灯和绿灯一起闪烁时，则表示发生故障或异常告警情
况。
51.具体地，在本实施例中，所述智慧空开2还包括第一复位按键28、机械锁29和温度传感器25；所述机械锁29用于防止误操作，当打开机械锁29后，智慧空开2将无法被智能控制终端7远程控制合闸或分闸，也无法手动合闸或分闸，需要关闭机械锁29，才能进行操作，避免在智慧空开2末端正在进行设备接入或维修时发生安全问题；所述复位按键用于保护和重启所述智慧空开2，按压一下所述复位按键所述智慧空开2将进入网组模式，长按所述复位按键1-5秒则复位重启所述智慧空开2，长按所述复位按键5-10秒则恢复出场设置，清除相关数据，且不可恢复；长按所述复位按键10-20秒无任何操作，则进入正常运行；所述温度传感器25用于采集所述光伏组串8接入端的温度信息，并通过通讯模块3上传至所述智慧控制终端，通过智慧控制终端对光伏组串8接入端进行温度监控，当监控的温度值超过智慧控制终端的温度设定阈值时，则通过所述智慧控制终端控制所述智慧空开2脱扣或报警。
52.具体地，在本实施例中，所述通讯模块3为所述智慧空开2和所述智能控制终端7之间提供通讯连接，所述通讯模块3包括第二指示灯电路31、第二复位按键32和通信单元33；所述第二指示灯电路31用于显示所述通讯模块3工作状态，所述第二指示灯电路31包括第二状态指示灯，所述第二状态指示灯为绿灯闪烁时，表示所述通讯模块3正在进行数据通讯；若所述第二状态指示灯为红灯闪烁时，表示所述通讯模块3正在扫描设备；所述第二复位按键32用于保护和重启所述通讯模块3；所述通信单元33用于实现所述智慧空开2与所述智能控制终端7的通信，所述通信单元33设有通信卡槽，所述通信卡槽内设有通信卡，所述通信卡包括4g、5g、nb通讯卡；在没有任何异常操作时，默认所述通讯模块31h上传一次数据，若过程中发生远程操作，手动操作，报警或脱扣等操作时，数据上传中断，待操作结束时，再重新上传，且可通过智能控制终端7设置数据上传的时间，在本实用新型中不进行限定。
53.具体地，在本实施例中，所述应用于光伏发电系统的智能控制装置还包括保护模块5，所述保护模块5的的一端与分别与所述熔断器4和所述智慧空开2连接，所述保护模块5的另一端接地，所述保护模块5采用模块化设计，具有过热、过流双重保护作用，每一个智慧空开2配置一个保护单元，当电气回路或者通信线路中，因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，保护单元能在较短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备造成损坏。
54.具体地，在本实施例中，所述应用于光伏发电系统的智能控制装置还包括电源模块6，所述电源模块6分别为所述智慧空开2和所述通讯模块3提供电源。
55.具体地，在本实施例中，所述智能控制终端7可设置于采用手机、电脑、平板等通讯设备中，用于实时监控智慧空开2上传光伏组串8接入端的温度信息，以及电流、故障电弧、功率、恶性负载、电压突变值、电流突变值、三相电压相位角、三相电压平衡度、三相电流平衡度等发电信息，当所述智能控制终端7监测到所述发电信息与预设的阈值区间不匹配时，则进行报警或脱扣；所述智能控制终端7通过将上传的发电信息进行统计，并对光伏组串8从设备出厂开始至当前时刻的总发电量进行监控，当可用发电量过小或者小于0时，则输入控制命令，并通过通讯模块3将所述控制命令转化成控制信号，传输至所述智慧空开2，通过智慧空开2的第一指示灯电路23进行闪烁报警或者进行脱扣；当监测的光伏组串8的电压发生过欠压时，可通过所述智能控制终端7输入控制命令，控制所述智慧空开2的控制单元22
对所述智慧空开2进行自动关断或开启，减少人工现场操作。
56.以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围。