专利名称：分布式太阳能发电站路灯照明系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能路灯照明系统，特别是ー种分布式太阳能发电站路灯照明系统。
背景技术：
应用太阳能照明是城市道路照明的发展方向，但我国目前使用的仍还是单灯式的LED太阳能路灯照明系统，在该系统中每盏太阳能路灯都由太阳能电池板、蓄电池组、控制电路、LED灯具和灯杆等构成，相互之间没有联系，各自独立运行，这样的太阳能路灯照明系统存在以下缺点
一、单盏路灯相比普通的市电LED路灯结构复杂、故障率高，导致整个路灯照明系统由于路灯数量巨大而维护困难；
ニ、控制电路性能差，对蓄电池组的充放电控制粗放，充电效率低，而且还常导致蓄电池出现过充放电现象，使其使用寿命缩短；
三、由于太阳能电池板安装在灯杆顶端，灯杆一般高度为6 10M，考虑到足够的抗风能力，对灯杆强度要求很高，致使路灯建设费用增加；
四、由于太阳能电池板的安装位置高，对太阳能电池板的日常维护和故障修理很困
难；
五、由于路灯数量巨大，且每盏路灯都在独立运行，难于对每盏路灯都实现远程监控，不具有被盗报警和故障报警至监控中心的能力，也不能实现监控中心对路灯科学合理的统ー开/关灯控制；
六、同一条线路上各路灯之间蓄电池电能不能互补使用；
七、由于路灯安装位置不能变通，使用效果受安装环境制约，如某一路灯安装位置光照不良，将不可避免地影响该盏路灯发挥其应有的效能；
ノ V、蓄电池组、控制电路等路灯易被盗部件随各盏路灯分散布置，不利于安保。由于单灯式LED太阳能路灯照明系统存在以上问题，致使太阳能路灯目前只能试点，难以全面推广。当前，太阳能路灯在推广实施中出现的诸多实际问题，已严重阻碍了它的推广应用，为此研究采用新技术、设计开发新的太阳能路灯照明系统就成为我国推广使用太阳能路灯急待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述我国目前使用的单灯式LED太阳能路灯照明系统存在的不足，而提供一种分布式太阳能发电站路灯照明系统，该太阳能路灯照明系统既适用于城市道路照明新线路的建设，更适合利用原城市路灯输电线路而对城市道路照明老线路进行的太阳能路灯化改造。本发明解决其技术问题所采取的技术方案为ー种分布式太阳能发电站路灯照明系统，它包括监控中心计算机和多条路灯输电线路，监控中心计算机与Internet网相连，每条路灯输电线路配置
若干盏由LED灯具和灯杆构成的LED路灯；
多个由太阳能电池板、直流电子开关、太阳能电池板输出ニ极管、蓄电池组、接在蓄电池组输出端的输出ニ极管及接在该输出ニ极管输出端的受控直流低压开关构成的太阳能发电站，各太阳能发电站均配置由接在太阳能电池板输出ニ极管及蓄电池组输出端的输出ニ极管与蓄电池组间的直流电流变送器和测控微机构成的测控装置，测控装置的测控微机配置GPRS无线通信模块，通过该GPRS无线通信模块和公用GPRS-Internet网络与监控中心计算机建立远程通信；
一个由单相变压器、受控交流低压开关、直流稳压电源和输出ニ极管构成的市电配变电站，该市电配变电站配置由接在输出ニ极管与直流稳压电源间的直流电流变送器和测控微机构成的测控装置，测控装置的测控微机配置GPRS无线通信模块，通过该GPRS无线通信 模块和公用GPRS-Internet网络与监控中心计算机建立远程通信；
同一条路灯输电线路中的各LED路灯通过并联方式连接在同一条路灯输电线路上；同一条路灯输电线路中的各太阳能发电站，太阳能电池板的输出端通过直流电子开关及太阳能电池板输出ニ极管与蓄电池组相连，蓄电池组的输出端通过输出ニ极管及接在该输出ニ极管输出端的受控直流低压开关与同一条路灯输电线路相连，直流电流变送器的输出端与测控微机的电流检测信号输入端相连，太阳能电池板的输出端、蓄电池组的输出端分别与测控微机的ー个电压检测信号输入端相连，测控微机的ニ个控制信号输出端分别与直流电子开关的控制端和受控直流低压开关的控制端相连；而每条路灯输电线路配置的市电配变电站，単相变压器接配电网，直流稳压电源的输入端通过受控交流低压开关与単相变压器的输出端相连、输出端通过输出ニ极管与各自所在路灯输电线路相连，直流电流变送器的输出端、直流稳压电源的输出端分别与测控微机的电流检测信号输入端和电压检测信号输入端相连，测控微机的控制信号输出端与受控交流低压开关的控制端相连。上述的分布式太阳能发电站路灯照明系统，各太阳能发电站和市电配变电站还可配置由测控微机控制的被盗声光报警装置。上述的分布式太阳能发电站路灯照明系统，各市电配变电站还可配置多功能数字电度表，多功能数字电度表接在単相变压器的输出端，直流稳压电源的输入端通过受控交流低压开关及接在单相变压器输出端的多功能数字电度表与単相变压器的输出端相连，多功能数字电度表通过RS-485接ロ电路与GPRS无线通信模块相连。本发明所提供的这种分布式太阳能发电站路灯照明系统综合应用现代无线通信、计算机网络、自动控制和信息管理等技术，逐一克服了我国目前使用的单灯式LED太阳能路灯照明系统存在的缺点，使城市太阳能路灯的建设、推广应用切实可行。与单灯式LED太阳能路灯照明系统相比
一、分布式太阳能发电站路灯照明系统中的LED路灯只由LED灯具和灯杆构成，比单灯式LED太阳能路灯照明系统中的路灯结构简单、故障率低，维护工作量小，且由于对灯杆强度要求低，使得单盏路灯的造价降低；
ニ、分布式太阳能发电站路灯照明系统采用微机控制技术，可对蓄电池组的充放电进行科学合理的精细控制，充分利用太阳能对蓄电池进行高效充电，并防止蓄电池过充、放电，蓄电池使用寿命长；
三、分布式太阳能发电站路灯照明系统使用公用GPRS-Internet网络建立起监控中心与每条路灯输电线路各太阳能发电站、市电配变电站间的远程通信，实现了监控中心对每条路灯输电线路各太阳能发电站、市电配变电站及LED路灯的监控，包括运行參数检测、故障检测，具有被盗报警和故障报警至监控中心的能力，井能够实现监控中心对路灯科学合理的统ー开/关灯控制；
四、照明时间内，同一条路灯输电线路上的各LED路灯 共用同一条路灯输电线路上各太阳能发电站蓄电池能量，实现了同一条路灯输电线路上多个太阳能发电站间蓄电池组电能的互补使用；
五、太阳能发电站的安装位置变通余地大，可以根据太阳光照射情况及环境条件进行适当选择，減少了安装环境对使用效果的制约；
六、太阳能电池板安装位置可以降低，方便对太阳能电池板进行日常维护和故障修
理；
七、易被盗的太阳能发电设备集中于发电站内安置，有利于安保；
ノ V、可以充分利用原城市路灯输电线路和市电配变电设备对城市道路照明老线路进行太阳能路灯化改造；能够实现太阳能供电与市电供电的“光电互补”；
九、分布式太阳能发电站路灯照明系统建设投资伸縮性大，可以循序渐进、分线路实施，逐步实现由市电供电为主向太阳能供电为主转化；
十、与单灯式LED太阳能路灯照明系统相比，在同等发电和储电量的情况下，由于所用主要设备太阳能电池板和蓄电池数量相同，系统总投资基本未増加。
图I为本发明实施例所提供的分布式太阳能发电站路灯照明系统组成示意 图2为本发明实施例所提供的分布式太阳能发电站路灯照明系统的监控中心计算机组成示意 图3为本发明实施例所提供的分布式太阳能发电站路灯照明系统的太阳能发电站组成示意 图4为本发明实施例所提供的分布式太阳能发电站路灯照明系统的市电配变电站组成示意图。
具体实施例方式下面结合实施例进ー步说明本发明，但并不限制本发明的保护范围。參照附图，本发明实施例所提供的这种分布式太阳能发电站路灯照明系统，它包括监控中心计算机I和多条路灯输电线路3，监控中心计算机I由一台数据采集服务器11和多台客户机13通过路由器12连接组成局域网构成，通过防火墙14与Internet网相连，每条路灯输电线路3配置
若干盏由LED灯具和灯杆构成的LED路灯4 ；
多个由太阳能电池板54、直流固态继电器(直流电子开关)55、太阳能电池板输出ニ极管D1、蓄电池组57、接在蓄电池组57输出端的输出ニ极管D2及接在该输出ニ极管输出端的直流接触器(受控直流低压开关)58构成的太阳能发电站5，各太阳能发电站5均配置由接在太阳能电池板输出ニ极管D1及蓄电池组输出端的输出ニ极管D2与蓄电池组57间的直流电流变送器56和测控微机52构成的测控装置及由测控微机52控制的被盗声光报警装置53，测控装置的测控微机52配置GPRS无线通信模块51，通过该GPRS无线通信模块51和公用GPRS-Internet网络2与监控中心计算机I建立远程通信；
一个由单相变压器64、接在単相变压器64输出端的多功能数字电度表65、交流接触器(受控交流低压开关)66、直流稳压电源67和输出ニ极管D3构成的市电配变电站6，该市电配变电站6配置由接在输出ニ极管D3与直流稳压电源67间的直流电流变送器68和测控微机62构成的测控装置及由测控微机62控制的被盗声光报警装置63，测控装置的测控微机62配置GPRS无线通信模块61，通过该GPRS无线通信模块61和公用GPRS-Internet网络2与监控中心计算机I建立远程通信；
同一条路灯输电线路中的各LED路灯4通过并联方式连接在同一条路灯输电线路3上；同一条路灯输电线路中的各太阳能发电站5，太阳能电池板54的输出端通过直流固态继电器(直流电子开关)55及太阳能电池板输出ニ极管D1与蓄电池组57相连，蓄电池组57的输出端通过输出ニ极管D2及接在该输出ニ极管输出端的直流接触器(受控直流低压开关)58与同一条路灯输电线路3相连，直流电流变送器56的输出端与测控微机52的电流检测信号输入端相连，太阳能电池板54的输出端、蓄电池组57的输出端分别与测控微机52的ー个电压检测信号输入端相连，测控微机52的ニ个控制信号输出端分别与直流固态继电器(直流电子开关)55的控制端和直流接触器(受控直流低压开关)58的控制端相连、报警信号输出端与被盗声光报警装置53的控制端相连；而每条路灯输电线路配置的市电配变电站6，単相变压器64接配电网，直流稳压电源67的输入端通过交流接触器(受控交流低压开关)66及接在単相变压器64输出端的多功能数字电度表65与単相变压器64的输出端相连、输出端通过输出ニ极管D3与各自所在路灯输电线路3相连，直流电流变送器68的输出端、直流稳压电源67的输出端分别与测控微机62的电流检测信号输入端和电压检测信号输入端相连，多功能数字电度表65通过RS-485接ロ电路与GPRS无线通信模块61相连，测控微机62的控制信号输出端与交流接触器(受控交流低压开关)66的控制端相连、报警信号输出端与被盗声光报警装置63的控制端相连。这种分布式太阳能发电站路灯照明系统，采用监控中心计算机集中控制与分布在每条路灯输电线路上的各太阳能发电站和市电配变电站自行控制相结合的运行方案，使得在GPRS-Internet通信网络不畅通时，路灯照明系统也能工作、不会受到严重影响，照明系统运行可靠性高。监控中心计算机
一、对路灯系统全面监控
通过公用GPRS-Internet网络对每条路灯输电线路上的各太阳能发电站和市电配变电站进行远程监控，从而实现对各条路灯输电线路上所有LED路灯的监控。主要包括 1、检测各太阳能发电站和市电配变电站的实时运行參数(电流、电压和开关状态等)；
2、按照科学的开/关灯时间表(根据城市地理位置決定的每天日落时间得出)结合户外亮度(通过亮度传感器)统ー遥控各太阳能发电站和市电配变电站的开/关，提早开路灯、推迟关路灯；3、远程控制某一条或多条路灯输电线路上的路灯开/关；
4、自动按照事先制定的路灯控制方案(根据日期、时间、节假日、全夜灯/半夜灯和地域等制定)控制各条照明线路路灯开/关，达到科学合理、经济节能的目的；
5、通过采集每条路灯输电线路上的市电配变电站用电数据，对市电耗电量进行统计； 6、校准各太阳能发电站和市电配变电站测控微机时钟，以保证路灯开/关灯时间准确、同步；更新每条路灯输电线路各太阳能发电站和市电配变电站测控微机的正常开/关灯时间表；
7、以城市实际地形图(含路灯位置、走向)为背景显示每条路灯输电线路的实时运行状况。ニ、全面的信息管理
1、建立数据库，定时存储每条路灯输电线路及其设备的运行数据，包括电流、电压、发电量、耗电量、开关状态和故障信息等；
2、输出各条路灯输电线路的运行图表、报警记录和值班人员的操作记录；
3、计算各太阳能发电站输出电量和各市电配变电站市电耗电量及电费。三、系统的故障检测
1、检测路灯未按时开/关信息；接到设备被盗和故障报警及时报警；
2、计算每条路灯输电线路的亮灯率，越限(每条路灯输电线路的实际输出功率与正常功率相比)告警，提示及时修理。太阳能发电站
每条路灯输电线路配置多个太阳能发电站，每个太阳能发电站发电功率一般为2KW 5KW，输出电压为直流48V、60V或96V (据实际情况测算确定)，白天太阳能电池板为蓄电池充电，夜晚蓄电池向LED路灯输出电能，整个过程受测控微机控制，通过开/关线路实现，并通过公用GPRS-Internet网络实现与监控中心通信。太阳能发电站常年不间断运行，测控微机对太阳能发电站的发电、储电、供电、故障和被盗信息进行实时检測。I、对蓄电池组的充、放电进行控制
测控微机采用先进的充电控制算法进行充电控制，以提高充电效率，在充分利用太阳能能源的同时，保证蓄电池不过充电；在蓄电池供电时保证不过放电，蓄电池使用寿命长。2、同一条路灯输电线路各太阳能发电站蓄电池组电能互补使用
在同一条路灯输电线路上，白天各太阳能发电站的太阳能电池板对各自的蓄电池组充电；晚上开灯时，各太阳能发电站的蓄电池组通过路灯输电线路连接，形成对路灯的并联供电。3、定时自动开/关路灯
根据城市所处的经纬度，测控微机中存储睛天时每天的正常开/关灯时间表，一般按时间表定时开/关灯；当监控中心计算机根据检测的户外亮度发出遥控开/关灯指令吋，按照遥控优先的原则，执行遥控路灯开/关操作。这样既能科学合理的开/关灯，又能确保通信网络故障时(不能遥控)开/关灯基本正常。 4、对太阳能发电站的运行进行检测
检测太阳能发电站的运行參数，实时发现太阳能电池板、蓄电池组、开关线路和传感器故障信息，并将这些參数和信息上传给监控中心。
5、被盗报警
检测太阳能发电站的运行參数，实时发现太阳能电池板、蓄电池组、开关线路和传感器被盗信息，实施当地声光报警，同时将被盗信息上传给监控中心。市电配变电站
每条路灯输电线路配置一个市电配变电站，通过单相变压器将配电网的高压电转换成220V市电，再通过直流稳压电源(输出电压为直流48V、60V或96V，据实际情况确定)作为后备电源，为各自所在路灯输电线路上的LED路灯供电，整个过程受测控微机控制，通过开/关线路实现，并通过公用GPRS-Internet网络实现与监控中心通信。市电配变电站常年不间断运行，测控微机对市电配变电站的供电、变电、故障和被盗信息进行实时检測。I、市电的自动保电投切
在开灯时，遵循太阳能发电站供电优先的原则，当所在路灯输电线路上的太阳能发电 站存储的电能減少到一定程度时自动切换为市电供电(此时一般可避开用电高峰)，以保障路灯输电线路不间断供电。2、路灯输电线路亮灯率检测
供电时先检测、计算所在路灯输电线路的亮灯率，并将该信息上传给监控中心。3、定时自动开/关路灯
根据城市所处的经纬度，测控微机中存储睛天时每天的正常开/关灯时间表，一般按时间表定时开/关灯；当监控中心计算机根据检测的户外亮度发出遥控开/关灯指令吋，按照遥控优先的原则，执行遥控路灯开/关操作。4、运行检測，耗电计量
检测市电配变电站的运行參数，实时发现单相变压器、直流稳压电源、开关线路和传感器故障信息，并通过多功能数字电度表进行耗电量计量，将这些參数和信息上传给监控中心。5、防盗报警
检测市电配变电站的运行參数，实时发现单相变压器、直流稳压电源、开关线路和传感器被盗信息，实施当地声光报警，同时将被盗信息上传给监控中心。
权利要求
1.一种分布式太阳能发电站路灯照明系统，其特征在于它包括监控中心计算机(I)和多条路灯输电线路(3)，监控中心计算机(I)与Internet网相连，每条路灯输电线路(3)配置 若干盏由LED灯具和灯杆构成的LED路灯(4)； 多个由太阳能电池板(54)、直流电子开关(55)、太阳能电池板输出二极管(D1X蓄电池组(57)、接在蓄电池组(57)输出端的输出二极管(D2)及接在该输出二极管输出端的受控直流低压开关(58)构成的太阳能发电站(5)，各太阳能发电站(5)均配置由接在太阳能电池板输出二极管(D1)及蓄电池组输出端的输出二极管(D2)与蓄电池组(57)间的直流电流变送器(56 )和测控微机(52 )构成的测控装置，测控装置的测控微机(52 )配置GPRS无线通信模块(51)，通过该GPRS无线通信模块(51)和公用GPRS-Internet网络(2)与监控中心计算机(I)建立远程通信； 一个由单相变压器(64)、受控交流低压开关(66)、直流稳压电源(67)和输出二极管(D3)构成的市电配变电站(6)，该市电配变电站(6)配置由接在输出二极管(D3)与直流稳压电源(67)间的直流电流变送器(68)和测控微机(62)构成的测控装置，测控装置的测控微机(62)配置GPRS无线通信模块(61)，通过该GPRS无线通信模块(61)和公用GPRS-Internet网络(2)与监控中心计算机(I)建立远程通信； 同一条路灯输电线路中的各LED路灯(4)通过并联方式连接在同一条路灯输电线路(3)上；同一条路灯输电线路中的各太阳能发电站(5)，太阳能电池板(54)的输出端通过直流电子开关(55)及太阳能电池板输出二极管(D1)与蓄电池组(57)相连，蓄电池组(57)的输出端通过输出二极管(D2)及接在该输出二极管输出端的受控直流低压开关(58)与同一条路灯输电线路(3)相连，直流电流变送器(56)的输出端与测控微机(52)的电流检测信号输入端相连，太阳能电池板(54)的输出端、蓄电池组(57)的输出端分别与测控微机(52)的一个电压检测信号输入端相连，测控微机(52)的二个控制信号输出端分别与直流电子开关(55)的控制端和受控直流低压开关(58)的控制端相连；而每条路灯输电线路配置的市电配变电站(6 )，单相变压器(64 )接配电网，直流稳压电源(67 )的输入端通过受控交流低压开关(66)与单相变压器(64)的输出端相连、输出端通过输出二极管(D3)与各自所在路灯输电线路(3)相连，直流电流变送器(68)的输出端、直流稳压电源(67)的输出端分别与测控微机(62)的电流检测信号输入端和电压检测信号输入端相连,测控微机(62)的控制信号输出端与受控交流低压开关(66)的控制端相连。
2.根据权利要求I所述的分布式太阳能发电站路灯照明系统，其特征在于各太阳能发电站(5)还配置由测控微机(52)控制的被盗声光报警装置(53)，测控微机(52)的报警信号输出端与被盗声光报警装置(53 )的控制端相连；各市电配变电站(6 )还配置由测控微机(62)控制的被盗声光报警装置(63)，测控微机(62)的报警信号输出端与被盗声光报警装置(63)的控制端相连。
3.根据权利要求I或2所述的分布式太阳能发电站路灯照明系统，其特征在于各市电配变电站(6)还配置多功能数字电度表(65)，多功能数字电度表(65)接在单相变压器(64)的输出端，直流稳压电源(67)的输入端通过受控交流低压开关(66)及接在单相变压器(64)输出端的多功能数字电度表(65)与单相变压器(64)的输出端相连，多功能数字电度表(65 )通过RS-485接口电路与GPRS无线通信模块(61)相连。
4.根据权利要求I所述的分布式太阳能发电站路灯照明系统，其特征在于其直流电子开关(55 )采用的是直流固态继电器，受控直流低压开关(58 )采用的是直流接触器，受控交流低压开关(66 )采用的是交流接触器。
全文摘要
一种分布式太阳能发电站路灯照明系统，它包括监控中心计算机和多条路灯输电线路，监控中心计算机与Internet网相连，每条路灯输电线路配置若干盏LED路灯、多个太阳能发电站和一个市电配变电站。它使用公用GPRS-Internet网络建立起监控中心与每条路灯输电线路各太阳能发电站、市电配变电站间的远程通信，实现了监控中心对每条路灯输电线路各太阳能发电站、市电配变电站及LED路灯的监控；它采用监控中心计算机集中控制与分布在每条路灯输电线路上的各太阳能发电站和市电配变电站自行控制相结合的运行方案，综合应用现代无线通信、计算机网络、自动控制和信息管理等技术，该系统既适用于城市道路照明新线路的建设，更适合对城市道路照明老线路进行太阳能路灯化改造。
文档编号H02J7/00GK102630113SQ20121009453
公开日2012年8月8日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者黄卓涛, 黄志强 申请人:黄志强