光伏电站智能监测装置及光伏组件系统的制作方法

本发明涉及光伏电站技术领域，尤其涉及一种光伏电站智能监测装置及一种光伏组件系统。

背景技术：

太阳能光伏发电技术已经广泛应用在大规模光伏电站建设与运营中，太阳能光伏组件作为光伏电站的发电核心部件，其安全可靠性直接决定了光伏电站的可靠性和工作效率，直接影响着光伏电站的投资效益。因此，在光伏电站的运行过程中，对太阳能光伏组件的状态监测就变得尤为重要。

目前，太阳能光伏组件作为结构简单的发电部件，仅有简单的二极管作为太阳能电池的保护部件，但在光伏组件出现故障却不严重的情况下，并不能及时进行保护，另外没有自我监测和信息传递功能，因此，在光伏组件数量极大的情况下，运维人员很难在第一时间了解其工作状态或故障情况。

技术实现要素：

本发明提供了一种光伏电站智能监测装置及一种光伏组件系统，解决相关技术中存在的光伏电站运维效率低的问题。

作为本发明的第一个方面，提供一种光伏电站智能监测装置，其中，用于监测太阳能光伏组件，每个太阳能光伏组件包括所述光伏电站智能监测装置和与所述光伏电站智能监测装置连接的至少两个太阳电池组串，所述光伏电站智能监测装置包括：

与每个所述太阳电池组串并联连接的电压采集模块，用于采集所述太阳电池组串的工作电压值；

与每个所述太阳电池组串串联连接的电流采集模块，用于采集所述太阳电池组串的工作电流值；

控制器，分别与每个所述太阳电池组串对应的电压采集模块以及电流采集模块电连接，用于比较每两个太阳电池组串的工作电压值以及功率值，并在两个太阳电池组串的工作电压值和/或功率值的差值超出预设范围时生成保护信号，以及能够将所述太阳电池组串的工作电压值和功率值发送至上位机；

与每个所述太阳电池组串并联连接的旁路保护模块，用于根据所述保护信号进行导通。

进一步地，所述电压采集模块包括电压采样电阻，所述电压采样电阻与对应的所述太阳电池组串并联连接，用于采集所述太阳电池组串的工作电压值。

进一步地，所述电流采集模块包括电流霍尔传感器，所述电流霍尔传感器与对应的所述太阳电池组串串联连接，用于采集所述太阳电池组串的工作电流值。

进一步地，所述旁路保护模块包括mosfet管，所述mosfet管的驱动端与所述控制器连接，能够根据所述保护信号导通。

进一步地，所述控制器能够将两个太阳电池组串的工作电压值进行比较，得到工作电压值差值，并判断所述工作电压值差值是否超出预设工作电压差值范围，若超出，则生成保护信号，并将所述保护信号发送至工作电压值低的太阳电池组串所对应的旁路保护模块；和/或，

所述控制器能够分别根据两个太阳电池组串的工作电压值与工作电流值进行计算得到两个太阳电池组串的功率值，对两个太阳电池组串的功率值进行比较，得到功率值差值，并判断所述功率值差值是否超出预设功率差值范围，若超出，则生成保护信号，并将所述保护信号发送至功率差值低的太阳电池组串所对应的旁路保护模块。

进一步地，所述控制器包括单片机。

作为本发明的另一个方面，提供一种光伏组件系统，其中，包括：光伏组件阵列和上位机，所述光伏组件阵列包括多个太阳能光伏组件，每个所述太阳能光伏组件均包括前文所述的光伏电站智能监测装置和与所述光伏电站智能监测装置连接的至少两个太阳电池组串，所述上位机与所述光伏电站智能监测装置中的控制器通信连接；

所述控制器能够将每个太阳能光伏组件中的太阳电池组串的工作电压值和工作电流值均上传至所述上位机，以及能够将是否针对太阳能光伏组件产生保护信号的信息上传至所述上位机；

所述上位机能够存储并向用户显示每个太阳能光伏组件的工作电压值和工作电流值以及是否产生保护信号的信息。

进一步地，所述光伏电站智能监测装置中的控制器与所述上位机之间通过无线通信模块通信连接。

进一步地，所述无线通信模块包括蓝牙模块。

进一步地，所述太阳能光伏组件包括基板、位于所述基板正面的至少两个太阳电池组串以及位于所述基板背面的接线盒，所述太阳电池组串之间通过电流导线条连接，所述接线盒内设置所述光伏电站智能监测装置，所述光伏电站智能监测装置通过光伏组件连接电缆与所述电流导线条连接。

本发明提供的光伏电站智能监测装置，通过电压采集模块和电流采集模块分别采集其对应的太阳电池组串的工作电压值和电流值，控制器通过比较两个太阳电池组串的工作电压值和功率值的差值来判断太阳电池组串是否出现故障，在两个太阳电池组串的工作电压值和/或功率值的差值超出预设范围时，则判定该太阳能光伏组件出现了故障，并生成保护信号以对太阳电池组串进行保护，防止因为过热引发火灾等危险的发生，同时将故障情况以及太阳能光伏组件的工作状态均发送至上位机，以提示运维人员进行及时的维护。这种光伏电站智能监测装置能够有效提高光伏电站的运维效率。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。

图1为本发明提供的光伏电站智能监测装置的结构示意图。

图2为本发明提供的光伏组件系统的结构组成示意图。

图3为本发明提供的太阳能光伏组件结构的正面示意图。

图4为本发明提供的太阳能光伏组件结构的背面示意图。

图5为本发明提供的接线盒的内部结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，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楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本实施例中提供了一种光伏电站智能监测装置，图1是根据本发明实施例提供的光伏电站智能监测装置的结构示意图，如图1所示，用于监测太阳能光伏组件，每个太阳能光伏组件包括所述光伏电站智能监测装置和与所述光伏电站智能监测装置连接的至少两个太阳电池组串，所述光伏电站智能监测装置包括：

与每个所述太阳电池组串并联连接的电压采集模块210，用于采集所述太阳电池组串的工作电压值；

与每个所述太阳电池组串串联连接的电流采集模块220，用于采集所述太阳电池组串的工作电流值；

控制器240，分别与每个所述太阳电池组串对应的电压采集模块210以及电流采集模块220电连接，用于比较每两个太阳电池组串的工作电压值以及功率值，并在两个太阳电池组串的工作电压值和/或功率值的差值超出预设范围时生成保护信号，以及能够将所述太阳电池组串的工作电压值和功率值发送至上位机；

与每个所述太阳电池组串并联连接的旁路保护模块230，用于根据所述保护信号进行导通。

在本发明实施例中，以图1所示太阳能光伏组件包括两个太阳电池组串为例进行说明，第一太阳电池组串110和第二太阳电池组串120均分别连接有电压采集模块210和电流采集模块220，在图1中只将第一太阳电池组串110对应的电压采集模块210和电流采集模块220进行了标记，应该理解的是，第二太阳电池组串120同样连接有电压采集模块和电流采集模块。另外，为了实现对太阳电池组串的保护，还设置有旁路保护模块230，同样，所述第一太阳电池组串110和第二太阳电池组串120均分别连接有旁路保护模块。

本发明实施例提供的光伏电站智能监测装置，通过电压采集模块和电流采集模块分别采集其对应的太阳电池组串的工作电压值和电流值，控制器通过比较两个太阳电池组串的工作电压值和功率值的差值来判断太阳电池组串是否出现故障，在两个太阳电池组串的工作电压值和/或功率值的差值超出预设范围时，则判定该太阳能光伏组件出现了故障，并生成保护信号以对太阳电池组串进行保护，防止因为过热引发火灾等危险的发生，同时将故障情况以及太阳能光伏组件的工作状态均发送至上位机，以提示运维人员进行及时的维护。这种光伏电站智能监测装置能够有效提高光伏电站的运维效率。

具体地，在本发明实施例中，所述电压采集模块210包括电压采样电阻，所述电压采样电阻与对应的所述太阳电池组串并联连接，用于采集所述太阳电池组串的工作电压值。

具体地，在本发明实施例中，所述电流采集模块220包括电流霍尔传感器，所述电流霍尔传感器与对应的所述太阳电池组串串联连接，用于采集所述太阳电池组串的工作电流值。

应当理解的是，正常工作的太阳能光伏组件，其上太阳电池组串之间的工作电压值和工作电流值均应该是相同的，或者差别不大，也就是说正常工作的太阳能光伏组件其上太阳电池组串之间的工作电压值的差值和功率值的差值均在误差范围内，因此，一旦超出误差范围，则认为该太阳能光伏组件上的太阳电池组串发生了故障，本发明实施例正是基于这一原理实现对太阳能光伏组件的故障监测。

为了防止发生故障的太阳电池组串因持续发热等引发火灾等危险，本发明实施例提供了旁路保护模块，优选地，所述旁路保护模块230包括mosfet管，所述mosfet管的驱动端与所述控制器240连接，能够根据所述保护信号导通。

具体地，在本发明实施例中，所述控制器240能够将两个太阳电池组串的工作电压值进行比较，得到工作电压值差值，并判断所述工作电压值差值是否超出预设工作电压差值范围，若超出，则生成保护信号，并将所述保护信号发送至工作电压值低的太阳电池组串所对应的旁路保护模块；和/或，

所述控制器240能够分别根据两个太阳电池组串的工作电压值与工作电流值进行计算得到两个太阳电池组串的功率值，对两个太阳电池组串的功率值进行比较，得到功率值差值，并判断所述功率值差值是否超出预设功率差值范围，若超出，则生成保护信号，并将所述保护信号发送至功率差值低的太阳电池组串所对应的旁路保护模块。

应当理解的是，当控制器240判断太阳能光伏组件出现故障时能够生成保护信号，而根据采集到的工作电压值或者根据计算得到的功率值的比较可以判断出哪一太阳电池组串出现故障，也就是说，由于太阳电池组串出现故障时其工作电压值或者功率值会降低，因而可以根据这一特点判断出是哪个太阳电池组串出现故障，进而将该保护信号发送该太阳电池组串所对应的旁路保护模块。

例如，在本发明实施例中，经过控制器240的判断，得到第一太阳电池组串110的工作电压值小于第二太阳电池组串120的工作电压值，则判定第一太阳电池组串110出现故障，控制器240则将生成的保护信号发送至所述第一太阳电池组串110对应的旁路保护模块230，也就是通过保护信号驱动第一太阳电池组串110对应的mosfet管的驱动端，从而实现导通，以保护第一太阳电池组串110。

优选地，所述控制器240包括单片机。

应当理解的是，mosfet的开关控制端子连接在单片机的引脚上，单片机可以根据采集到的信息判断太阳电池组串的工作状态，对mosfet的开关状态进行控制。正常情况下，mosfet处于关断状态，如果监测到某一个太阳电池组串出现故障，将打开mosfet，对故障太阳电池组串进行旁路，实现了光伏组件的自我保护。

作为本发明的另一实施例，提供一种光伏组件系统，其中，如图2所示，包括：光伏组件阵列10和上位机20，所述光伏组件阵列10包括多个太阳能光伏组件100，每个所述太阳能光伏组件100均包括前文所述的光伏电站智能监测装置和与所述光伏电站智能监测装置连接的至少两个太阳电池组串，所述上位机与所述光伏电站智能监测装置中的控制器通信连接；

所述控制器能够将每个太阳能光伏组件中的太阳电池组串的工作电压值和工作电流值均上传至所述上位机，以及能够将是否针对太阳能光伏组件产生保护信号的信息上传至所述上位机；

所述上位机20能够存储并向用户显示每个太阳能光伏组件的工作电压值和工作电流值以及是否产生保护信号的信息。

本发明实施例提供的光伏组件系统，通过光伏电站智能监测装置实现对太阳能光伏组件是否出现故障进行监测，并在太阳能光伏组件出现故障时通过旁路保护模块实现对太阳电池组串的保护，防止引发火灾等危险，且由于能够将太阳能光伏组件的工作状态以及是否出现故障实时上传至上位机，能够极大提高光伏电站的运维效率。

具体地，在本发明实施例中，所述光伏电站智能监测装置中的控制器与所述上位机之间通过无线通信模块通信300连接。

优选地，所述无线通信模块300包括蓝牙模块。

应当理解的是，在本发明实时中，所述控制器采用单片机，所述单片机连接有蓝牙模块，将光伏组件的状态信息通过蓝牙模块发送到区域信息收集器（在本发明实施例中，所述区域信息收集器具体可以为蓝牙数据收发器），由区域信息收集器将本区域光伏组件的状态信息发送到中央信息收集和监控平台，由运维人员根据相关信息做出维护判断。

具体地，如图3至图5所示，所述太阳能光伏组件100包括基板130、位于所述基板130正面的至少两个太阳电池组串以及位于所述基板130背面的接线盒，所述太阳电池组串之间通过电流导线条连接，所述接线盒内设置所述光伏电站智能监测装置，所述光伏电站智能监测装置通过光伏组件连接电缆与所述电流导线条连接。

需要说明的是，所述基板130的正面具体为设置太阳电池组串且朝向太阳光照的一面。

在图5中，设置在接线盒内的电路200具体包括电压采集模块210、电流采集模块220和旁路保护模块230组成的电路结构。

本发明实施例提供的光伏组件系统，可以精确监测每一块光伏组件的工作情况，并且实现光伏组件的自我保护。关于光伏组件系统的具体工作原理可以参照前文的光伏电站智能监测装置的描述，此处不再赘述。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。