基于以太网的太阳能光伏智能电站制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于以太网的太阳能光伏智能电站，该电站包括：直流输入系统、交流输出系统及监控系统，直流输入系统包括蓄能模块及太阳能组件阵列；交流输出系统包括以太网／串口转换器、环境数据采集管理器、数个直流配电箱、数台逆变器、交流配电箱、电能计量设备及变压器；监控系统包括数据终端、大屏显示器、电力调度接口设备、以太网核心交换机、两台数据及应用服务器、数台工作站。本实用新型专利技术消除了传统太阳能光伏发电系统功率输出不稳定对电网的影响，实现太阳能光伏电站无缝接入电网；通过模块化设计、智能技术的应用和系统故障自动定位，提高电站的整体发电效率，缩短系统故障排除时间，同时大大提高了电站的工作和管理效率。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及能源
，是综合互联网络技术、通讯技术、电力技术和自动 控制技术提出的太阳能光伏智能电站。
技术介绍
随着太阳能光伏技术的快速发展，一些大中型太阳能光伏电站已进入论证或建设 阶段。然而，传统的光伏并网电站监控系统更多的只是监视电站的运行，控制功能很少，没 有控制电站出力的功能。传统的光伏并网电站中不设置蓄能模块，使得太阳能光伏发电系 统功率输出不稳定(主要是云对太阳光照遮挡的不确定性引起的太阳能光伏发电系统功 率输出的随机性和波动性)，从而影响电网的正常运行。大中型太阳能光伏电站通常由多个 逆变器组成，这些逆变器通常都是独立运行。在逆变器功率输出小于额定功率的30%或大 于额定功率的90%时，逆变效率明显降低，如何均衡使用逆变器，使整个电站功率最大化输 出一直是一个课题。传统的光伏并网电站监控系统具备的数据采集、存储和报表功能只是 满足电站日常运行的基本要求，不具备数据分析和专家判断功能，无法给出运行决策支持， 无法适应未来大中型太阳能光伏并网电站商业化运行的要求。
技术实现思路
本技术的目的是为大中型太阳能光伏并网电站(包括大规模“屋顶计划”)无 缝接入电网，并且经济和高效的运行提供一种基于以太网的太阳能光伏智能电站。本技术的目的是这样实现的一种基于以太网的太阳能光伏智能电站，该电站包括直流输入系统、交流输出系 统及监控系统，直流输入系统包括蓄能模块及太阳能组件阵列；交流输出系统包括以太网 /串口转换器、环境数据采集管理器、数个直流配电箱、数台逆变器、交流配电箱、电能计量 设备及变压器；监控系统包括数据终端、大屏显示器、电力调度接口设备、以太网核心交换 机、两台数据及应用服务器、数台工作站；所述太阳能组件阵列及蓄能模块与直流配电箱通过直流电缆连接；蓄能模块通过 通信线与以太网/串口转换器连接；直流配电箱与逆变器通过直流电缆连接、与以太网/串 口转换器通过通信线连接；逆变器通过交流电缆与交流配电箱连接、通过以太网线与以太 网/串口转换器连接；交流配电箱通过交流电缆与电能计量设备连接，电能计量设备通过 交流电缆与变压器连接，变压器通过交流电缆连接电网；所述环境数据采集管理器、以太网/串口转换器、数据及应用服务器、工作站、大 屏显示器、数据终端及电力调度接口设备通过以太网线与以太网核心交换机连接。本技术采用了以下技术1)、以太网技术。设备与以太网核心交换机连接，组成一个基于以太网的局域网 络；设备间通信均采用TCP/IP协议；数据交换采用特定的短消息、报文和文件方式。2)、智能控制技术。通过数据及应用服务器可以控制直流配电箱、调配并网逆变器3的直流输入，同时控制并网逆变器的运行，以达到整个电站并网功率输出最大化。3)、专家系统技术。集成于数据及应用服务器应用系统中的专家系统，通过对系统 数据的分析和专家判断，可以及时发现系统中存在的影响电站发电效率的非功能性故障或 缺陷。从电站长期运行来看，这将有效提高电站的发电量。4)、太阳能光伏稳定并网技术。通过数据及应用服务器可以协调太阳能组件阵列 和蓄能模块的功率输出，使整个系统并网功率输出变化在电网允许的范围内。解决传统的 太阳能光伏发电系统功率输出不稳定(主要是云对太阳光照遮挡的不确定性引起的太阳 能光伏发电系统功率输出不稳定)对电网的影响等问题。本技术通过构建太阳能光伏智能电站，可以解决传统的太阳能光伏发电系统 功率输出不稳定对电网的影响，实现太阳能光伏电站无缝接入电网；通过模块化设计、智能 技术的应用和系统故障自动定位，可以提高电站的整体发电效率，缩短系统故障排除时间， 提高系统的可维护性和可扩展性，同时可以大大的提高电站的工作和管理效率。附图说明图1是本技术结构示意图图2是本技术直流配电箱结构示意图图3是本技术数据上传处理流程示意图图4是本技术参数下传处理流程示意图图5是本技术运营指令处理流程图具体实施方式以下结合附图对本技术进行详细描述。参阅图1，本技术包括直流输入系统、交流输出系统及监控系统。其中直流输 入系统由太阳能组件阵列1、蓄能模块2组成，是电能的来源，根据电站设计配置；交流输出 系统由数台逆变器6、直流配电箱3、以太网/串口转换器5、交流配电箱、电能计量设备及变 压器组成，是可靠的、安全的和高效率的把直流变成交流，并输送到电网和负载的系统；智 能监控系统由数据终端、大屏显示器、电力调度接口设备、以太网核心交换机、两台数据及 应用服务器及数台工作站组成；用于配置、计划、监视、控制电站各模块指标，保证电站正常 工作。太阳能组件阵列1与直流配电箱3通过直流电缆连接，太阳能组件1输出的直流 电流通过这些直流电缆汇集到直流配电箱3。蓄能模块2采用蓄电池(如钠硫电池、锂电池)等形式存储电能，并与直流配电箱 3通过直流电缆连接，蓄能模块2输出的直流电流通过这些直流电缆汇集到直流配电箱3 ； 蓄能模块2通过RS232/485通信线与以太网/串口转换器5连接，采用通信协议，使得数据 及应用服务器14可以监控蓄能模块2工作状态。直流配电箱3与逆变器6通过直流电缆连接，直流配电箱3与以太网/串口转换 器5通过RS232/485通信线连接；控制指令通过以太网/串口转换器5的RS232/485接口 发送到直流配电箱3的控制主板；控制主板根据指令控制直流配电箱3内的接触器或继电 器完成相应动作，使得直流配电箱3能够按照以太网/串口转换器5的指令把电能分配到指定的逆变器。逆变器6通过交流电缆与交流配电箱9连接，逆变器6输出的交流电能通过这些 交流电缆汇集到交流配电箱9 ；逆变器6通过以太网线与以太网/串口转换器5连接，采用 TCP/IP通信协议；数据及应用服务器14通过这些连接监控逆变器6的工作状态。交流配电箱9通过交流电缆与电能计量设备19连接，电能计量设备19计量通过 的交流电能；电能计量设备19通过交流电缆与变压器11连接；电能通过升压变压器后，并 入电网12。环境数据采集管理器4、以太网/串口转换器5、数据及应用服务器14、工作站15、 大屏显示16、数据终端17和电力调度接口设备18通过以太网线与以太网核心交换机13连 接，采用TCP/IP通信协议。这些设备之间通过报文格式进行信息交换。数据及应用服务器14以双机集群方式运行，在正常工作状态时，两台服务器可以 以负载均衡方式承担处理任务；当其中一台发生故障或技术性停机时，另一台能接管及运 行所有的处理任务，且对业务处理不会造成中断。工作站15管理本地和远程通信(包括手机短消息、远程数据终端等)，实现本地/ 远程的实时监控、在线故障诊断和排除。电力调度接口设备18与电网调度系统连接，通过报文实时上传本发电系统的状 态和记录等；同时接收电网调度系统下发的调度指令，本发电系统以调度指令规定的出力 要求(0-110%的额定功率范围)进行并网发电。若发电功率比较大，需要10KV中压并网，电站将不直接给负载10供电。并将在交 流配电箱9与10KV电网12之间架设升压变压器11。对于大型的太阳能并网电站，由于受天气影响，太阳光照的不确定性将直接影响 系统电能输出的稳定性，从而影响到电网的调度。为了增强电站的可调度性能，需要在并网 系统中配置蓄能模块2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于以太网的太阳能光伏智能电站，其特征在于该电站包括：直流输入系统、交流输出系统及监控系统，直流输入系统包括蓄能模块及太阳能组件阵列；交流输出系统包括以太网／串口转换器、环境数据采集管理器、数个直流配电箱、数台逆变器、交流配电箱、电能计量设备及变压器；监控系统包括数据终端、大屏显示器、电力调度接口设备、以太网核心交换机、两台数据及应用服务器、数台工作站；　　所述太阳能组件阵列及蓄能模块与直流配电箱通过直流电缆连接；蓄能模块通过通信线与以太网／串口转换器连接；直流配电箱与逆变器通过直流电缆连接、与以太网／串口转换器通过通信线连接；逆变器通过交流电缆与交流配电箱连接、通过以太网线与以太网／串口转换器连接；交流配电箱通过交流电缆与电能计量设备连接，电能计量设备通过交流电缆与变压器连接，变压器通过交流电缆连接电网；所述环境数据采集管理器、以太网／串口转换器、数据及应用服务器、工作站、大屏显示器、数据终端及电力调度接口设备通过以太网线与以太网核心交换机连接。

【技术特征摘要】
一种基于以太网的太阳能光伏智能电站，其特征在于该电站包括直流输入系统、交流输出系统及监控系统，直流输入系统包括蓄能模块及太阳能组件阵列；交流输出系统包括以太网/串口转换器、环境数据采集管理器、数个直流配电箱、数台逆变器、交流配电箱、电能计量设备及变压器；监控系统包括数据终端、大屏显示器、电力调度接口设备、以太网核心交换机、两台数据及应用服务器、数台工作站；所述太阳能组件阵列及蓄能模块与直流配电箱通过直流电缆连接；蓄能模块通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，
申请(专利权)人：上海纽恩新能源科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]