光伏组件状态感知装置、状态感知通信架构及采集方法与流程

本申请涉及光伏组件数据采集，特别是涉及一种光伏组件状态感知装置、状态感知通信架构及采集方法。

背景技术：

1、分布式光伏在低压台区渗透率日益增高，暴露出台区缺乏主动防御的感知设备与控制装置等问题，低压侧台区电网存在感知监测黑洞。在低压分布式光伏设备采集感知方面，目前低压分布式光伏接入电网的用电信息采集系统仅能实现交流侧逆变器的数据交互，直流侧光伏组件设备状态监测手段缺失，尚未对光伏组件设备实施资产档案管理，运行安全性无法保障。

2、目前国内低压分布式光伏组件信息化现状：低压分布式光伏电站组件级信息存在盲区，暂无监控装置；光伏设备无法接入电网侧用电信息采集系统，数据链路尚未打通。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种光伏组件状态感知装置、状态感知通信架构及采集方法。

2、根据本申请的一个方面，提供了一种基于双模通信组网技术的光伏组件状态感知装置，包含：传感单元以及控制单元，其中，

3、传感单元安装于光伏组件端，与光伏组件串联连接，用于对分布式光伏组件级电压、电流、累计发电量、温度及位置的状态感知数据进行实时采集，传感单元内嵌直流载波通信模块实现与控制单元的通信传输；

4、控制单元安装于光伏组串末端以及光伏发电并网点处，内嵌直流载波通信模块，通过内嵌直流电力线载波与传感单元进行通信，将传感单元采集传输的状态感知数据依次解耦，进行实时分析和存储；控制单元同时搭载上行双模通信模块，用于与采集终端进行通信连接，实现数据传输。

5、根据本申请的另一个方面，提供了一种包含上述光伏组件状态感知装置的基于双模通信组网技术的光伏组件状态感知通信架构，包括：采集主站、采集终端、中央协调器、代理协调器、站点、光伏组件状态感知装置、光伏组件、直流侧组网通信以及交流侧组网通信，其中，

6、采集主站通过预设网络与采集终端通信，采集光伏组件的状态感知数据；

7、采集终端，配置有本地的中央协调器，实现本地双模通信；中央协调器为双模通信网络中的主节点，负责完成组网控制、网络维护管理功能，与光伏组件状态感知装置通过双模通信模块进行组网和信息交互；

8、代理协调器为中央协调器与站点或者站点与站点之间进行数据中继转发的站点；

9、光伏组件状态感知装置包括传感单元以及控制单元，通过传感单元感知每个光伏组件的运行状态信息，通过控制单元采集每个传感单元的状态感知数据，通过控制单元内嵌的双模通信模块实现与中央协调器的组网通信和数据交互；

10、直流侧组网通信通过直流电力线载波实现光伏组件状态感知装置内部传感单元与控制单元的组网通信；交流侧组网通信实现采集主站通过预设网络与采集终端进行通信，采集终端通过双模通信模块与光伏组件状态感知装置进行通信。

11、可选地，预设网络包括4g网络、5g网络、无线公网、专网以及以太网。

12、可选地，双模通信模块采用高速电力线载波hplc+高速微功率无线hrf的互补通信方式。

13、可选地，双模通信模块的网络协议栈包括：应用层、数据链路层及物理层3个层级，应用层实现控制单元的本地双模通信模块与其他双模通信模块之间的业务数据交互，并通过数据链路层完成数据传输；数据链路层实现光伏组件侧双模通信模块的组网、网络维护、路由管理及应用层报文的汇聚和分发；物理层实现将数据链路层数据报文编码调制为高速载波信号或微功率无线信号，发送到电力线媒介上或空间辐射出去，接收电力线媒介的高速载波信号或微功率无线信号解调为数据报文，交予数据链路层。

14、根据本申请的另一个方面，提供了一种通过上述光伏组件状态感知通信架构实现的基于双模通信组网技术的光伏组件状态感知数据采集方法，包括：

15、构建光伏组件状态感知通信架构；

16、为光伏组件状态感知通信架构配置光伏组件侧采集数据项及对应的采集频度；

17、驱动光伏组件状态感知通信架构以采集数据项及对应的采集频度对光伏组件运行状态进行采集，获取光伏组件的状态感知数据。

18、从而，本发明通过对单独光伏组件的数据采集与分析，较低成本地解决了当下低压分布式光伏设备的监测控问题，实现了电站光伏组件状态信息的安全智慧感知，结合各节点业务功能与双模通信方式，设计适用于低压分布式光伏系统的双模通信架构，为低压分布式光伏电站大规模接入电网后的可观、可测、可控提供技术支撑。通过准确地指出电气参数异常的组件位置、故障描述及数据建模，进行对症下药，可以省去昂贵的现场考察和诊断问题的花费，使技术人员能够在有故障的组件上进行干预，这有助于节省高达50％的维护成本，并将电站性能提高高达7％，可以实现成本回收并产生较大利润，在拓展功能的同时极大程度地减少了投入，为后续整县屋顶分布式光伏试点工作的开展提供技术支撑。

19、根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。

技术特征：

1.一种基于双模通信组网技术的光伏组件状态感知装置，其特征在于，包含：传感单元以及控制单元，其中，

2.一种包含权利要求1所述的光伏组件状态感知装置的基于双模通信组网技术的光伏组件状态感知通信架构，其特征在于，包括：采集主站、采集终端、中央协调器、代理协调器、站点、光伏组件状态感知装置、光伏组件、直流侧组网通信以及交流侧组网通信，其中，

3.根据权利要求2所述的光伏组件状态感知通信架构，其特征在于，所述预设网络包括4g网络、5g网络、无线公网、专网以及以太网。

4.根据权利要求2所述的光伏组件状态感知通信架构，其特征在于，所述双模通信模块采用高速电力线载波hplc+高速微功率无线hrf的互补通信方式。

5.根据权利要求4所述的光伏组件状态感知通信架构，其特征在于，所述双模通信模块的网络协议栈包括：应用层、数据链路层及物理层3个层级，所述应用层实现所述控制单元的本地双模通信模块与其他双模通信模块之间的业务数据交互，并通过数据链路层完成数据传输；所述数据链路层实现光伏组件侧双模通信模块的组网、网络维护、路由管理及所述应用层报文的汇聚和分发；所述物理层实现将所述数据链路层数据报文编码调制为高速载波信号或微功率无线信号，发送到电力线媒介上或空间辐射出去，接收所述电力线媒介的高速载波信号或微功率无线信号解调为数据报文，交予所述数据链路层。

6.一种基于权利要求2-5任意一项所述的光伏组件状态感知通信架构实现的基于双模通信组网技术的光伏组件状态感知数据采集方法，其特征在于，包括：

技术总结本申请公开了一种光伏组件状态感知装置、状态感知通信架构及采集方法。其中，光伏组件状态感知装置，包含：传感单元以及控制单元，其中，传感单元安装于光伏组件端，与光伏组件串联连接，用于对分布式光伏组件级电压、电流、累计发电量、温度及位置的状态感知数据进行实时采集，传感单元内嵌直流载波通信模块实现与控制单元的通信传输；控制单元安装于光伏组串末端以及光伏发电并网点处，内嵌直流载波通信模块，通过内嵌直流电力线载波与传感单元进行通信，将传感单元采集传输的状态感知数据依次解耦，进行实时分析和存储；控制单元同时搭载上行双模通信模块，用于与采集终端进行通信连接，实现数据传输。技术研发人员：刘岩,祝恩国,郑国权,林繁涛,阿辽沙·叶,卢继哲,成倩,李琮琮,荆臻,侯帅,任毅,张双沫,李然,翟梦迪受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26