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智能组件监控模块WSP-MR

更新时间:2024-08-01 09:08:46点击次数:2294次字号:T|T
WSP-MR 智能光伏组件监控模块 (组件功率优化器) 产品说明书
相关介绍

1、产品介绍

在光伏发电系统中,一般由光伏组件串联连接成组串,每串电压可达到600-1000V的高压,且逐渐向1500V升级。由于光伏系统中接的头锈蚀、接触不良、绝缘损坏等引起拉弧导致的火灾事故时有发生。只要有光照,光伏组件就在发电,直流侧高电压就一直存在,一旦光伏系统发生火灾,此直流高压对消防人员的安全构成严重威胁,而此时仅断开逆变器交流侧电源是无法保证救援人员人身安全的,消防队员很难保证自己安全前提下对现场直接进行灭火作业,可能导致异常严重的火灾损失。

光伏电弧火灾是分布式光伏的重大安全隐患,本智能组件监控模块具有电弧电流监测和快速关断功能,在光伏组件出现弧光放电、温度过高等异常情况时,自动快速将故障组件从系统中切除,从而尽可能避免火灾事故的发生、减少事故的损失。一旦发生火灾事故,由于智能组件监控模块已将对应的组件从系统中断开,可确保符合标准NB/T 42143-2018 光伏组件功率优化器技术规范(NEC 2017&2020(690.12))“以距离到光伏矩阵305mm为界限,在快速关断装置启动后30秒内,界限范围外电压降低到30V以下,界线范围内电压降低到80V以下”的要求,从而保证消防、运维检修人员的人身安全,避免人身伤害。

为了提升发电效率,应对阴影、异物遮挡,智能组件监控模块还具备MPPT(Maximum Power Point Tracking,最大功率点跟踪)功能,可实时追踪到单块组件的最大功率点,实现单块组件的最大功率输出,能够在有阴影、异物遮挡的情况下提高组串的发电功率,有效解决因组件朝向差异、异物遮挡、阴影或组件衰减不一致所造成的各组件间功率、电流失配所导致的组串发电量损失问题,同时自动预警组件的热斑效应,降低热斑危害,提升电站发电效率和延长电站运行寿命。

智能组件监控模块能够实时采集组件数据(电压、电流、温度等),通过智能组串监控装置和无线汇聚网关(集中器)把数据发送至电站运维平台,结合其他相关信息(如当地天气、日照情况)进行大数据融合分析,对每块组件的运行状况进行精确评估。模块能够及时准确定位接触不良电弧、遮挡热斑、隐裂、过热等故障组件,方便运维人员及时处理,降低运维检修的工作强度,提升运维工作效率,从而实现运维端的降本增效,提升电站全寿命周期经济价值。


2、结构尺寸

2.1 接口示意图

序号

部件名称

接口参数

1

光伏板正极So+

端子:MC4(可选)

线缆长度:可定制

2

光伏板负极So-

3

输出端正极Vo+

端子:MC4(可选)

线缆长度:1.2m(可定制)

4

输出端负极Vo-

5

天线及指示灯Ant

/

备注:接线端子和线缆长度的详细信息可与我司销售人员联系,详细沟通需求。

2.2 信息标识图

2.3 产品尺寸图


3、主要功能

A. 监控

1) 数据监测:实时测量光伏板的电压、电流、功率、电能量、背板温度、环境温度、倾斜姿态、振动、开关状态、模拟V-I曲线。

2) 组件优化:具备组件级MPPT能力,在光伏板被遮挡情况下,通过优化算法实时调整组件内阻以匹配组串外部阻抗,从而提升光伏单板的发电效率,提升整体系统的发电量和经济效益。

3) 无线通信:通过维思无线自组网通信协议与智能组串监控装置/无线汇聚网关(集中器)进行信息交互,确保数据传输稳定。

B. 告警

1) 弧光电流告警:通过识别光伏板的弧光电流,并依据预先整定值,自动上报异常状态,实现弧光电流告警与保护。及时发现潜在的故障情况,以便迅速响应和处理。

2) 过压告警:当光伏板的输入电压超过预设的安全阈值时,系统自动触发过压告警,提醒运维人员注意电压异常情况,防止设备损坏或安全事故的发生。

3) 过热告警:当光伏板的背板温度达到或超过预设的过热阈值时,系统将自动上报过热告警,以便运维人员及时采取措施进行散热或检修,确保光伏板的安全运行。

C. 保护

1) 过热保护:实时监测模块工作温度,并依据预先整定值,将运行状态从MPPT自动切换为直通状态,以防止过热导致的损坏,实现过热故障保护。

2) 过压过载保护:通过监测光伏板的输入电压和负载功率,一旦超过预设阈值,自动切断异常电流,保护电路和设备免受损害。

3) 故障自限:在故障发生时,确保故障断开不影响其他光伏板的正常运行,同时监控模块的多数故障也不会影响被监测光伏板的正常工作,增强了系统的稳定性和容错能力。

4) 遥控关断:通过手机→云端→组串监控装置→组件监控模块,实现远程遥控关断,提高了运维的便捷性和灵活性。

5) 故障指示:具有工作状态双色指示功能,支持现场系统级、组件级故障的快速定位,便于运维人员快速识别和处理故障。

6) 故障自检:安装和运行时具备自检功能,能够上报自身缺陷状态,帮助运维人员及时发现和解决问题。

D. 维护

1) 时间同步:模块通过无线自组网实现时钟同步,确保信息采集的精准时标戳,为故障诊断提供有力支持。

2) 检修支持:支持手机现场故障模块参数检视,为现场运维检修提供即时、准确的信息支持,加速检修进程。

3) 固件升级:支持出厂恢复、程序防篡改自检和远程OTA升级,确保系统始终保持最新状态,提升系统性能和安全性。

4、工作原理

(1)弧光火灾监测与控制

通过分析电流的频谱及其分布状态,应用模式识别技术可以精准识别线路中是否存在弧光电流,如果有持续的弧光电流就主动告警并切断电路,从而避免弧光火灾。

(2)效率提升

当外部负载等效阻抗(ZL)与电源内阻抗(Zpv)成共轭时,外部负载可以获得最大输出功率。

逆变器的组串优化只是针对整组串的阻抗匹配,无法保证每个组件的最优匹配。

在每个组件与负载之间插入阻抗匹配电路,可以实现输出阻抗的升高或降低。

控制MCU测量计算线路阻抗,始终跟随光伏阵列的内阻变化,动态调节DC/DC变换器的输出阻抗以匹配负载阻抗(如下图所示),从而获得最大输出功率,实现组件的最大功率点跟踪(MPPT)。

5、技术指标

A. 系统工作电压:1500V

B. 直通工作电压范围:15~50V;

C. MPPT电压范围:输入15~50V/输出15~50V(输出电压自适应调整);

D. 工作电流范围:0~30A;

E. 工作功率范围:0~700W;

F. 满载功率:700W;

G. 电压测量精度:±0.15%;

H. 电流测量精度:±0.25%;

I. 电能测量精度:±0.5%;

J. 多路温度测量精度:±1℃(-0℃~+85℃),±2℃(-40℃~+125℃);

K. 模块工作温度:-40℃~+85℃;

L. 无线通信距离:≥100m(可视距离);

M. 绝缘耐压:>3500V(任意导线对外壳);

N. 绝缘电阻:>10MΩ(任意导线对外壳);

O. 模块防护等级:IP67;

P. 模块可靠性:MTBF>50000H,MTTR<0.1H。

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