Monitoringsysteme Anlagenüberwachung mit Transclinic xi+ System für die permanente Leistungsüberwachung von Photovoltaikanlagen Die uneingeschränkte Funktionalität einer Photovoltaikanlage entscheidet maßgeblich über deren Effizienz. Die Geräteserie Transclinic xi+ ermittelt kontinuierlich den Strom von einzelnen Strings oder String-Gruppen sowie die Spannung in einer Photovoltaikanlage und ermöglicht auf diese Weise eine sehr detaillierte Überwachung. Beeinträchtigungen, die zu Ertrags minderungen führen, werden so unverzüglich festgestellt und können behoben werden. Transclinic xi+ hat je nach Modell zwischen 4 und 14 Eingänge zur Strommessung bis zu 30 A je String. Dank sehr linearer und belastbarer Shunt-Widerstände zeichnet sich die Strommessung durch besondere Zuverlässigkeit aus. Die gemessenen Strom- und Spannungsdaten werden mittels ModBus RTU über EIA RS-485 übertragen. Auswertung und Darstellung der Daten kann mit der Software PV-Plant erfolgen (Seite 34-35). Zusätzlich zu Strom und Spannung können weitere, frei wählbare analoge und digitale Signale kontrolliert und Meldegeräte über einen digitalen Ausgang betätigt werden. Die so erlangten Informationen über den Betriebszustand ermöglichen die zuverlässige Überwachung einer Photovoltaikanlage und tragen entscheidend dazu bei, ihren Ertrag zu optimieren. Strommessung Um eine hohe Linearität zu erzielen, erfolgt die Messung des Stringstroms mittels präziser Shunt-Widerstände. Digitalausgang Dieser Digitalausgang lässt sich per Fernwartung betätigen. So lassen sich zum Beispiel Meldegeräte für den Servicefall schalten. 28 Monitoringsysteme Spannungsmessung Transclinic xi+ verfügt über eine Spannungs messung von bis zu 1.000 V DC. Zusammen mit den Stringströmen lässt sich so die generierte Leistung der Photovoltaikanlage berechnen. +70 °C bis –20 °C Temperaturüberwachung Transclinic xi+ ist für einen großen Temperaturbereich zum sicheren Betrieb in der Stringbox ausgelegt. Zusätzlich wird die aktuelle Platinentemperatur ermittelt. Analog- und Digitaleingänge Zusätzlich zu den Analogwerten über Spannung, Strom und Platinentemperatur können noch weitere analoge und digitale Signale ausgewertet werden. So lassen sich zum Beispiel der Zustand des Überspannungsschutzes überwachen oder Wind- und Einstrahlungs sensoren auslesen. 29 Monitoringsysteme Transclinic xi+ – Permanente Leistungsüberwachung Ergänzt durch die Software PV-Plant mit einem Modul zur Datenverwaltung und einem zur Visualisierung bestehen online wie offline vielfältige Möglichkeiten, auf die Betriebsdaten der Photovoltaikanlage zuzugreifen. Die so erlangten Informationen über den Betriebszustand einer Photovoltaikanlage tragen maßgeblich zur Ertragsoptimierung bei. Bei der Funktion des Monitorings handelt es sich um die dauerhafte Beobachtung eines Systems, mit dem Ziel, rechtzeitig einzugreifen, sobald die Prozesse nicht mehr den gewünschten Verlauf nehmen. Mit dem Monitoringsystem Transclinic xi+ hat Weidmüller eine Lösung speziell für Photovoltaikanlagen entwickelt, die der permanenten Leistungsüberwachung dient. Transclinic xi+ INVERTER + + + – – Schaltzeichnung Transclinic xi+ 30 g Power Supply 18...36 VDC Analoge input Analoge input Digital input Digital output X5 X8 X4 Modbus g SW2 IN2– IN2+ IN1– IN1+ GND IIN VIN GND IIN SW1 VIN 0V X6 24 V Modbus RS485 RTU X7 GND 485 X3 485– X1 485+ 485+ S1 S2 X4 S3 S4 Input DC– S5 S6 S7 S8 X1 GND 485 PV PANEL 485– Output DC– Modbus RS485 RTU TRANSCLINIC XI+ X2 Monitoringsysteme Die uneingeschränkte Funktionalität einer Photovoltaikanlage entscheidet maßgeblich über deren Effizienz. Insbesondere bei sinkenden Einspeisevergütungen ist eine einwandfrei funktionierende Anlage sowohl für den Betreiber als auch für die Investoren von großer Wichtigkeit. Da Photovoltaikmodule in Reihe zu sogenannten Strings geschaltet werden haben lokale Ursachen oft weitreichende Auswirkungen: entweder auf den gesamten String oder sogar auf ganze Segmente von zusammengeschalteten Strings. Leistungsminderungen Als mögliche Ursachen von Leistungsminderungen kommen zahlreiche Einflüsse in Betracht: • Verschattungen - Pflanzen, die erst im Laufe der Zeit nachwachsen -F alschauslegung der Montagestelle durch Schattenwurf bekannter Hindernisse (etwa Bäume und Gebäudeteile) - Neu errichtete Gebäude • Verschmutzungen - Pflanzenpollen - Ruß - Vermoosung - Vogelkot • Nachlassende Moduleigenschaften - Widerstandsanstieg in Lötstellen - Zellbrüche - Leistungsgeminderte Dioden in Anschlussboxen • Montagefehler -S chlecht oder gar nicht installierte Kabelleitungen/ Steckverbindungen • Sonstige Fehler - Kabelschadstellen (z. B. Tierbiss) - Manipulation durch Unbefugte (z. B. Diebstahl) Je nach Umfang der Ursachen kann der Ertrag einer Anlage um mehr als 10 % unter den Ertrag bei fehlerfreiem Betrieb sinken. Um diesen Fehlertrag zu vermeiden, bietet Weidmüller mit Transclinic xi+ eine effiziente Monitoringlösung. Die Geräteserie ermittelt kontinuierlich den Strom von einzelnen Strings oder Stringgruppen sowie die Spannung in einer Photovoltaikanlage und ermöglicht auf diese Weise eine sehr detaillierte Überwachung. Beeinträchtigungen, die zu Ertragsminderungen führen, werden so unverzüglich festgestellt und können direkt behoben werden. Kontinuierliche Stringüberwachung Die Transclinic xi+-Geräte sind in eine Messplatine und eine CPU-Platine zur Datenaufbereitung unterteilt. Mit dieser Aus stattung ist es möglich, je nach Modell die Werte von vier bis 14 Strings zu erfassen, wobei der maximale Strom pro String 30 A beträgt. Durch die parallele Ermittlung von Leistungsdaten mehrerer Strings können ermittelte Abweichungen gleich dem betreffenden String und seinen Modulen zugeordnet werden. Der Aufwand zur Fehlerbeseitigung wird somit direkt eingegrenzt. Zur vergleichenden Messung der Module von betroffenen Strings kann das Weidmüller-Analysesystem Clinics Solar eingesetzt werden. Mit ihm sind leistungsgeminderte Module einfach zu ermitteln, auch wenn sie äußerlich unauffällig erscheinen. Einbindung von Zusatzgeräten Die durch Transclinic xi+ gemessenen Ströme und Spannungen werden auf der CPU-Platine digitalisiert und über eine RS485Schnittstelle im Protokoll MODBUS RTU übertragen. Zusätzlich können weitere, frei wählbare analoge und digitale Signale kon trolliert und Meldegeräte über einen digitalen Ausgang betätigt werden. So lässt sich der Zustand des Überspannungsschutzes überwachen. Dies ermöglicht eine zielgerichtete, vorausschauende Planung von Wartungsarbeiten, denn es steht direkt fest, welche Ersatzteile benötigt werden und wo sie zu verbauen sind. Ebenso ist der direkte Anschluss von Wind- und Ein strahlungssensoren möglich, ohne dass dafür eine separate BUS-Adresse mit eigener Logik benötigt wird. Temperaturbereich Damit über Jahre hinweg auch bei stark schwankenden Wetterbedingungen ein sicherer Betrieb im Außenbereich möglich ist, ist Transclinic xi+ (integriert in einen Generatoranschlusskasten) für einen zuverlässigen Dauereinsatz im Temperaturbereich von -20 bis +70 °C ausgelegt. Für zusätzliche Sicherheit wird zudem stets die aktuelle Platinentemperatur gemessen und zur Verfügung gestellt. Einfache Systemintegration Transclinic xi+ wird auf einer Tragschiene im Generatoranschlusskasten montiert und hat eine geringe Leistungsauf nahme. Zur Einbindung in kundenspezifische IT-Strukturen muss lediglich das Modbussignal eingespeist werden. Der Protokollstack wird selbstverständlich mitgeliefert. Bei PCbasierten Systemen werden die Überwachungsdaten durch einen Modbuskonverter an eine USB-Schnittstelle übergeben und stehen für eine weitere Aufbereitung zur Verfügung. 31 Monitoringsysteme Transclinic xi+ Transclinic 4i+ Transclinic 7i+ Transclinic 8i+ Transclinic 14i+ Technische Daten Maximale Anzahl an Strings Maximalstrom pro String Messbereich Maximalspannung Versorgungsspannungsbereich Temperaturbereich Kommunikation Analogeingang Anzahl Analogeingänge Digitaleingang Anzahl Digitaleingänge Digitalausgang Halbleiterelais (Solid State Relay) Anzahl Digitalausgänge Leistungsaufnahme Abmessungen Maximaler Messfehler Hinweis 4 7 8 14 30 A DC 3 ... 30 A DC 1000 V DC 19 - 36 V DC -20 ... +70 °C Modbus RTU over RS-485 0 ... +10 V or 0 ... 20 mA 2 0 ... 5 V low,15 ... 24 V high 1 20 A DC 3 ... 20 A DC 1000 V DC 19 - 36 V DC -20 ... +70 °C Modbus RTU over RS-485 0 ... +10 V or 0 ... 20 mA 2 0 ... 5 V low,15 ... 24 V high 30 A DC 3 ... 30 A DC 1000 V DC 19 - 36 V DC -20 ... +70 °C Modbus RTU over RS-485 0 ... +10 V or 0 ... 20 mA 2 0 ... 5 V low,15 ... 24 V high 20 A DC 3 ... 20 A DC 1000 V DC 19 - 36 V DC -20 ... +70 °C Modbus RTU over RS-485 0 ... +10 V or 0 ... 20 mA 2 0 ... 5 V low,15 ... 24 V high max 30 V DC/AC 50 mA 1 < 1500 mW 225 x 109,5 x 92,2 1 max 30 V DC/AC 50 mA 1 < 1500 mW 265 x 109,5 x 92,2 1 max 30 V DC/AC 50 mA 1 < 1500 mW 295 x 109,5 x 92,2 1 max 30 V DC/AC 50 mA 1 < 1500 mW 370 x 109,5 x 92,2 ± 1% (vom vollen Skalenwert) ± 1% (vom vollen Skalenwert) ± 1% (vom vollen Skalenwert) ± 1% (vom vollen Skalenwert) Bestelldaten Typ Transclinic 4i+ VPE 1 Best.-Nr. 1238100000 Transclinic 7i+ Transclinic 8i+ 1 1 1238110000 1238120000 Transclinic 14i+ 1 1238130000 Hinweis Transclinic xi+ im Einsatz TRANSCLINIC XI+ MOD 32 BUS RS48 5 RTU Verso rgung 24 DC Verso (+) rgung 24 DC (–) MODBUS RS485 RTU