太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測裝置和方法，其中太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括多個(gè)太陽能電池板組串和光伏逆變器，所述裝置包括：多個(gè)故障檢測單元，包括控制開關(guān)，輸入端分別與各個(gè)太陽能電池板組串連接，輸出端與匯流裝置的輸入端連接，用于檢測太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)，相關(guān)參數(shù)包括工作電壓和電流、或者開路電壓和短路電流；匯流裝置，用于匯集每個(gè)所述故障檢測單元輸出的直流電；控制系統(tǒng)，與每個(gè)故障檢測單元連接，用于對比每個(gè)太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)和歷史參數(shù)，分析故障情況，并根據(jù)所述故障情況控制控制開關(guān)的通斷；輔助電源，用于為故障檢測單元和控制系統(tǒng)供電。本發(fā)明可以直接檢測開路電壓和短路電流，避免了更換保險(xiǎn)絲。
【專利說明】太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明實(shí)施例涉及太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，尤其涉及一種太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是采用太陽能電池板作為光伏逆變器的能量提供單元，通過逆變器逆變成交流電輸送到電網(wǎng)上。由于單個(gè)太陽能電池板的電壓及功率較小，通常將多個(gè)太陽能電池板串聯(lián)起來形成太陽能電池板組串以提高總的輸出電壓，將多個(gè)組串并聯(lián)起來以提高輸出電流，然后通過匯流箱將這些組串匯集起來再送往光伏逆變器，對于大功率逆變器，通常采用多個(gè)匯流箱作為匯流裝置。
[0003]對一個(gè)兆瓦級的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，通常由上萬塊太陽能電池板組成，通過導(dǎo)線連接成組串。由于牽涉的連接導(dǎo)線數(shù)量眾多，在安裝時(shí)難免會(huì)有連接不牢固甚至連接錯(cuò)誤的地方。另一方面，在使用的過程，由于風(fēng)沙或雷擊等自然災(zāi)害，會(huì)造成某些太陽能電池板的損壞，這些故障若不能及時(shí)檢驗(yàn)出來，會(huì)對系統(tǒng)造成較大的影響，甚至?xí)斐蛇B鎖反應(yīng)，使故障迅速擴(kuò)大。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用帶防反二極管的智能匯流箱，但智能匯流箱通常只具有支路電流檢測及母線電壓檢測功能，不能檢測每個(gè)組串的開路電壓和短路電流，無法對組串故障做詳細(xì)分析。而過流保護(hù)是通過保險(xiǎn)絲實(shí)現(xiàn)的，這種方法雖然簡單，但卻是一次性的，保險(xiǎn)絲因暫態(tài)故障引起過流熔斷的組串在更換保險(xiǎn)絲前將無法將能量輸送到逆變器。另一方面，由于太陽能電池板鋪設(shè)的面積很大，匯流箱一般分布放置，保險(xiǎn)絲的更換非常繁瑣。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測裝置和方法，以檢測每個(gè)太陽能電池板組串的開路電壓和短路電流，解決更換保險(xiǎn)絲繁瑣的問題。
[0006]第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測裝置，其中所述太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括多個(gè)太陽能電池板組串和光伏逆變器，所述裝置包括:
[0007]多個(gè)故障檢測單元，包括控制開關(guān)，輸入端分別與各個(gè)太陽能電池板組串連接，輸出端與匯流裝置的輸入端連接，用于檢測相應(yīng)的太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)并輸出相應(yīng)的太陽能電池板組串轉(zhuǎn)換的直流電到匯流裝置，所述相關(guān)參數(shù)包括工作電壓和電流、或者開路電壓和短路電流；
[0008]匯流裝置，用于匯集每個(gè)所述故障檢測單元輸出的直流電，并通過電纜與光伏逆變器的輸入端連接；
[0009]控制系統(tǒng)，與每個(gè)故障檢測單元連接，用于接收每個(gè)故障檢測單元檢測到的相應(yīng)太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)，并對比每個(gè)太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)和歷史參數(shù)，分析故障情況，并根據(jù)所述故障情況控制控制開關(guān)的通斷，以實(shí)現(xiàn)太陽能電池板組串與匯流裝置的連接或者斷開；[0010]輔助電源，用于為多個(gè)故障檢測單元和控制系統(tǒng)供電。
[0011]第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測方法，所述方法包括:
[0012]故障檢測單元采集相應(yīng)的太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)，并將所述相關(guān)參數(shù)傳輸給控制系統(tǒng)，所述相關(guān)參數(shù)包括工作電壓和電流、或者開路電壓和短路電流；
[0013]控制系統(tǒng)接收每個(gè)故障檢測單元采集到的相應(yīng)的太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)，并將所述相關(guān)參數(shù)與相應(yīng)的太陽能電池板組串的歷史參數(shù)進(jìn)行對比，如果任一個(gè)太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)不正常，則判定所述任一個(gè)太陽能電池板組串出現(xiàn)故障，發(fā)送第一控制信號給故障檢測單元；
[0014]所述故障檢測單元接收所述第一控制信號，并根據(jù)所述第一控制信號斷開控制開關(guān)，以斷開有故障的太陽能電池板組串與匯流裝置的連接；
[0015]所述控制系統(tǒng)對有故障的太陽能電池板組串不斷進(jìn)行巡檢，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，如果所述有故障的太陽能電池板組串恢復(fù)正常，則發(fā)送第二控制信號給所述故障檢測單元；
[0016]所述故障檢測單元接收所述第二控制信號，并根據(jù)所述第二控制信號閉合所述控制開關(guān)，以恢復(fù)所述有故障的太陽能電池板組串與匯流裝置的連接，繼續(xù)發(fā)電。
[0017]本發(fā)明實(shí)施例提供的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測裝置和方法，通過故障檢測單元采集相應(yīng)的太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)，所述相關(guān)參數(shù)包括工作電壓和電流或者開路電壓和短路電流，并將所述相關(guān)參數(shù)傳送給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)對所述相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析并與歷史參數(shù)進(jìn)行對比，分析故障情況，根據(jù)故障情況控制故障檢測單元的控制開關(guān)的閉合與斷開實(shí)現(xiàn)太陽能電池板組串與匯流裝置的連接與斷開，從而實(shí)現(xiàn)太陽能電池板組串在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的連接與斷開，可以直接采集開路電壓和短路電流，通過控制開關(guān)實(shí)現(xiàn)太陽能電池板組串與太陽能發(fā)電系統(tǒng)的連接與斷開，避免了更換保險(xiǎn)絲的麻煩。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測裝置的示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測裝置的示意圖；
[0020]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測裝置中的一個(gè)故障檢測單元的示意圖；
[0021]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測裝置中的另一個(gè)故障檢測單元的示意圖；
[0022]圖5是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測方法的流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部內(nèi)容。
[0024]圖1示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例。
[0025]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測裝置的示意圖，其中所述太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括多個(gè)太陽能電池板組串和光伏逆變器，如圖1所示，本實(shí)施例提供的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測裝置包括多個(gè)故障檢測單元110、匯流裝置120、控制系統(tǒng)130和輔助電源140。
[0026]其中，所述太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的多個(gè)太陽能電池板組串用于采集太陽能并將太陽能轉(zhuǎn)換成直流電；光伏逆變器用于將直流電轉(zhuǎn)換成交流電。
[0027]多個(gè)故障檢測單元110包括控制開關(guān)，輸入端分別與各個(gè)太陽能電池板組串連接，輸出端與匯流裝置的輸入端連接，用于檢測相應(yīng)的太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)并輸出相應(yīng)的太陽能電池板組串轉(zhuǎn)換的直流電到匯流裝置，所述相關(guān)參數(shù)包括工作電壓和電流，或者開路電壓和短路電流。每個(gè)太陽能電池板組串配備一個(gè)故障檢測單元，以檢測與每個(gè)故障檢測單元連接的相應(yīng)的太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)，同時(shí)經(jīng)輸出端輸出該太陽能電池板組串轉(zhuǎn)換的直流電到匯流裝置。
[0028]匯流裝置120用于匯集每個(gè)所述故障檢測單元輸出的直流電，并通過電纜與光伏逆變器的輸入端連接。其中，電纜也即總線電路BUS。匯流裝置匯集經(jīng)過故障檢測單元的太陽能電池板組串輸出的直流電，使得所有輸出可以直接連接到光伏逆變器上。
[0029]控制系統(tǒng)130與每個(gè)故障檢測單元連接，用于接收每個(gè)故障檢測單元檢測到的相應(yīng)太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)，并對比每個(gè)太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)和歷史參數(shù)，分析故障情況，并根據(jù)所述故障情況控制控制開關(guān)的通斷，以實(shí)現(xiàn)太陽能電池板組串與匯流裝置的連接與斷開。控制系統(tǒng)通過對每個(gè)太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)和歷史參數(shù)的對比分析，確定是否出現(xiàn)故障及故障情況。當(dāng)某個(gè)太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)超過系統(tǒng)要求(可以通過歷史參數(shù)得到)時(shí)，比如過流、過壓或者電流反灌等，都認(rèn)為該太陽能電池板組串出現(xiàn)了故障。當(dāng)在一次檢測時(shí)，發(fā)現(xiàn)某個(gè)太陽能電池板組串出現(xiàn)故障，則斷開控制開關(guān)，斷開所述太陽能電池板組串與匯流裝置的連接，從而將該太陽能電池板組串從太陽能發(fā)電系統(tǒng)中切除，避免引起其他相關(guān)組件的故障；當(dāng)再進(jìn)行檢測時(shí)，該出現(xiàn)故障的太陽能電池板組串的各相關(guān)參數(shù)恢復(fù)正常，則該太陽能電池板組串恢復(fù)正常，閉合控制開關(guān)，恢復(fù)該太陽能電池板組串的發(fā)電，以避免資源的浪費(fèi)。這種故障可以稱為短時(shí)故障。
[0030]輔助電源140用于為多個(gè)故障檢測單元和控制系統(tǒng)供電。輔助電源為所有故障檢測單元和控制系統(tǒng)提供工作電壓，以確保故障檢測單元和控制系統(tǒng)的正常工作。
[0031]本實(shí)施例通過故障檢測單元采集相應(yīng)的太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)，所述相關(guān)參數(shù)包括工作電壓和電流或者開路電壓和短路電流，并將所述相關(guān)參數(shù)傳送給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)對所述相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析并與歷史參數(shù)進(jìn)行對比，分析故障情況，根據(jù)故障情況控制故障檢測單元的控制開關(guān)的閉合或者斷開實(shí)現(xiàn)太陽能電池板組串與匯流裝置的連接或者斷開，從而實(shí)現(xiàn)太陽能電池板組串在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的連接或者斷開，可以直接采集開路電壓和短路電流，通過控制開關(guān)實(shí)現(xiàn)太陽能電池板組串與匯流的連接或者斷開，避免了更換保險(xiǎn)絲的麻煩。
[0032]圖2示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例。
[0033]圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測裝置的示意圖，本實(shí)施例提供的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測裝置在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加了通訊系統(tǒng)和上位機(jī)，如圖2所示，本實(shí)施例提供的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測裝置包括多個(gè)故障檢測單元210、匯流裝置220、控制系統(tǒng)230、輔助電源240、通訊系統(tǒng)250和上位機(jī)260。
[0034]其中，多個(gè)故障檢測單元210、匯流裝置220、控制系統(tǒng)230和輔助電源240的功能及連接關(guān)系與第一實(shí)施例中相應(yīng)組件的功能及連接關(guān)系相同，這里不再贅述。
[0035]通訊系統(tǒng)250的輸入端與所述控制系統(tǒng)連接，輸出端與所述上位機(jī)連接，用于實(shí)現(xiàn)所述控制系統(tǒng)和所述上位機(jī)之間的通訊。
[0036]上位機(jī)260用于監(jiān)控所述控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，當(dāng)有太陽能電池板組串出現(xiàn)故障時(shí)啟動(dòng)報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警。這里的故障是指不能直接恢復(fù)的故障，也可以稱為永久故障，在出現(xiàn)永久故障時(shí)啟動(dòng)報(bào)警，通知相關(guān)工作人員對出現(xiàn)故障的太陽能電池板組串進(jìn)行修復(fù)。
[0037]本實(shí)施例提供的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測裝置在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加了通訊系統(tǒng)和上位機(jī)，通過通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)與上位機(jī)之間的通訊，并可以使工作人員通過上位機(jī)直觀地了解到控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)的故障為永久故障時(shí)，上位機(jī)進(jìn)行報(bào)警通知相關(guān)工作人員，以使得有故障的太陽能電池板組串得到及時(shí)的修復(fù)。
[0038]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測裝置中的一個(gè)故障檢測單元的示意圖。如圖3所示，所述故障檢測單元包括開關(guān)管Q1、繼電器K1、電流采樣電路Ul和電壓采樣電路U2。圖3中的懸空端分別與控制系統(tǒng)的相應(yīng)端口連接。
[0039]其中，所述開關(guān)管Ql的漏極與相應(yīng)太陽能電池板組串PV的正極連接于第一節(jié)點(diǎn)P1，所述開關(guān)管Ql的源極與相應(yīng)太陽能電池板組串PV的負(fù)極連接于第二節(jié)點(diǎn)P2，所述開關(guān)管Ql的柵極(圖中懸空的)與所述控制系統(tǒng)(圖中未示出)連接；所述電流采樣電路Ul連接于相應(yīng)太陽能電池板組串PV的正極與所述第一節(jié)點(diǎn)Pl之間，用于采集相應(yīng)太陽能電池板組串PV的電流，所述電流包括工作電流或者短路電流；所述電壓采樣電路U2連接于所述第一節(jié)點(diǎn)Pl與所述第二節(jié)點(diǎn)P2之間，用于采集相應(yīng)太陽能電池板組串PV的電壓，所述電壓包括工作電壓或者開路電壓；所述繼電器Kl連接于所述第一節(jié)點(diǎn)Pl與所述匯流裝置之間，且與所述控制系統(tǒng)連接，用于實(shí)現(xiàn)所述控制開關(guān)的功能。其中，開關(guān)管由MOS管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管)實(shí)現(xiàn)，開關(guān)管Ql的柵極也即控制端與所述控制系統(tǒng)連接，接收控制系統(tǒng)的信號控制開關(guān)管Ql的通斷，當(dāng)施加在控制端的電壓為高電平時(shí)開關(guān)管閉合，當(dāng)施加在控制端的電壓為低電平時(shí)開關(guān)管斷開；所述電流采樣電路可以由霍爾電流傳感器實(shí)現(xiàn)；所述電壓采樣電路可以由差分電路實(shí)現(xiàn)。
[0040]需要說明的是，開關(guān)管Ql也可以采用IGBT (Insulated Gate BipolarTransistor，絕緣柵雙極型晶體管)、三極管、繼電器等器件，而繼電器Kl也可以使用IGBT，三極管、MOS管等器件。
[0041]正常工作時(shí)，繼電器Kl處于閉合狀態(tài)，太陽能電池板組串PV通過繼電器Kl直接連接到匯流裝置，開關(guān)管Ql處于斷開狀態(tài)，電流采樣電路Ul和電壓采樣電路U2將采集到的信息傳送到控制系統(tǒng)進(jìn)行處理。
[0042]通常，在一個(gè)太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，每個(gè)太陽能電池板組串所用的太陽能電池是一樣的，數(shù)量及電氣連接也是相同的，也是就是說在整體上每個(gè)太陽能電池板組串的參數(shù)應(yīng)該是一致的。設(shè)太陽能電池板組串工作電流最小值為II，最大值為12，各太陽能電池板組串在某個(gè)周期內(nèi)平均電流為IAV，平均電流允許誤差Λ I。當(dāng)控制系統(tǒng)檢測到某個(gè)太陽能電池板組串工作電流在Il與12之間，且在IAV土 Λ I內(nèi)，則認(rèn)為該太陽能電池板組串工作正常；若電流小于IAV-Λ I，或者小于II，則認(rèn)為該太陽能電池板組串有問題，將斷開對應(yīng)的繼電器，從而斷開該太陽能電池板組串與匯流裝置的連接，對該太陽能電池板組串進(jìn)行故障檢測；如電流大于12，則認(rèn)為過流，也將斷開對應(yīng)的繼電器，斷開該太陽能電池板組串與匯流裝置的連接，對該太陽能電池板組串進(jìn)行故障檢測。
[0043]故障檢測的過程如下:當(dāng)對應(yīng)太陽能電池板組串PV的繼電器斷開時(shí)，該太陽能電池板組串PV與匯流裝置斷開連接，由于太陽能電池板組串PV并未與其他電路或裝置相連接，此時(shí)太陽能電池板組串PV處于開路狀態(tài)，通過電壓采樣電路U2可以獲得該太陽能電池板組串PV的開路電壓V0C。當(dāng)控制開光管Ql閉合時(shí)，該太陽能電池板組串PV正負(fù)端通過開關(guān)管Ql被短接，此時(shí)通過電流采樣電路Ul可以檢測到流經(jīng)導(dǎo)線的電流，獲得短路電流ISC參數(shù)。通過多次巡檢獲得VOC和ISC參數(shù)，根據(jù)太陽能電池板組串故障的不同，其對應(yīng)的VOC和ISC參數(shù)也會(huì)不同，可以通過對VOC和ISC參數(shù)的分析獲得太陽能電池板組串故障類型。如果只是短時(shí)故障，故障排除后，VOC和ISC參數(shù)將恢復(fù)正常，控制系統(tǒng)控制繼電器閉合，重新將能量輸送到匯流裝置。而現(xiàn)有技術(shù)中，廣泛使用的智能匯流箱通常采用保險(xiǎn)絲作為故障保護(hù)裝置，一旦有過流故障，將會(huì)將保險(xiǎn)絲燒斷，在不更換保險(xiǎn)絲前，該組串將一直與匯流裝置斷開；即使只是短時(shí)故障，也無法迅速恢復(fù)發(fā)電，浪費(fèi)資源，由于匯流箱分布在光伏電場的各個(gè)地方，更換保險(xiǎn)絲也是比較繁重的工作。本發(fā)明實(shí)施例提供的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測裝置中的故障檢測單元利用控制系統(tǒng)控制繼電器的開關(guān)，避免了更換保險(xiǎn)絲的麻煩，同時(shí)在出現(xiàn)短時(shí)故障時(shí)，可以在故障消除后直接恢復(fù)發(fā)電。
[0044]優(yōu)選的，圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測裝置中的另一個(gè)故障檢測單元的示意圖，如圖4所示，所述故障檢測單元還包括二極管D1，所述二極管Dl連接于所述電流采樣電路Ul和所述第一節(jié)點(diǎn)Pl之間。通過增加二極管Dl可以直接避免電流反灌。
[0045]優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)包括控制芯片，所述控制芯片包括單片機(jī)或者數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor, DSP);所述電流采樣電路的輸出端和所述電壓采樣電路的輸出端分別與所述控制芯片的A/D (模數(shù)轉(zhuǎn)換)端口連接。通過向控制芯片里加載相應(yīng)的程序?qū)崿F(xiàn)控制系統(tǒng)的功能，控制芯片通過AD端口采集電流采樣電路和電壓采樣電路的相關(guān)參數(shù)，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，對所述相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析。
[0046]優(yōu)選的，所述裝置還包括母線電壓采樣電路，所述母線電壓采樣電路連接于所述匯流裝置的輸出端的正極和負(fù)極之間，并將采集到的母線電壓傳輸給所述控制系統(tǒng)。通過母線電壓采樣電路可以直接采集到母線上的電壓，并由控制系統(tǒng)結(jié)合其他相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析，以確保準(zhǔn)確性。
[0047]圖5示出了本發(fā)明的第三實(shí)施例。
[0048]圖5是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測方法的流程圖，本實(shí)施例提供的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測方法由第一實(shí)施例提供的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測裝置實(shí)現(xiàn)，該方法具體包括如下步驟:
[0049]步驟510，故障檢測單元采集相應(yīng)的太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)，并將所述相關(guān)參數(shù)傳輸給控制系統(tǒng)。
[0050]其中，所述相關(guān)參數(shù)包括工作電壓和電流、或者開路電壓和短路電流。
[0051]步驟520，控制系統(tǒng)接收每個(gè)故障檢測單元采集到的相應(yīng)的太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)，并將所述相關(guān)參數(shù)與相應(yīng)的太陽能電池板組串的歷史參數(shù)進(jìn)行對比，如果任一個(gè)太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)不正常，則判定所述任一個(gè)太陽能電池板組串出現(xiàn)故障，發(fā)送第一控制信號給故障檢測單元。
[0052]步驟530，所述故障檢測單元接收所述第一控制信號，并根據(jù)所述第一控制信號斷開控制開關(guān)，以斷開有故障的太陽能電池板組串與匯流裝置的連接。
[0053]步驟540，所述控制系統(tǒng)對有故障的太陽能電池板組串不斷進(jìn)行巡檢，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，如果所述有故障的太陽能電池板組串恢復(fù)正常，則發(fā)送第二控制信號給所述故障檢測單元。
[0054]所述控制系統(tǒng)不斷接收故障檢測單元采集到的相關(guān)參數(shù)，通過所述相關(guān)參數(shù)對有故障的太陽能電池板組串不斷進(jìn)行巡檢，當(dāng)相關(guān)參數(shù)恢復(fù)正常時(shí)，則表明該太陽能電池板組串恢復(fù)正常，控制系統(tǒng)發(fā)生第二控制信號給所述故障檢測單元。
[0055]步驟550，所述故障檢測單元接收所述第二控制信號，并根據(jù)所述第二控制信號閉合所述控制開關(guān)，以恢復(fù)所述有故障的太陽能電池板組串與匯流裝置的連接，繼續(xù)發(fā)電。
[0056]本實(shí)施例通過故障檢測單元采集相應(yīng)的太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)，并將所述相關(guān)參數(shù)傳送給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)對所述相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析并與歷史參數(shù)進(jìn)行對比，分析故障情況，根據(jù)故障情況控制故障檢測單元的控制開關(guān)的閉合與斷開實(shí)現(xiàn)太陽能電池板組串與匯流裝置的連接或者斷開，從而實(shí)現(xiàn)太陽能電池板組串在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的連接或者斷開，當(dāng)出現(xiàn)短時(shí)故障時(shí)可以通過控制開關(guān)實(shí)現(xiàn)太陽能電池板組串與匯流裝置的連接或者斷開，避免了更換保險(xiǎn)絲的麻煩。
[0057]優(yōu)選的，在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測方法還包括:所述控制系統(tǒng)將太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)及故障情況通過通訊系統(tǒng)上傳給上位機(jī)，并接收上位機(jī)通過通訊系統(tǒng)下發(fā)的控制指令；上位機(jī)分析所述故障情況，如果所述故障情況不是短時(shí)故障則啟動(dòng)報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警，其中，短時(shí)故障指太陽能電池板組串通過一次檢測出現(xiàn)故障，再檢測時(shí)故障恢復(fù)。該技術(shù)方案通過通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)與上位機(jī)之間的通信，并由上位機(jī)監(jiān)控控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，隨時(shí)做出分析，當(dāng)太陽能電池板出現(xiàn)永久故障時(shí)，進(jìn)行報(bào)警，以使得該太陽能電池板得到及時(shí)的修復(fù)。
[0058]注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實(shí)施例，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過以上實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測裝置，其中所述太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括多個(gè)太陽能電池板組串和光伏逆變器，其特征在于，所述裝置包括: 多個(gè)故障檢測單元，包括控制開關(guān)，輸入端分別與各個(gè)太陽能電池板組串連接，輸出端與匯流裝置的輸入端連接，用于檢測相應(yīng)的太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)并輸出相應(yīng)的太陽能電池板組串轉(zhuǎn)換的直流電到匯流裝置，所述相關(guān)參數(shù)包括工作電壓和電流、或者開路電壓和短路電流； 匯流裝置，用于匯集每個(gè)所述故障檢測單元輸出的直流電，并通過電纜與光伏逆變器的輸入端連接； 控制系統(tǒng)，與每個(gè)故障檢測單元連接，用于接收每個(gè)故障檢測單元檢測到的相應(yīng)太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)，并對比每個(gè)太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)和歷史參數(shù)，分析故障情況，并根據(jù)所述故障情況控制控制開關(guān)的通斷，以實(shí)現(xiàn)太陽能電池板組串與匯流裝置的連接或者斷開； 輔助電源，用于為多個(gè)故障檢測單元和控制系統(tǒng)供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括上位機(jī)和通訊系統(tǒng)； 通訊系統(tǒng)的輸入端與所述控制系統(tǒng)連接，輸出端與所述上位機(jī)連接，用于實(shí)現(xiàn)所述控制系統(tǒng)和所述上位機(jī)之間的通訊； 上位機(jī)用于監(jiān)控所述控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，當(dāng)有太陽能電池板組串出現(xiàn)故障時(shí)啟動(dòng)報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述故障檢測單元包括開關(guān)管、繼電器、電流采樣電路和電壓采樣電路； 所述開關(guān)管的漏極與相應(yīng)太陽能電池板組串的正極連接于第一節(jié)點(diǎn)，所述開關(guān)管的源極與相應(yīng)太陽能電池板組串的負(fù)極連接于第二節(jié)點(diǎn)，所述開關(guān)管的柵極與所述控制系統(tǒng)連接; 所述電流采樣電路連接于相應(yīng)太陽能電池板組串的正極與所述第一節(jié)點(diǎn)之間，用于采集相應(yīng)太陽能電池板組串的電流，所述電流包括工作電流或者短路電流； 所述電壓采樣電路連接于所述第一節(jié)點(diǎn)與所述第二節(jié)點(diǎn)之間，用于采集相應(yīng)太陽能電池板組串的電壓，所述電壓包括工作電壓或者開路電壓； 所述繼電器連接于所述第一節(jié)點(diǎn)與所述匯流裝置之間，且與所述控制系統(tǒng)連接，用于實(shí)現(xiàn)所述控制開關(guān)的功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述故障檢測單元還包括二極管，所述二極管連接于所述電流采樣電路和所述第一節(jié)點(diǎn)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括控制芯片，所述控制芯片包括單片機(jī)或者數(shù)字信號處理器； 所述電流采樣電路的輸出端和所述電壓采樣電路的輸出端分別與所述控制芯片的模數(shù)轉(zhuǎn)換端口連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括母線電壓采樣電路，所述母線電壓采樣電路連接于所述匯流裝置的輸出端的正極和負(fù)極之間，并將采集到的母線電壓傳輸給所述控制系統(tǒng)。
7.一種太陽能發(fā)電系統(tǒng)的故障檢測方法，其特征在于，所述方法包括:故障檢測單元采集相應(yīng)的太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)，并將所述相關(guān)參數(shù)傳輸給控制系統(tǒng)，所述相關(guān)參數(shù)包括工作電壓和電流、或者開路電壓和短路電流； 控制系統(tǒng)接收每個(gè)故障檢測單元采集到的相應(yīng)的太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)，并將所述相關(guān)參數(shù)與相應(yīng)的太陽能電池板組串的歷史參數(shù)進(jìn)行對比，如果任一個(gè)太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)不正常，則判定所述任一個(gè)太陽能電池板組串出現(xiàn)故障，發(fā)送第一控制信號給故障檢測單元； 所述故障檢測單元接收所述第一控制信號，并根據(jù)所述第一控制信號斷開控制開關(guān)，以斷開有故障 的太陽能電池板組串與匯流裝置的連接； 所述控制系統(tǒng)對有故障的太陽能電池板組串不斷進(jìn)行巡檢，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，如果所述有故障的太陽能電池板組串恢復(fù)正常，則發(fā)送第二控制信號給所述故障檢測單元； 所述故障檢測單元接收所述第二控制信號，并根據(jù)所述第二控制信號閉合所述控制開關(guān)，以恢復(fù)所述有故障的太陽能電池板組串與匯流裝置的連接，繼續(xù)發(fā)電。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括: 所述控制系統(tǒng)將太陽能電池板組串的相關(guān)參數(shù)及故障情況通過通訊系統(tǒng)上傳給上位機(jī)，并接收上位機(jī)通過通訊系統(tǒng)下發(fā)的控制指令； 上位機(jī)分析所述故障情況，如果所述故障情況不是短時(shí)故障則啟動(dòng)報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警，其中，短時(shí)故障指太陽能電池板組串通過一次檢測出現(xiàn)故障，再檢測時(shí)故障恢復(fù)。
【文檔編號】H02S50/00GK103715983SQ201310737368
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】陳書生 申請人:廣東易事特電源股份有限公司