專利名稱：串故障監(jiān)控的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種用于對光伏系統(tǒng)的多個(gè)串進(jìn)行串故障監(jiān)控的方法。具體而言，本發(fā)明涉及一種對連接到功率變換器的光伏系統(tǒng)的多個(gè)串進(jìn)行監(jiān)控的方法，該方法包括如下步驟測量從各個(gè)單串流至功率變換器的電流的電流值；從多個(gè)同時(shí)測量的電流值的每一個(gè)來確定基準(zhǔn)電流值；將多個(gè)同時(shí)測量的電流值的每一個(gè)電流值標(biāo)準(zhǔn)化為針對相應(yīng)多個(gè)同時(shí)測量的電流值確定的基準(zhǔn)電流值；針對各個(gè)串確立比較值；以及通過將在代表時(shí)間段內(nèi)從各個(gè)串流入的電流的標(biāo)準(zhǔn)化電流值與針對各個(gè)串確立的比較值進(jìn)行比較，來分析標(biāo)準(zhǔn)化電流值的長期進(jìn)程。術(shù)語串表示串聯(lián)連接，其中設(shè)置了光伏系統(tǒng)的多個(gè)太陽能模塊。因此，在本發(fā)明公開的方法中，每個(gè)串可以是這種類型的多個(gè)太陽能模塊的串聯(lián)連接。然而，通常地，光伏系統(tǒng)的太陽能模塊的每行沒有以從太陽能模塊的每行流入的電流可被單獨(dú)檢測的這樣一種方式分別地連接到功率變換器，而是這種類型的太陽能模塊的多行被組合在一起并且通過一對總線連接至功率變換器。僅單獨(dú)檢測經(jīng)由這些總線流動(dòng)并且由并聯(lián)連接的多行太陽能模塊所生成的電流。因此，本說明書中的術(shù)語“串”尤其指定了多個(gè)串聯(lián)連接的太陽能模的并聯(lián)連接，其作為一個(gè)單元通過一對總線連接到功率變換器。如果單獨(dú)監(jiān)控流入功率變換器的串的電流，因?yàn)槎嘈刑柲苣K并聯(lián)連接，其每一行可被稱為串的子串，子串的故障僅由于串所生成的電流的局部下降就變?yōu)轱@而易見，串的尺寸取決于并聯(lián)連接的子串的數(shù)量。本發(fā)明尤其涉及多個(gè)方法，這些方法對于對于監(jiān)控串足夠靈敏，從而用于子串故障監(jiān)控，所述串包括多個(gè)子串，例如40個(gè)子串或更多個(gè)子
串O
背景技術(shù)：
從EP O 677 749A2中了解到對連接到功率變換器的光伏系統(tǒng)的多個(gè)串進(jìn)行監(jiān)控的方法。在這里，各個(gè)單串實(shí)際包括串聯(lián)連接的多個(gè)太陽能模塊；然而，也提及了太陽能模塊的其它并聯(lián)連接。針對每個(gè)串對從10:00到14:00點(diǎn)的時(shí)間段從各個(gè)串流入的電流的安培數(shù)進(jìn)行了平均。最高平均電流安培數(shù)被確立為基準(zhǔn)電流值。作為替代，提及了所有串的多個(gè)平均安培數(shù)的平均值被用作基準(zhǔn)電流值。然后將針對各個(gè)串確定的平均安培數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化(standardised)為基準(zhǔn)電流值。短期串故障在這里被識(shí)別是因?yàn)椋粯?biāo)準(zhǔn)化至基準(zhǔn)電流值的串的平均電流安培數(shù)例如僅為0.8(即80%)或更低。對于每個(gè)串，串的長期故障在這里被識(shí)別是因?yàn)?，存?chǔ)了被標(biāo)準(zhǔn)化為基準(zhǔn)電流值的初始平均電流安培數(shù)，并且將每天新發(fā)生的被標(biāo)準(zhǔn)化為相應(yīng)天的基準(zhǔn)電流值的平均電流安培數(shù)與此比較值進(jìn)行比較。如果觀察到大小為3-5%級別的降低，則其被解釋為表示相應(yīng)串的起始故障。
已經(jīng)證明了對多個(gè)串進(jìn)行監(jiān)控的公知方法沒有足夠的靈敏度來識(shí)別串的多個(gè)子串中僅一個(gè)子串的故障。例如，在當(dāng)前光伏系統(tǒng)中，40個(gè)子串被組合形成一個(gè)串，其通過一對總線連接到功率變換器。這種類型的串的子串發(fā)生故障意味著供應(yīng)的電流僅降低了
2.5%。因而，利用公知方法，甚至不能識(shí)別出這種類型的串的子串的整體故障。
因而，仍然需要對連接到功率變換器的光伏系統(tǒng)的多個(gè)串進(jìn)行監(jiān)控的方法，所述方法具有足夠高的靈敏度，使得即使在串的并聯(lián)連接的多個(gè)子串的僅僅一個(gè)子串發(fā)生故障的情況下也能做出響應(yīng)，而不趨向于錯(cuò)誤地假定(子)串故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種對連接到功率變換器的光伏系統(tǒng)的多個(gè)串進(jìn)行監(jiān)控的方法，該方法包括如下步驟測量從各個(gè)串流到所述功率變換器的電流的電流值；從多個(gè)同時(shí)測量的電流值的每一個(gè)來確定基準(zhǔn)電流值；將多個(gè)同時(shí)測量的電流值的每一個(gè)所述電流值標(biāo)準(zhǔn)化為針對相應(yīng)多個(gè)同時(shí)測量的電流值確定的所述基準(zhǔn)電流值；對所述各個(gè)串確立比較值；以及通過將在代表時(shí)間段內(nèi)從所述各個(gè)串(I)流入的電流的所述標(biāo)準(zhǔn)化電流值與針對所述各個(gè)串(I)確立的比較值進(jìn)行比較，來分析所述標(biāo)準(zhǔn)化電流值的長期進(jìn)程。在本方法中，所述分析步驟包括使用在所述代表時(shí)間段內(nèi)從所述各個(gè)串流入的所述標(biāo)準(zhǔn)化電流來更新針對所述各個(gè)串確立的比較值，使得在一個(gè)方向上從所述各個(gè)串的一個(gè)串流入的電流的所述標(biāo)準(zhǔn)化電流值的長期改變導(dǎo)致在相同方向上針對所述各個(gè)串的同一個(gè)串確立的所述比較值的改變；確定在所述代表時(shí)間段內(nèi)從所述各個(gè)串流入的電流的所述標(biāo)準(zhǔn)化電流值與所述更新比較值之間的差異；連續(xù)計(jì)算針對每個(gè)單串確定的差異的和；將對每個(gè)單串計(jì)算的和與相應(yīng)各個(gè)串的極限值進(jìn)行連續(xù)比較；以及如果針對各個(gè)串的每一個(gè)串計(jì)算的和超過所述相應(yīng)各個(gè)串的極限值，則表示相應(yīng)串發(fā)生故障。在更詳細(xì)的方案中，本發(fā)明涉及一種對連接到功率變換器的光伏系統(tǒng)的多個(gè)串進(jìn)行監(jiān)控的方法，該方法包括如下步驟測量從各個(gè)串流到所述功率變換器的電流的電流值;從多個(gè)同時(shí)測量的電流值的每一個(gè)來確定基準(zhǔn)電流值；將多個(gè)同時(shí)測量的電流值的每一個(gè)所述電流值標(biāo)準(zhǔn)化為針對相應(yīng)多個(gè)同時(shí)測量的電流值確定的基準(zhǔn)電流值；針對所述各個(gè)串確立比較值；以及通過將在代表時(shí)間段內(nèi)從所述各個(gè)串流入的電流的所述標(biāo)準(zhǔn)化電流值與針對所述各個(gè)串確立的所述比較值進(jìn)行比較，來分析所述標(biāo)準(zhǔn)化電流值的長期進(jìn)程。在本方法中，所述分析步驟包括使用在所述代表時(shí)間段內(nèi)從所述各個(gè)串流入的所述標(biāo)準(zhǔn)化電流來更新針對所述各個(gè)串確立的比較值，其中針對各個(gè)串的每一個(gè)的所述更新比較值為在先前代表時(shí)間段內(nèi)從所述各個(gè)串流入的電流的所述標(biāo)準(zhǔn)化電流值的加權(quán)平均值；確定在所述代表時(shí)間段內(nèi)從所述各個(gè)串流入的電流的所述標(biāo)準(zhǔn)化電流值與所述更新比較值之間的差異；針對所述各個(gè)串的一個(gè)串確定的每個(gè)差異被標(biāo)準(zhǔn)化為針對所述各個(gè)串的同一個(gè)串的更新比較值；連續(xù)計(jì)算針對所述各個(gè)串的每一個(gè)串確定的標(biāo)準(zhǔn)化差異的和，其中針對所述各個(gè)串的每一個(gè)串連續(xù)計(jì)算的和是針對所述各個(gè)串確定的所述差異的加權(quán)和，其中針對每個(gè)被加數(shù)，從針對所述各個(gè)串的每一個(gè)串連續(xù)計(jì)算的和進(jìn)行相減，以考慮所述測量電流值中的統(tǒng)計(jì)波動(dòng)；將針對所述各個(gè)串的每一個(gè)計(jì)算的和與所述相應(yīng)各個(gè)串的極限值進(jìn)行連續(xù)比較；并且如果針對所述各個(gè)串的每一個(gè)串計(jì)算的和超過所述相應(yīng)各個(gè)串的極限值，則表示相應(yīng)串發(fā)生故障。
對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，通過如下附圖和詳細(xì)描述的驗(yàn)證，本發(fā)明其它的特征和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見的。期望此處所有的這種附加特征和優(yōu)點(diǎn)包括在如權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。


參考如下附圖能夠更好的理解本發(fā)明，附圖中的部件不是必須按比例繪制，替代地，重點(diǎn)是對本發(fā)明的原理進(jìn)行清楚地說明。在附圖中，類似的附圖標(biāo)記表示多個(gè)附圖中相應(yīng)的部分。圖I是示出了由光伏系統(tǒng)的多個(gè)相應(yīng)子串構(gòu)成的多個(gè)串連接至將電能從光伏系統(tǒng)饋送到交流網(wǎng)絡(luò)的功率變換器的示意圖。圖2為本發(fā)明公開的方法的流程圖。圖3為在一天期間從6個(gè)串流入的電流的電流安培數(shù)的進(jìn)程的示意圖。圖4為在標(biāo)準(zhǔn)化之后根據(jù)圖3的電流安培數(shù)的進(jìn)程的示意圖。圖5為當(dāng)子串發(fā)生故障時(shí)在一天期間流動(dòng)的電流的電流安培數(shù)的進(jìn)程的示意圖。圖6為在標(biāo)準(zhǔn)化之后根據(jù)圖5的電流安培數(shù)的進(jìn)程的視圖。
具體實(shí)施例方式在本發(fā)明公開的方法中，從各個(gè)串流至功率變換器的電流的電流值為電流安培數(shù)或電流功率，并且在測量時(shí)刻或在測量時(shí)間段期間測量這些電流值(作為平均值或整數(shù)值)。由于流動(dòng)的電流的電流功率一般被確定為電流安培數(shù)的測量值和相關(guān)電壓的測量值的乘積，從而電流安培數(shù)情況的詳細(xì)描述也總是為電流功率情況的詳細(xì)描述。因而，考慮到將所觀察的電流安培數(shù)的變化與相關(guān)電壓相乘得到相應(yīng)電流功率，從而該方法的電流安培數(shù)情況的每個(gè)如下說明也應(yīng)用于該方法的電流功率情況。根據(jù)本發(fā)明公開的方法，測量從各個(gè)串流至功率變換器的電流的電流值，以監(jiān)控連接至功率變換器的光伏系統(tǒng)的多個(gè)串。優(yōu)選地，每個(gè)串的電流值被確定為數(shù)秒到數(shù)分種的測量周期時(shí)間段的電流安培數(shù)的平均值，這對于所有串都是相同的。接著，對于相同長度的如下測量時(shí)間段，以相同方式確定下一組電流值。通過這種方式，在一整天或另一代表時(shí)間段測量并且記錄電流值。之后，或仍然與該時(shí)間并行的，針對每個(gè)測量時(shí)間段，從各個(gè)串流入的電流的電流值來確定基準(zhǔn)電流值。如同從現(xiàn)有技術(shù)中了解的，這可能為所測量的電流值的最大值或平均值。然而，優(yōu)選將所測量的電流值的中間值用作基準(zhǔn)電流值。該基準(zhǔn)電流值被用于標(biāo)準(zhǔn)化從各個(gè)串流入的電流的測量電流值，優(yōu)選在相同測量時(shí)間段中，以等同地排除與所有串相關(guān)的影響，例如在進(jìn)一步評定電流值之前的不同照射。在較短測量時(shí)間段的情況下，也能夠使用在較早測量時(shí)間段針對標(biāo)準(zhǔn)化所確定的參考電流，來代替在相同測量時(shí)間段確定的參考電流。為了分析在代表時(shí)間段內(nèi)從各個(gè)串流入的電流的標(biāo)準(zhǔn)化電流值的長期進(jìn)程的目的，為了識(shí)別串的故障，即使其僅影響串的多個(gè)子串中的僅僅一個(gè)子串，在本發(fā)明公開的方法中首先確立比較值?；谥辽僖粋€(gè)代表時(shí)間段確立比較值。然而，優(yōu)選考慮多個(gè)代表時(shí)間段以補(bǔ)償單個(gè)事件和統(tǒng)計(jì)波動(dòng)。為此，觀察在多個(gè)代表時(shí)間段流動(dòng)的電流的標(biāo)準(zhǔn)化電流值，并且從這些標(biāo)準(zhǔn)化電流值中確立比較值。該比較值為相對電流，例如其相比于其他串的電流而典型從所觀察的串中流入。首先，對于每個(gè)代表時(shí)間段(例如一天、一天或多天的選擇部分)，從針對此代表時(shí)間段預(yù)先確定的標(biāo)準(zhǔn)化電流值確立代表電流值。這可能是標(biāo)準(zhǔn)化電流值的各個(gè)值的平均值，其這對代表時(shí)間段來確定。通過對在代表時(shí)間段流動(dòng)的電流的標(biāo)準(zhǔn)化電流值擬合為一函數(shù)，并且例如通過在代表時(shí)間段確定該函數(shù)的平均值或最大值，也可以確立代表電流值。然而，將這些標(biāo)準(zhǔn)化電流值的中間值用作代表電流值也是有利的和優(yōu)選的。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化電流值的中間值被用作代表時(shí)間段的代表電流值時(shí)，對各個(gè)串的標(biāo)準(zhǔn) 化電流值(僅包括代表時(shí)間段的部分時(shí)間段，不大于代表時(shí)間段的一半)的任何影響，實(shí)質(zhì)上保持而不對本發(fā)明公開的方法具有任何影響。反之，作為子串發(fā)生故障的結(jié)果的電流值下降變?yōu)閷χ虚g值尤其更清楚地顯而易見，即比代表時(shí)間段的平均值更清楚，只要這一下降在大于一半代表時(shí)間段具有影響。當(dāng)在多個(gè)代表時(shí)間段觀察這些代表電流值以針對各個(gè)串的每一個(gè)串確立比較值時(shí)，也能夠發(fā)生在代表電流中形成平均值或優(yōu)選確定中間值。在本發(fā)明公開的方法中，針對各個(gè)串確立的比較值不是恒定的，但是考慮到在其它代表時(shí)間段內(nèi)從各個(gè)串流入的電流的標(biāo)準(zhǔn)化電流值來更新這些比較值。因而，來自各個(gè)串的電流的相對電流值的長期變化導(dǎo)致針對這些比較值確立的比較值中的變化。因而，各個(gè)串的慢但是仍然過早的退化不能利用本發(fā)明公開的方法來識(shí)別。然而，通過本標(biāo)準(zhǔn)化電流值與初始確立的比較值的附加比較，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行補(bǔ)償。反之，即使在該串中數(shù)十個(gè)子串(例如40或更多個(gè)子串)并聯(lián)連接，針對各個(gè)串的比較值的更新也保證了此處公開的方法的相對于串的子串的短期故障的的靈敏性增加。此外，在本發(fā)明公開的方法中，其不僅一次檢查代表標(biāo)準(zhǔn)值是否從相關(guān)更新的比較值偏離了特定量并且接著也確定是否發(fā)生了故障，而是形成更新比較值與相應(yīng)最后代表時(shí)間段內(nèi)從各個(gè)串流入的電流的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化電流值之間的差異，并且對這些差異進(jìn)行求和。該和首先與可針對每個(gè)串單獨(dú)確立的極限值進(jìn)行比較，并且當(dāng)這些差異的和超過該極限值時(shí)，識(shí)別相應(yīng)串發(fā)生故障。在此應(yīng)注意，此和的被加數(shù)(smnmand)可不僅為正，例如最后代表時(shí)間段的值保持在電流更新比較值之后，但是也可以為負(fù)，例如最后代表值大于電流更新比較值。因此，差異的和不僅增加，而是也可以下降(再次)。此外，該和優(yōu)選不是這些差異的直接總和，而是在這些差異在加入到相應(yīng)在先和之前被加權(quán)，并且從和中進(jìn)行其它有規(guī)則的相減(deduction)，以補(bǔ)償統(tǒng)計(jì)效果，如同在下文中將要更詳細(xì)描述的。為了允許將各個(gè)串的差異的和與另一和直接比較并且與應(yīng)用于所有串的極限值直接比較，在每個(gè)情況下在計(jì)算這些和之前能夠?qū)⑦@些差異標(biāo)準(zhǔn)化為相關(guān)的更新比較值。如上所述，在本發(fā)明公開的方法中，優(yōu)選針對每個(gè)串增加的每個(gè)被加數(shù)(summand)所連續(xù)形成的和進(jìn)行相減，以考慮所測量的電流中的統(tǒng)計(jì)波動(dòng)。因此，這一相減可取決于標(biāo)準(zhǔn)化電流值的測量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。然而，相減也可以以固定預(yù)定值的方式來執(zhí)行。同樣已經(jīng)表示針對每個(gè)串連續(xù)計(jì)算的和不是所形成的差異的直接總和，而是考慮了權(quán)重因子。具體而言，如果電流值差異是正的，換言之電流值差異也表示從各個(gè)串流入的電流的電流值低于更新比較值，則相應(yīng)電流值差異的權(quán)重因子可隨著相應(yīng)先前確定的和而增加。結(jié)果，如果和在先前已經(jīng)達(dá)到某一值，則和隨著這種類型的正差異而快速增加。此外，這種類型的正差異的權(quán)重因子可以隨著大的正差異的頻率而增加。換言之，如果在最近，大的正差異已經(jīng)重復(fù)發(fā)生(表示串發(fā)生故障)，則在此之前發(fā)生的正差異比如果最近這種情況沒有發(fā)生得到更大權(quán)重。
然而，如果表示各個(gè)串既沒有發(fā)生故障的危險(xiǎn)不受故障影響，則此串的正差異的權(quán)重因子(已經(jīng)隨著大的正差異的頻率而增加)可以在將來再次降低。負(fù)差異的發(fā)生可被用作權(quán)重因子的降低的觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。還優(yōu)選考慮用在較早代表時(shí)間段內(nèi)從串流入的電流的標(biāo)準(zhǔn)化電流值的權(quán)重來計(jì)算每串的比較值。針對每串的更新比較值優(yōu)選為在特定數(shù)量的最后代表時(shí)間段的最后比較·值的加權(quán)平均值和代表電流值的中間值，該中間值的所有權(quán)重因子越小，表示相應(yīng)串受到故障的影響越清楚。換言之，如果不存在此類型的故障表示，則比較值應(yīng)僅通過更新進(jìn)行改變。因而，電流代表電流值的權(quán)重因子可以隨著與差異相關(guān)的增大和/或與和相關(guān)的增大和/或大的正差異的數(shù)量增大而降低。在本發(fā)明公開的方法中，為了檢測串的故障，優(yōu)選觀察作為代表時(shí)間段的整天或整天的相當(dāng)部分，例如中午附近的相等長度的時(shí)間段。此外，可以分析各個(gè)串的標(biāo)準(zhǔn)化電流值的日進(jìn)程。結(jié)果，例如，可以發(fā)現(xiàn)與一天中的時(shí)間相關(guān)的各個(gè)串的遮蔽，或在中午的最大熱負(fù)荷處可以識(shí)別出各個(gè)串的不好的通風(fēng)，從而抵消連接的功率損耗。遮蔽典型通過流動(dòng)的電流的標(biāo)準(zhǔn)化電流值的暫時(shí)降低變?yōu)轱@而易見的，這在晚上和早上頻繁發(fā)生。尤其是在正午和在最大照射時(shí)，串的不好通風(fēng)變?yōu)轱@而易見的。除了標(biāo)準(zhǔn)化電流值的分析之外，與一天的時(shí)間相關(guān)的遮蔽或各個(gè)串的不好的通風(fēng)也能被各個(gè)串兩端的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化電壓的估算所發(fā)現(xiàn)。本發(fā)明公開的方法基于測量電流的電流值，電流在光伏系統(tǒng)的操作期間從整個(gè)串流入。然而，本發(fā)明公開的方法足夠敏感，以在這些測量的電流值的幫助下識(shí)別即使串的大量子串中僅一個(gè)子串的故障。因而省掉了附接傳感器系統(tǒng)以監(jiān)控串的位置處的各個(gè)串的必要性。替代地，能夠在功率變換器的位置處執(zhí)行本發(fā)明公開的方法，所述功率變換器將電力從光伏系統(tǒng)饋送到交流網(wǎng)絡(luò)。具體而言，其能夠在現(xiàn)有裝置中實(shí)施，以測量各個(gè)串的電流的電流值并且針對軟件形式評價(jià)的測量電流值具有足夠大的存儲(chǔ)容量，以控制功率變換器。應(yīng)注意，可以使用標(biāo)準(zhǔn)化電流值和比較值的倒數(shù)值或這兩個(gè)值之間的差異的倒數(shù)值以進(jìn)行進(jìn)一步評估，而不偏離本發(fā)明的范圍，這是由于因?yàn)楸景l(fā)明公開的方法的標(biāo)準(zhǔn)化形成部分，從而使用倒值代替初始值將對本發(fā)明公開的方法的性能有小的差異乃至沒有差
巳現(xiàn)在更詳細(xì)地參考附圖，圖I示出了通過相應(yīng)連接裝置2的每一個(gè)使多個(gè)串I連接到功率變換器3，以將通過串I形成的光伏系統(tǒng)4的電能饋送到交流網(wǎng)絡(luò)9。每個(gè)串I包括彼此并聯(lián)連接的多個(gè)子串5。每個(gè)子串5又包括大量串聯(lián)連接的太陽能模塊6。串I的子串5的數(shù)量或太陽能模塊6的數(shù)量在此處均沒有被完全復(fù)制。相同情況也應(yīng)用于串I的數(shù)量。每個(gè)連接裝置2至少包括用于測量從各個(gè)串I流到功率變換器3的電流的電流安培數(shù)的測量裝置。在光伏系統(tǒng)4的操作期間，即在通過功率變換器3將電能饋送到交流網(wǎng)絡(luò)9的期間，相應(yīng)總線7和8之間的所有串I的輸出電壓(所有這些子串連接到相應(yīng)總線7和8)相同。因此，各個(gè)串I中包括的電能(被饋送到交流網(wǎng)絡(luò)9)完全反應(yīng)在從被連接裝置2所檢測的各個(gè)串I流入的電流的電流安培數(shù)中。圖2為根據(jù)圖I的串I的監(jiān)控方法的流程圖，其識(shí)別出在每串I中并聯(lián)連接的例如40個(gè)子串5中的即使僅一個(gè)子串5的故障。所有串I中的子串5的數(shù)量可以相同；然而，其也可以在串I之間改變。本方法自根據(jù)圖I的連接裝置2的測量電流值(例如是在10秒的測量時(shí)間段內(nèi)所測量的電流安培數(shù)的平均值)開始。對于10秒的這些測量時(shí)間段的每一個(gè)，從這些測量電流值確定參考電流。根據(jù)圖2，所有串的測量電流值的中間值用于該參考電流。使用該基準(zhǔn)電流值，從測量電流值計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化電流值是由于測量電流值被除以基準(zhǔn)電流值。在一整天期間針對所有的10秒測量時(shí)間段執(zhí)行此步驟。在每天結(jié)束時(shí)，對于每一串，確定該天的代表電流值。此處該代表電流值是標(biāo)準(zhǔn)化電流值的中間值。存儲(chǔ)所有串的這些代表電流值。從每個(gè)串多天存儲(chǔ)的代表電流值中確立每串的比較值，優(yōu)選以這些天的代表電流值的中間值的形式。僅在已經(jīng)以這種方式對所有串確立了比較值之后，在每天結(jié)束時(shí)進(jìn)行根據(jù)圖2的進(jìn)一步的方法步驟。在每種情況下串的比較值被更新為舊的更新比較值、對多個(gè)最后一天的存儲(chǔ)的代表電流值的中間值以及權(quán)重因子的函數(shù)fl。中間值的所有權(quán)重因子越低，更加已經(jīng)存在表示此串受到故障影響的事實(shí)。使用已經(jīng)更新的比較值或仍然使用舊的更新比較值，接著針對每串計(jì)算這些更新比較值和最后一天存儲(chǔ)的代表電流值之間的差異的和。在此步驟中，電流差異沒有作為直接被加數(shù)加入，而是具有被加數(shù)權(quán)重因子。此外，從每個(gè)被加數(shù)減去常數(shù)或減去取決于標(biāo)準(zhǔn)化電流的標(biāo)準(zhǔn)偏差的數(shù)。顯然，在負(fù)差異的情況下，即串的代表電流值高于其更新比較值的情況下，生成的被加數(shù)也是負(fù)的。在每種情況下，被加數(shù)權(quán)重因子是舊的被加數(shù)權(quán)重因子、更新的比較值、存儲(chǔ)的最后一天的代表電流值以及被減去的數(shù)的函數(shù)f3。這些被減去的數(shù)也是更新值，其為舊的被減去的數(shù)的函數(shù)f2且受到存儲(chǔ)的代表值、更新的比較值以及權(quán)重因子的影響。在確立串是否發(fā)生故障時(shí)，比較相應(yīng)串的電流和與極限值的是決定性的。超過極限值表示將報(bào)告一串故障。由于根據(jù)本發(fā)明公開的方法觀察所計(jì)算的每一串的和，代替僅相應(yīng)電流值和固定比較值之間的差異，本發(fā)明公開的方法在面對關(guān)于評價(jià)測量值的統(tǒng)計(jì)波動(dòng)和其它非特定影響時(shí)是魯棒的。因而，本發(fā)明公開的方法的靈敏性可被調(diào)節(jié)為非常高，而沒有錯(cuò)誤顯示串故障。具體而言，在數(shù)天的時(shí)間段中根據(jù)圖I的子串5的漸進(jìn)故障可被選擇性識(shí)別，即使該故障表示在此時(shí)間段整串I的電流的部分降低例如僅2. 5%或更低。圖3示出在每個(gè)情況下，在10秒的時(shí)間段中確定在一天期間針對六個(gè)串測量的電流安培數(shù)，其中確定了 4000個(gè)測量結(jié)果，即約4000個(gè)平均值。從圖3可以看出兩串的電流安培數(shù)在早上低于平均水平，這是由于這兩串此時(shí)被部分遮蔽。晚上在一串中產(chǎn)生類似效果O圖4表示在與圖3的同一天中，在10秒的每個(gè)測量時(shí)間段期間，被標(biāo)準(zhǔn)化為測量電流安培數(shù)的中間值的電流安培數(shù)。除了早晨(其中兩串的遮蔽甚至比圖3的遮蔽明顯)和晚上(其中此時(shí)能夠容易看到發(fā)生串的遮蔽)之外，各個(gè)串的相關(guān)電流實(shí)際具有恒定值。如果確定每個(gè)串的根據(jù)圖4的標(biāo)準(zhǔn)化電流安培數(shù)的中間值，則產(chǎn)生一天期間與所有部分遮蔽和其它臨時(shí)效果無關(guān)的代表電流值。圖5為與圖3相應(yīng)的視圖，示出了六個(gè)串(由于一個(gè)子串的故障從而這個(gè)子串僅供應(yīng)了降低的電壓)的測量電流安培數(shù)。根據(jù)圖6的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化電流安培數(shù)的描述示出了此子串明顯降低的值，其非?？焖俚貙?dǎo)致高的和并且據(jù)此導(dǎo)致超過在圖2中概略的該方法中的極限值?？梢詫Ρ景l(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例做出多個(gè)變化和修改，而沒有實(shí)質(zhì)偏離本發(fā)明的精神和范圍。所有的這種修改和變化期望此處包括在本發(fā)明的范圍中，如同所附權(quán)利要求所限定的。
附圖標(biāo)列表
I 串
2連接裝置
3功率變換器
4光伏系統(tǒng)
5.子串
6.太陽能模塊
7.總線
8.總線
9.交流網(wǎng)絡(luò)
權(quán)利要求
1.一種對連接到功率變換器(3)的光伏系統(tǒng)(4)的多個(gè)串(I)進(jìn)行監(jiān)控的方法，所述方法包括如下步驟 測量從各個(gè)串(I)流到所述功率變換器(3)的電流的電流值； 從多個(gè)同時(shí)測量的電流值的每一個(gè)來確定基準(zhǔn)電流值； 將多個(gè)同時(shí)測量的電流值的每一個(gè)的所述電流值標(biāo)準(zhǔn)化為針對相應(yīng)多個(gè)同時(shí)測量的電流值確定的所述基準(zhǔn)電流值； 針對所述各個(gè)串(I)確立比較值；以及 通過將在代表時(shí)間段內(nèi)從所述各個(gè)串(I)流入的電流的所述標(biāo)準(zhǔn)化電流值與針對所述各個(gè)串(I)確立的所述比較值進(jìn)行比較，來分析所述標(biāo)準(zhǔn)化電流值的長期進(jìn)程， 其中所述分析步驟包括 使用在所述代表時(shí)間段內(nèi)從所述各個(gè)串(I)流入的所述標(biāo)準(zhǔn)化電流來更新針對所述各個(gè)串(I)確立的所述比較值，使得在一個(gè)方向上從所述各個(gè)串(I)的一個(gè)串流入的電流的所述標(biāo)準(zhǔn)化電流值的長期改變導(dǎo)致在相同方向上針對所述各個(gè)串(I)的同一個(gè)串確立的所述比較值的改變； 確定在所述代表時(shí)間段內(nèi)從所述各個(gè)串(I)流入的電流的所述標(biāo)準(zhǔn)化電流值與所更新的比較值之間的差異； 連續(xù)計(jì)算針對各個(gè)串(I)的每一個(gè)串確定的差異的和； 將針對所述串(I)的每一個(gè)串計(jì)算的所述和與相應(yīng)各個(gè)串(I)的極限值進(jìn)行連續(xù)比較；以及 如果針對各個(gè)串(I)的每一個(gè)串計(jì)算的所述和超過所述相應(yīng)各個(gè)串(I)的所述極限值，則表示相應(yīng)串發(fā)生故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中在所述測量步驟中測量的所述電流值選自從所述各個(gè)串(I)流至所述功率變換器(3)的電流的電流安培數(shù)和電流功率。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中其電流值在所述測量步驟中被測量的所述電流選自測量時(shí)刻流動(dòng)的電流以及在測量時(shí)間段期間流動(dòng)的電流。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在對所述各個(gè)串(I)的一個(gè)串計(jì)算和之前，針對所述各個(gè)串(I)的該同一個(gè)串確定的每個(gè)差異被標(biāo)準(zhǔn)化為針對所述各個(gè)串(I)的該同一個(gè)串所更新的比較值。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中針對每個(gè)被加數(shù)，從所述各個(gè)串(I)的每一個(gè)串連續(xù)計(jì)算的和執(zhí)行相減，以考慮所測量電流值中的統(tǒng)計(jì)波動(dòng)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中針對所述各個(gè)串(I)的每一個(gè)串連續(xù)計(jì)算的所述和是針對所述各個(gè)串(I)確定的所述差異的加權(quán)和。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中正差異的權(quán)重因子隨著針對相應(yīng)各個(gè)串(I)預(yù)先計(jì)算的所述和而增加。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中正差異的權(quán)重因子隨著超過差異極限值的大的正差異發(fā)生頻率而增加。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中在發(fā)生負(fù)差異時(shí)，已經(jīng)隨著大的正差異發(fā)生頻率而增加的正差異的所述權(quán)重因子減小。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中針對各個(gè)串(I)的每一個(gè)串的所更新比較值是在先前代表時(shí)間段內(nèi)從所述各個(gè)串(I)流入的電流的所述標(biāo)準(zhǔn)化電流值的加權(quán)平均值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中針對新增加的標(biāo)準(zhǔn)化電流值的權(quán)重因子隨著如下值的至少一個(gè)的增加而減小針對相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化電流值確定的所述差異、針對相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化電流值計(jì)算的所述和、以及在多個(gè)代表時(shí)間段上擴(kuò)展的觀察時(shí)間段內(nèi)針對所述相應(yīng)各個(gè)串(I)確定的大的正差異的數(shù)量。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述代表時(shí)間段選自多個(gè)全天、多個(gè)全天的同一部分以及多個(gè)固定天數(shù)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括如下步驟分析所述各個(gè)串(I)的所述標(biāo)準(zhǔn)化電流值的日進(jìn)程。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括如下步驟在以與所述各個(gè)串(I)的所述標(biāo)準(zhǔn)化電流值的標(biāo)準(zhǔn)化相對應(yīng)的方式被標(biāo)準(zhǔn)化的所述各個(gè)串(I)中，分析電壓的所述日進(jìn)程。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中從以下值中選擇針對各個(gè)串(I)的每一個(gè)串和每一個(gè)代表時(shí)間段的所述基準(zhǔn)電流值在相應(yīng)代表時(shí)間段內(nèi)從所述各個(gè)串流入的電流的所述電流值的單個(gè)值；在直接位于所述相應(yīng)代表時(shí)間段之前的代表時(shí)間段內(nèi)從所述各個(gè)串流入的所述電流的所述電流值的單個(gè)值；在所述相應(yīng)代表時(shí)間段內(nèi)從所述各個(gè)串流入的所述電流的所述電流值的中間值；在直接位于所述相應(yīng)代表時(shí)間段之前的代表時(shí)間段內(nèi)從所述各個(gè)串流入的所述電流的所述電流值的中間值；在所述相應(yīng)代表時(shí)間段內(nèi)從所述各個(gè)串流入的所述電流的所述電流值的平均值；以及在直接位于所述相應(yīng)代表時(shí)間段之前的代表時(shí)間段內(nèi)從所述各個(gè)串流入的所述電流的所述電流值的平均值。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中針對各個(gè)串(I)的每一個(gè)串的所述比較值被確立為如下值之一在多個(gè)代表時(shí)間段內(nèi)流動(dòng)的多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化電流值的中間值；以及在多個(gè)代表時(shí)間段內(nèi)流動(dòng)的多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化電流值的平均值。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述功率變換器(3)的位置處執(zhí)行所述方法的所有步驟。
全文摘要
一種對連接到功率變換器(3)的光伏系統(tǒng)(4)的多個(gè)串(1)進(jìn)行監(jiān)控的方法，包括如下步驟測量從各個(gè)串(1)流到功率變換器(3)的電流的電流值；從多個(gè)同時(shí)測量的電流值的每一個(gè)來確定基準(zhǔn)電流值；將電流值標(biāo)準(zhǔn)化為針對相應(yīng)多個(gè)同時(shí)測量的電流值確定的基準(zhǔn)電流值；通過將在代表時(shí)間段內(nèi)從所述各個(gè)串(1)流入的電流的標(biāo)準(zhǔn)化電流值與針對所述各個(gè)串(1)確立的比較值進(jìn)行比較，來分析標(biāo)準(zhǔn)化電流值的長期進(jìn)程。該分析步驟包括使用標(biāo)準(zhǔn)化電流更新比較值，從而在一個(gè)方向上所述各個(gè)串(1)的一個(gè)串的標(biāo)準(zhǔn)化電流值的長期改變導(dǎo)致相同方向上針對所述各個(gè)串(1)的同一個(gè)串確立的比較值的改變；確定標(biāo)準(zhǔn)化電流值與更新比較值之間的差異；連續(xù)計(jì)算針對所述各個(gè)串(1)的每一個(gè)確定的差異的和；將該和與相應(yīng)各個(gè)串(1)的極限值進(jìn)行連續(xù)比較；如果該和超過極限值，則表示相應(yīng)串發(fā)生故障。
文檔編號(hào)G01R31/26GK102947718SQ201080039198
公開日2013年2月27日 申請日期2010年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月2日
發(fā)明者G·貝特恩沃特, J·克萊因, M·舍費(fèi)爾, J·菲舍爾, W·費(fèi)雷思, M·維克托 申請人:艾思瑪太陽能技術(shù)股份公司