專利名稱：用于監(jiān)控光伏系統(tǒng)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于監(jiān)控光伏系統(tǒng)以識別對設(shè)備的正確操作產(chǎn)生不利影響的諸如接觸故障之類的事件的裝置和方法。
背景技術(shù)：
在光伏系統(tǒng)中，由一個或多個光伏模塊形成的光伏發(fā)電機依靠光電轉(zhuǎn)換來提供電能。為了確保正確的操作，有必要監(jiān)控光伏系統(tǒng)，以便識別對設(shè)備的正確操作產(chǎn)生不利影響的事件的發(fā)生。舉例來說，這些事件可以是一光伏系統(tǒng)的一個或多個構(gòu)件被盜，一光伏系統(tǒng)的一個或多個構(gòu)件被破壞一光伏系統(tǒng)的一個或多個電連接的導(dǎo)電性變化(例如,接觸老化和/或接觸故障)，一一個或多個光伏模塊的效率下降(劣化)，一在光伏系統(tǒng)的安裝期間的安裝故障，例如，一個或多個構(gòu)件的錯誤連接，和/或一遮蔽，例如，光伏系統(tǒng)的一個或多個光伏模塊被遮蔽。以上能夠?qū)夥到y(tǒng)的正確操作產(chǎn)生不利影響的一系列事件并未聲明是完全的，而是實際上代表著能夠?qū)夥到y(tǒng)的正確操作產(chǎn)生不利影響的事件實例的選擇。例如，高電流能夠在光伏系統(tǒng)的操作期間發(fā)生，該高電流在某些情況下能夠由于與有缺陷的和/或損壞的構(gòu)件相互作用而導(dǎo)致相當大的功率損耗。這特別地涉及模塊彼此間的連接點的接觸及電力線路連接的接觸電阻。接觸故障尤其隨著有關(guān)電連接的接觸電阻的增加而變得明顯。DE 10 2006 052 295 B3描述了一種用于監(jiān)控光伏發(fā)電機的方法和電路布局，詳細說明了以信號輸入以及在光伏發(fā)電機和逆變器之間的測量進行發(fā)電機診斷的基本原理。該已知的方法對所稱合入的(incoupled)干擾信號敏感,這能夠?qū)λ匦璧臏y量的精確度產(chǎn)生負面影響。這樣的影響能夠由在功能上與光伏系統(tǒng)無關(guān)的外部構(gòu)件(例如，電磁輻射源)耦合到光伏系統(tǒng)之內(nèi)，或者可以由光伏系統(tǒng)自身的構(gòu)件(例如，逆變器)引起。

發(fā)明內(nèi)容
在該背景下，本發(fā)明提供了權(quán)利要求1所述的裝置以及權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)。用于監(jiān)控光伏系統(tǒng)的裝置包括用于將交流電壓測試信號耦合到光伏系統(tǒng)內(nèi)的內(nèi)向率禹合裝置(incoupled means),用于將與測試信號相關(guān)的響應(yīng)信號從光伏系統(tǒng)中f禹合出去的外向I禹合裝置(outcoupled means),以及用于識別對光伏系統(tǒng)的正確操作產(chǎn)生不利影響的事件的評價設(shè)備。該裝置的特征在于外向耦合裝置具有第一變壓器和第二變壓器，每個變壓器都具有各自的初級繞組，以及每個變壓器都具有與評價設(shè)備連接的各自的次級繞組，第一和第二變壓器的初級繞組被布置于光伏系統(tǒng)內(nèi)的發(fā)電機和逆變器之間的不同電力線路內(nèi)。
干擾影響以共同模式(推-推模式(push-push mode))施加于發(fā)電機和逆變器之間的不同線路上，然而由內(nèi)向耦合裝置引入的交流電壓測試信號以差分模式(推-拉模式(push-pull mode))施加于不同的線路上。測試信號和擾動干擾影響被不同布置的變壓器記錄兩次，但是，對于測試信號和干擾影響，在不同線路內(nèi)的相位關(guān)系因此是不同的。這使得有可能以簡單的方式從測試信號中分離出干擾影響，由此使得光伏系統(tǒng)的監(jiān)控對于干擾影響較不敏感。根據(jù)一種有利的優(yōu)化方案，第一和第二變壓器的次級繞組反向串聯(lián)連接，并且共同連接到評價設(shè)備。測試信號的響應(yīng)信號按照這種方式來添加，這能夠以簡單的形式來實現(xiàn)，然而相反地，干擾影響相互抵消或者至少被減小。根據(jù)另一種有利的優(yōu)化方案，第一和第二變壓器的次級繞組分別連接至評價設(shè)備，并且評價設(shè)備以模擬或數(shù)字的方式結(jié)合來自第一變壓器的和來自第二變壓器的響應(yīng)信號。這同樣會導(dǎo)致其中干擾影響與測試信號相比被減小的響應(yīng)信號的結(jié)合。這些優(yōu)化方案的一個優(yōu)點是信號處理和/或預(yù)處理能夠在響應(yīng)信號的結(jié)合之前執(zhí)行。根據(jù)另一種有利的優(yōu)化方案，該裝置被集成于逆變器之內(nèi)，由此使該裝置在沒有另加較大的復(fù)雜性的情況下被插入光伏系統(tǒng)之內(nèi)。用于監(jiān)控光伏系統(tǒng)以識別對光伏系統(tǒng)的正確操作產(chǎn)生不利影響的事件(例如，接觸故障)的方法具有下列方法步驟。交流電壓測試信號被輸入光伏系統(tǒng)之內(nèi)，并且與測試信號相關(guān)的響應(yīng)信號從在光伏系統(tǒng)內(nèi)的發(fā)電機與逆變器之間的不同電力線路中耦合出來。所耦合出的響應(yīng)信號被結(jié)合，以形成聯(lián)合響應(yīng)信號，以便減少任何干擾信號分量，并且光伏系統(tǒng)通過對聯(lián)合響應(yīng)信號的評價來監(jiān)控。以上結(jié)合該裝置所說明的優(yōu)點同樣適用于該方法。根據(jù)一種有利的優(yōu)化方案，輸入信號的頻率是變化的。根據(jù)另一種有利的優(yōu)化方案，響應(yīng)信號的評價可以具有下列方法步驟響應(yīng)信號的放大，特別是通過非反相放大器，響應(yīng)信號的濾波，特別是通過高通濾波器，響應(yīng)信號的濾波，特別是通過RC低通濾波器，以及響應(yīng)信號的整流。與測試信號相比，這些措施獲得了對干擾影響特別好的抑制。在描述優(yōu)選的示例性實施例之前，應(yīng)當指出，許多優(yōu)選的優(yōu)化方案同樣在下文中進行詳細的描述，但是，本發(fā)明并不限制于這些優(yōu)化方案，而可以在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)根據(jù)要求變化。特別地，諸如“頂部”、“底部”、“前面”或“后面”不應(yīng)理解為限制性的，而是僅涉及分別描述的布局。而且，在解釋個體構(gòu)件時，這些在原則上對于多種形式都是可行的，除非有相反的說明。而且，保護范圍同樣涵蓋所述布局和方法的功能逆轉(zhuǎn)(例如，反向運動等)，以及等效的形式。


本發(fā)明將在下文參照附圖更詳細地描述，在附圖中圖1示出了一種光伏系統(tǒng)的示意圖，類似于電路圖；圖2示出了第二光伏系統(tǒng)的示意圖，類似于電路圖；圖3示出了第三光伏系統(tǒng)的示意圖，類似于電路圖；圖4a示出了在電導(dǎo)體的感應(yīng)的磁場內(nèi)的線圈的示意圖，用于解釋本發(fā)明的細節(jié)；圖4b示出了在圖4a中的圖示的電等效電路的實例；以及
圖5示出了流程圖，用于說明本發(fā)明的方法過程。
具體實施例方式圖1不出了待監(jiān)控的光伏系統(tǒng)I。該光伏系統(tǒng)I具有光伏發(fā)電機2,該光伏發(fā)電機2進而包括沒有示出的多個(例如，兩個)光伏模塊。光伏發(fā)電機2的正的直流電壓輸出通過電力線路4連接到逆變器3的正的直流電壓輸入。光伏系統(tǒng)2的負的直流電壓輸出通過電力線路5連接到逆變器3的負的直流電壓輸入。線路4、5被認為是從光伏發(fā)電機2連續(xù)通向逆變器3的，不管在該線路內(nèi)是否包含電感。逆變器3被設(shè)計用于轉(zhuǎn)換由光伏發(fā)電機2產(chǎn)生的電能，使得它能夠被饋入電網(wǎng)系統(tǒng)，例如，饋入公共供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)6。為了這個目的，逆變器3通過電力線路7、8連接到供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)6。圖中還示出了逆變器的等效電容9。該電容9的操作方法將在后面更詳細地解釋。而且，光伏系統(tǒng)I具有包括測試信號發(fā)生器的信號發(fā)生器30，該測試信號發(fā)生器具有例如數(shù)據(jù)信號處理器，用于產(chǎn)生頻率可變的或變化的適合的測試信號。以這種方式產(chǎn)生的測試信號通過功率部分(放大器、驅(qū)動器)來放大——對應(yīng)于光伏系統(tǒng)I的要求——并且通過內(nèi)向耦合裝置20 (例如，變壓器)輸入光伏系統(tǒng)I的直流電路之內(nèi)。形式為變壓器的內(nèi)向耦合裝置為了該目的具有初級繞組201和次級繞組202。初級繞組201與信號發(fā)生器30連接。次級繞組202包含于光伏系統(tǒng)I的直流電路內(nèi)，并且在電力線路5上的電流流過它。在這種情況下，內(nèi)向耦合裝置20被設(shè)計，使得EMC特性(與電磁兼容性相關(guān)的特性)和光伏系統(tǒng)I的性能不受影響，或者所受影響盡可能小。舉例來說，當內(nèi)向耦合裝置20的形式為變壓器時，該變壓器是為了這種目的而設(shè)計的，使得它即使在大的直流電流流過其次級繞組202時(例如，在白天)也不進入飽和狀態(tài)。光伏系統(tǒng)I具有外向耦合裝置40，以便使光伏系統(tǒng)2的信號響應(yīng)向外耦合到輸入測試信號。外向耦合裝置40包括具有初級繞組411和次級繞組412的第一變壓器410，以及具有初級繞組421和次級繞組422的第二變壓器420。第一變壓器410的初級繞組411在本例中包含于線路4內(nèi)，而第二變壓器420的次級繞組421包含于光伏發(fā)電機2與逆變器3之間的線路5內(nèi)。變壓器410、420每個都可以具有芯(core)，在該芯周圍使初級繞組和次級繞組411、412、421、422在芯周圍繞過。作為選擇，還有可能將例如在板上的導(dǎo)體軌道用作初級繞組411或421，將布置于板上的導(dǎo)體軌道的感應(yīng)的磁區(qū)內(nèi)的線圈用作各個次級繞組412或422。從這個意義上說，會經(jīng)由感應(yīng)交互作用產(chǎn)生信號輸出的任何布局都能夠被認為是變壓器。流過電力線路4和5的交變電流在次級繞組412和422內(nèi)感生出交流電壓，該交流電壓的大小與在電力線路4、5內(nèi)流過的交變電流成比例。次級繞組412和422反向串聯(lián)連接。電阻器430與包括次級繞組412和422的串聯(lián)電路并聯(lián)連接。在電阻器430兩側(cè)的電壓被傳遞給評價設(shè)備50。同樣有可能以與借助于電阻器的方式不同的方式(例如,借助于信號的有效積分(active integration))將次級繞組412的輸出信號傳遞到評價設(shè)備50。所示的電路布局確保了對信號響應(yīng)的評價的有效保護，使其免受來自共模干擾的任何影響。共模干擾意指例如在光伏發(fā)電機2和逆變器3之間的連接線路(在本例中為線路4和5)上的電容性輸入的干擾電壓和電流，該影響以相同的相位角以及以相同的電流方向在兩個線路4、5上傳播。這種干擾可以由光伏系統(tǒng)I自身或者由其構(gòu)件(例如，由逆變器3)引起。這樣的干擾同樣有可能從外部輸入到光伏系統(tǒng)I之內(nèi)。換言之，例如被電容性地輸入光伏系統(tǒng)I之內(nèi)的干擾導(dǎo)致在線路4內(nèi)沿著從光伏發(fā)電機2到逆變器3的方向的干擾電流，該干擾電流在圖1中由實線箭頭表示，其被示出于第一變壓器410的次級繞組412之下。相同的干擾同樣導(dǎo)致在線路5內(nèi)從光伏發(fā)電機2到逆變器4的干擾電流，該干擾電流再次由實線箭頭示出(被示出于第二變壓器420的次級繞組422之上)。所選的反相串聯(lián)連接產(chǎn)生相互抵消的電壓，只要它們具有相同的大小并且是同相的。以此方式，所輸入的共模干擾得到了有效抑制，和/或至少被顯著減小。但是，相反地，通過內(nèi)向I禹合裝置20輸入的測試信號在I禹合出的信號內(nèi)產(chǎn)生反相信號分量。如果從第一變壓器410輸出的測試信號的信號分量在即時記錄中被同樣地排列，如由第一變壓器410下方的實線箭頭指示，則從第二變壓器420輸出的信號分量按相反的方向排列，如同圖1中在第二變壓器420上方的虛線箭頭所表示。這些反相信號分量被添加到電阻器430上。與輸入共模干擾相比，由測試信號產(chǎn)生的信號分量甚至同樣被放大兩倍。如果包括內(nèi)向耦合裝置20的次級繞組202、光伏發(fā)電機2、線路4、5和逆變器3的電路純粹在交流電壓條件下考慮，則用于外向耦合裝置40的所選電路的另一優(yōu)點會變得很清楚。當從交流電壓的角度來考慮時，次級繞組202能夠被認為是交流電壓源，而光伏發(fā)電機2能夠由頻率相關(guān)的阻抗Z(f)表示。產(chǎn)生如下交變電流流過線路5，流過逆變器3，以精確流過逆變器等效電容9，流過線路4，流過光伏發(fā)電機2以及經(jīng)由線路5回到次級繞組202。由次級繞組202的“電壓源”指示的這個交變電流不僅取決于次級繞組202自身的參數(shù)，而且還顯著取決于光伏發(fā)電機2的阻抗Z (f)，并且因此代表著對測試信號(借助于次級繞組202饋入)的刺激的信號響應(yīng)。以上所描述的交變電流在次級繞組412和422內(nèi)感生出反相交流電壓，這些反相交流電壓在所選擇的串聯(lián)電路的情況下被相加。如果還規(guī)定在逆變器3關(guān)閉時(例如，在夜間，或者在對光伏發(fā)電機2的輸入輻射不足時)也監(jiān)控光伏系統(tǒng)1，則在這種情況下，逆變器等效電容9閉合交流電路。即使逆變器3與光伏系統(tǒng)I完全斷開，交變電流能夠因而經(jīng)由逆變器等效電容9流過，并且能夠監(jiān)控光伏系統(tǒng)I。若需要，逆變器等效電容9能夠被設(shè)計為可切換的，使得它能夠僅在逆變器3的電容(未示出)不可用時切換為有效的。對于在評價設(shè)備50的輸入處的信號的信號預(yù)處理，評價設(shè)備50尤其可以具有未詳細示出的已知構(gòu)件，例如，可能有效的高通濾波器、低通濾波器、可控放大器和整流器。預(yù)處理在此能夠在被傳遞到圖中未示出的構(gòu)件(例如，到上級控制設(shè)備)用于進一步處理之前執(zhí)行。由電壓表10在光伏發(fā)電機2上檢測出的電壓同樣能夠在該處理期間處理。因此創(chuàng)建出圖5所示的方法的優(yōu)化方案，該優(yōu)化方案具有以下步驟一將交流電壓測試信號耦合到光伏系統(tǒng)(I)內(nèi)(步驟SI)；
—將與測試信號相關(guān)的響應(yīng)信號從在光伏系統(tǒng)(I)內(nèi)的發(fā)電機(2)和逆變器(3)之間的不同電力線路(4、5)中耦合出去(步驟S2)；一使所輸出的響應(yīng)信號結(jié)合以形成聯(lián)合響應(yīng)信號，以便減小任何干擾信號分量(步驟S3);以及一通過對聯(lián)合響應(yīng)信號的評價來監(jiān)控光伏系統(tǒng)(I)(步驟S4)。特別地，在步驟S4中，光伏系統(tǒng)的接觸通過對響應(yīng)信號的評價來監(jiān)控。例如，這允許借助于測試信號來識別出有故障的接觸，不必斷開光伏系統(tǒng)的電連接，該測試信號被輸入光伏系統(tǒng)的電元件，并且以響應(yīng)信號的形式再次從其中耦合出來。為了該目的，例如，光伏系統(tǒng)在某一時間段內(nèi)的行為被記錄下來，并且以沒有任何故障的“正常操作”為特征的適合的參數(shù)被存儲。在該過程中，除了步驟S3外，測試信號的頻率可以是變化的，從而同樣使得有可能將測試信號與干擾信號區(qū)分開。所確定的參數(shù)的差異指示出可能的故障狀態(tài)。舉例來說，一個這種類型的參數(shù)可以是系統(tǒng)的阻抗行為。圖2再次示出了待監(jiān)控的光伏系統(tǒng)1，該光伏系統(tǒng)I基本上對應(yīng)于圖1所示的光伏系統(tǒng)。在這些及所有更多的附圖中，相同的參考符號指示相同的元件，或者具有與圖1中的元件的作用相同的元件。與圖1所示的光伏系統(tǒng)相比，光伏發(fā)電機2在本例中被分成具有多個光伏模塊的兩個分組2a和2b。分組2a、2b每個都可以具有例如能夠串聯(lián)連接的以及能夠各自形成所謂的串的多個光伏模塊。另外，分組的數(shù)量并不限制于兩個。例如，一個光伏發(fā)電機2可以具有多個分組，這些分組的形式是按不同方式連接的多個光伏模塊的串和/或功能單元。光伏模塊2a和2b的分組經(jīng)由線路4和5與逆變器3并聯(lián)連接。每個分組具有它自己相關(guān)的外向耦合裝置40a、40b。一般地，在圖2中，指示符a或b與參考符號一起使用指出了與光伏模塊2a和2b的相應(yīng)分組的關(guān)聯(lián)性。僅提供一次的(也就是說，不單獨用于每個分組的)元件沒有此類指示符。與分組2a和2b分別關(guān)聯(lián)的外向耦合裝置40a和40b按照與圖1所示的示例性實施例的外向耦合裝置40相應(yīng)的方式來設(shè)計。在本例中，外向耦合裝置40a、40b與光伏模塊2a和2b的各個分組直接連接。并聯(lián)連接僅從外向耦合裝置40a、40b向下游進行(從光伏模塊的角度來看)。代表著對應(yīng)分組對信號發(fā)生器30的測試信號的刺激的信息響應(yīng)的電壓在電阻器430a和430b兩側(cè)按照已經(jīng)結(jié)合圖1所示的光伏系統(tǒng)描述過的方式降低。該電壓被傳遞給相應(yīng)的評價裝置50a、50b，在此該電壓被預(yù)處理并被進一步處理，如同已經(jīng)描述的那樣。如同同樣已經(jīng)說明的，由電壓表IOa或IOb在光伏模塊2a和2b的各個分組上測得的電壓也在進一步的處理中使用。與外向耦合裝置相比，在該示例性的實施例中只有一個內(nèi)向耦合裝置20。在此，內(nèi)向耦合裝置20經(jīng)由電容器203連接到光伏設(shè)備I。另外，阻塞電感204和205被提供以便使逆變器3與其他系統(tǒng)構(gòu)件取消耦合。在本例中，逆變器等效電容9 (參見圖1)從具有電感輸入的實施例中省略掉，因為電路沒有經(jīng)由逆變器來閉合。圖2所示的示例性實施例的一個具體特征是分離的外向耦合裝置40a和40b被提供給光伏模塊2a、2b的每個分組(也就是說，如圖所示，給每個串)。與分組關(guān)聯(lián)的各個外向耦合裝置40a和40b的操作方法對應(yīng)于所描述的外向耦合裝置40的操作方法(如圖1所示)。這允許在光伏系統(tǒng)中的光伏模塊2a、2b的每個分組被分開地監(jiān)控。當發(fā)現(xiàn)具有不良影響的事件(例如，接觸中斷)時，這能夠與一個具體的串直接關(guān)聯(lián)。這有利地簡化了故障追蹤。而且，分離的評價裝置50a和50b與光伏模塊2a、2b的每個分組以及每個外向耦合裝置40a、40b關(guān)聯(lián)。同樣可行的是使評價裝置(未示出)裝備多路復(fù)用設(shè)備(未示出)，對于每種情形中的一個時間段，該多路復(fù)用設(shè)備都將由外向耦合裝置40a和40b記錄的信號傳遞到該單一評價設(shè)備。圖3再次示出了待監(jiān)控的光伏系統(tǒng)I。如同圖1中的示例性實施例的情形那樣，在本例中的光伏發(fā)電機2再次僅包含具有多個光伏模塊的一個分組。但是，與具有多個單獨控制的分組的圖2類似的實施例同樣是可行的。在圖3所示的示例性實施例中，所耦合出的信號被分開地記錄并評價，也就是說無需由串聯(lián)連接的次級繞組412和422 (以及，412a、422a和412b、422b)執(zhí)行加法或減法，如同在以上所描述的兩個示例性實施例中那樣(參見圖1和圖2)。取而代之的是，次級繞組412和422的兩個輸出線路分別地設(shè)置有并聯(lián)連接的電阻器413、423，并且與評價設(shè)備50內(nèi)分離的評價單元510、520連接。最后，兩個耦合出的信號然后按照模擬或數(shù)字的方式鏈接于評價設(shè)備50中的處理單元530內(nèi)。換言之，在圖1和2所示的示例性實施例中借助于外向耦合裝置40、40a、40b內(nèi)的所選電路變體來實現(xiàn)共模抑制(也就是說，對共模干擾的抑制)，而在現(xiàn)在正描述的示例性實施例中通過在評價單元50內(nèi)添加電壓元件來實現(xiàn)共模抑制。圖4a示出了線圈60在電線路61 (例如，未示出的在板上的導(dǎo)體軌道)的感應(yīng)的磁區(qū)內(nèi)的示意性布局。線圈60和電力線路61沒有相互電流連接。線圈60可以通過適合的裝置(未示出)保持于板上。當交變電流62i(t)流過導(dǎo)體61時，這在線圈60內(nèi)感生出交流電壓63Uind (t)，該交流電壓與交變電流i⑴的變化成比例。圖4b示出了圖4a所示的布局的電等效電路。該圖示出了用于產(chǎn)生電壓Uind (t)的理想電壓源601。該圖還示出了線圈的線圈電感602和損耗電容603。“實”線圈60與并聯(lián)電阻器64的連接產(chǎn)生了低通濾波器。所產(chǎn)生的輸出信號65Uqut代表在特定頻率范圍內(nèi)的電壓Uind(t)的積分，并且在該頻率范圍(參見圖4a)內(nèi)與電流i(t)成比例。這允許對信號響應(yīng)執(zhí)行電流測量，這是以上所描述的外向耦合裝置所需的。舉例來說，已經(jīng)以這種方式輸出的信號(例如，輸出信號65Uqut)能夠通過下列步驟預(yù)處理一使用具有例如增益系數(shù)為6的非反相放大器來放大響應(yīng)信號，一使用高通濾波器(例如，使用具有IOOkHz的截止頻率以及增益為25的四階高通濾波器)對響應(yīng)信號濾波，一使用RC低通濾波器(例如，使用具有2.1MHz的截止頻率的RC低通濾波器)對響應(yīng)信號濾波；以及一使用例如半波整流器對響應(yīng)信號整流。當然，在以上針對信號預(yù)處理進行描述的步驟中的約束須與各種環(huán)境相匹配，例如，與從逆變器中輻射出的干擾譜等相匹配。本發(fā)明并不限制于所描述的示例性實施例，并且能夠以眾多的方式來修改。特別地，有可能結(jié)合實現(xiàn)與所提及的特征不同的所述特征。本發(fā)明同樣能夠應(yīng)用于個體光伏模塊，在這種情況下，具有多個光伏電池的個體光伏模塊能夠分成(電池單元)分組。然后，本發(fā)明同樣能夠應(yīng)用于這些分組。無電抗電阻器同樣能夠被用作用于測量電流的外向耦合裝置(所謂“分路”)。當然，然后需要相關(guān)的電路元件的任何可能必要的匹配。參考標記列表I光伏系統(tǒng)
2光伏發(fā)電機3逆變器4、5線路6供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)7、8 線路9逆變器等效電容10電壓表20內(nèi)向耦合裝置201初級繞組202次級繞組203電容器204、205 阻塞電感30信號發(fā)生器40外向耦合裝置410第一變壓器411初級繞組412次級繞組413第一電阻器420第二變壓器421初級繞組422次級繞組423第二電阻器430電阻器50評價設(shè)備510第一評價單元520第二評價單元530處理單元60線圈601理想電壓源602線圈電感
603損耗電容61線路62交變電流 63交流電壓
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)控光伏系統(tǒng)(I)的裝置，包括一內(nèi)向耦合裝置(20)，用于將交流電壓測試信號耦合到所述光伏系統(tǒng)(I)內(nèi)，一外向耦合裝置(40)，用于將與所述測試信號相關(guān)的響應(yīng)信號從所述光伏系統(tǒng)(I)耦合出去，以及一與所述外向耦合裝置(40)連接的評價設(shè)備(50)，用于識別對所述光伏系統(tǒng)(I)的正確操作產(chǎn)生不利影響的事件，其特征在于所述外向耦合裝置(40)具有第一變壓器(410)和第二變壓器(420)，每個變壓器都具有各自的初級繞組(411、421)，并且每個變壓器都具有與所述評價設(shè)備(50)連接的各自的次級繞組(412、422)，所述第一和第二變壓器(410、420)的所述初級繞組(411、421)被布置在所述光伏系統(tǒng)(I)的發(fā)電機(2)和逆變器(3)之間的不同的電力線路(4、5)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一和第二變壓器(410、420)的所述次級繞組(412、422)反向串聯(lián)連接，并且共同連接至所述評價設(shè)備(50)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一和第二變壓器(410、420)的所述次級繞組(412、422)被分開地連接到所述評價設(shè)備(50)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述評價設(shè)備(50)以模擬的方式結(jié)合來自所述第一變壓器(410 )和來自所述第二變壓器(420 )的響應(yīng)信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述評價設(shè)備(50)以數(shù)字的方式結(jié)合來自所述第一變壓器(410 )和來自所述第二變壓器(420 )的響應(yīng)信號。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述光伏系統(tǒng)(I)具有多個并聯(lián)連接的發(fā)電機(2a、2b)，所述并聯(lián)連接的發(fā)電機(2a、2b)各自具有與它們相關(guān)的它們自己的外向I禹合裝置(40a、40b)。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述測試信號的頻率是可變的。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于所述裝置被集成于所述逆變器(3)內(nèi)。
9.一種用于監(jiān)控光伏系統(tǒng)(I)的方法，用以識別對所述光伏系統(tǒng)(I)的正確操作產(chǎn)生不利影響的事件例如接觸故障，包括下列方法步驟一將交流電壓測試信號耦合到所述光伏系統(tǒng)(I)內(nèi)(步驟Si)；一將與所述測試信號相關(guān)的響應(yīng)信號從在所述光伏系統(tǒng)(I)內(nèi)的發(fā)電機(2)和逆變器(3)之間的不同電力線路(4、5)中耦合出去(步驟S2)；一將所耦合出去的響應(yīng)信號結(jié)合以形成聯(lián)合響應(yīng)信號，以便減小任何干擾信號分量 (步驟S3);以及一通過對所述聯(lián)合響應(yīng)信號的評價來監(jiān)控所述光伏系統(tǒng)(I)(步驟S4)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述輸入測試信號的頻率是可變的。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中對所述方法步驟的約束與所述光伏系統(tǒng) (I)相匹配，尤其是與所述光伏系統(tǒng)(I)內(nèi)的所述逆變器(3)的干擾信號的光譜相匹配。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11之一所述的方法，其中所述響應(yīng)信號借助于兩個變壓器 (410,420)以電感方式耦合出去。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12之一所述的方法，其中所述測試信號以電感方式或電容方式來輸入。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13之一所述的方法，其中對所接收的響應(yīng)信號和/或?qū)λ雎?lián)合響應(yīng)信號的評價具有下列方法步驟一放大所述響應(yīng)信號，一對所述響應(yīng)信號濾波，以及一對所述響應(yīng)號整流。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中對所接收的響應(yīng)信號和/或?qū)λ雎?lián)合響應(yīng)信號的評價具有下列方法步驟一通過非反相放大器來放大所述響應(yīng)信號，一通過高通濾波器來對所述響應(yīng)信號濾波，一通過RC低通濾波器來對所述響應(yīng)信號濾波，以及一通過半波整流器對所述響應(yīng)信號整流。
全文摘要
用于監(jiān)控光伏系統(tǒng)(1)的裝置，包括用于將交流電壓測試信號耦合到光伏系統(tǒng)(1)之內(nèi)的內(nèi)向耦合裝置(20)，用于將與測試信號相關(guān)的響應(yīng)信號從光伏系統(tǒng)(1)中耦合出去，以及與外向耦合裝置連接用于識別對光伏系統(tǒng)的正確操作產(chǎn)生不利影響的事件的評價設(shè)備(50)。該裝置的特征在于外向耦合裝置(40)具有第一變壓器(410)和第二變壓器(420)，每個變壓器都具有各自的初級繞組(411、421)，并且每個變壓器都具有與評價設(shè)備(50)連接的各自的次級繞組(412、422)，第一和第二變壓器(410、420)的初級繞組(411、421)被布置在光伏系統(tǒng)(1)內(nèi)的發(fā)電機(2)與逆變器(3)之間的不同的電力線路(4、5)內(nèi)。本發(fā)明還涉及用于監(jiān)控光伏系統(tǒng)(1)的相應(yīng)方法。
文檔編號G01R31/26GK103003707SQ201180035290
公開日2013年3月27日 申請日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者M·卡拉圖徹維利, S·比尼克, H·貝倫茨, M·霍普夫 申請人:Sma太陽能技術(shù)股份公司