專利名稱：用于太陽能電池組件串的電子式斷路器及保護方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能光伏發(fā)電技術(shù)、低壓電器技術(shù)，特別涉及一種用于太陽能電池組件串的斷路器及保護方法，可以廣泛的應(yīng)用于各類使用太陽能組件的可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在全球氣候變暖，生態(tài)環(huán)境的惡化以及常規(guī)能源資源短缺的緊迫形勢下，以各類太陽能組件為核心構(gòu)建的可再生能源發(fā) 電技術(shù)得到快速發(fā)展和應(yīng)用。但是在投產(chǎn)的太陽能電站中，常有太陽能組件串直流系統(tǒng)的電氣故障及導(dǎo)致的火災(zāi)發(fā)生。原有的太陽能組件保護設(shè)備和防反存在缺陷和不足，原因之一在于不能確定短路和拉電弧等故障而切斷組串電路，造成電纜、設(shè)備或組件損壞，降低了太陽能資源的利用率，產(chǎn)生了嚴重的經(jīng)濟損失，影響了太陽能跟蹤系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提供了一種用于太陽能電池組件串的電子式斷路器及保護方法，可以快速判斷太陽能電池組串反接、短路、過壓等故障，有效切斷太陽能電池組串電路，保護組件和電纜、防止電弧而引起火災(zāi)的發(fā)生，另外有手動分合閘功能、遙控斷路功能。一種用于太陽能電池組件串的電子式斷路器，包括主觸點、自由脫扣器、分勵脫扣器、線圈驅(qū)動、故障判別單元、電壓測量與調(diào)理單元、電流測量與調(diào)理單元、手動脫扣器、和手動合閘器，所述電壓測量與調(diào)理單元、電流測量與調(diào)理單元分別與所述故障判別單元相連，所述故障判別單元還與線圈驅(qū)動連接；所述線圈驅(qū)動還與分勵脫扣器連接；所述分勵脫扣器、手動脫扣器、手動合閘器分別與自由脫扣器連接；所述自由脫扣器與主觸點連接。一種用于太陽能電池組件串的斷路器的保護方法，所述分勵脫扣器、手動脫扣器、手動合閘器通過自由脫扣器動作而切斷主觸點，電流測量與調(diào)理單元將拾取組串電流信號送入信號故障判別單元，電壓測量與調(diào)理單元將拾取組串電壓信號送入信號故障判別單元，當太陽能電池組件串電路發(fā)生短路時，在故障判別單元判定過電流信號X電阻常數(shù)+電壓常數(shù) < 電壓信號關(guān)系成立，命令線圈驅(qū)動單元動作驅(qū)動分勵脫扣器，分勵脫扣器觸發(fā)自由脫扣器動作而切斷主觸點，當太陽能電池組件串正負極反接，或出現(xiàn)逆向電流時，在故障判別單元判定組件串電壓信號、電流信號方向反向，命令線圈驅(qū)動單元動作驅(qū)動分勵脫扣器，分勵脫扣器觸發(fā)自由脫扣器動作而切斷主觸點，當太陽能電池組件串電壓超出正常范圍時，在故障判別單元判定太陽能電池組件串電壓信號超過上限值，命令線圈驅(qū)動單元動作驅(qū)動分勵脫扣器，分勵脫扣器觸發(fā)自由脫扣器動作而切斷主觸點。用于太陽能電池組件串的電子式斷路器保護方法，當太陽能電池組件串正負極反接到電路構(gòu)成回路時或太陽能電池組件串流過逆向電流時，在故障判別單元判定太陽能電池組件串電壓信號、電流信號方向反向，故障判別單元命令線圈驅(qū)動動作驅(qū)動分勵脫扣器，分勵脫扣器觸發(fā)自由脫扣器動作而切斷主觸點。
用于太陽能電池組件串的電子式斷路器保護方法，當太陽能電池組件串電壓超出正常范圍時，在故障判別單元判定太陽能電池組件串電壓信號超過上限值，故障判別單元命令線圈驅(qū)動單元動作驅(qū)動分勵脫扣器，分勵脫扣器觸發(fā)自由脫扣器動作而切斷主觸點。用于太陽能電池組件串的電子式斷路器保護方法，當太陽能電池組件串進行安裝或檢修時，使用手動脫扣器觸發(fā)自由脫扣器動作而切斷主觸點；使用手動合閘器，觸發(fā)自由脫扣器動作而閉合主觸點，進而達到保護太陽能組件串和操作人員安全的目的。用于太陽能電池組件串的電子式斷路器，使用遙控分閘功能，通過控制線遠程控制分勵脫扣器動作，進而觸發(fā)自由脫扣器動作而切斷主觸點，實現(xiàn)遠程控制斷路器分斷的功能。
本發(fā)明的有益成果是在于通過測量太陽能電池組件串電壓電流信號進行故障判斷和分合閘控制，實現(xiàn)太陽能電池組件串短路等故障保護，本發(fā)明保護方法在太陽能組件串電路發(fā)生短路故障時，通過測量太陽能組串工作點(電壓、電流)判定“電流信號X電阻常數(shù)+電壓常數(shù) < 電壓信號”關(guān)系成立，觸發(fā)切斷主觸點而保護太陽能組件串。本發(fā)明實現(xiàn)太陽能電池組件串故障保護，并考慮安裝要求，增強了太陽能發(fā)電的安全性和可靠性。并考慮安裝要求，增強了太陽能發(fā)電的安全性和可靠性。


圖I是本發(fā)明的系統(tǒng)原理框圖。圖2是本發(fā)明的斷路器對太陽能組件串保護范圍圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的實質(zhì)特征和有益效果更易于理解，以下結(jié)合實例及附圖對其進行詳細說明。圖I示出了本發(fā)明的一種用于太陽能電池組件串的電子式斷路器的原理流程圖。如圖所示，本發(fā)明的斷路器包括主觸點I、自由脫扣器2、分勵脫扣器3、線圈驅(qū)動單元4、故障判別單元5、電壓測量與調(diào)理單元6、電流測量與調(diào)理單元7、手動脫扣器8、和手動合閘器
9。電壓測量與調(diào)理單元6、電流測量與調(diào)理單元7分別與所述故障判別單元5相連，故障判別單元5還與線圈驅(qū)動4連接；線圈驅(qū)動4還與分勵脫扣器3連接；分勵脫扣器3、手動脫扣器8、手動合閘器9分別與自由脫扣器2連接；自由脫扣器2與主觸點I連接。太陽能電池組件串與斷路器串接，電流測量與調(diào)理單元7將拾取組串電流信號并送入信號故障判別單元5，電壓測量與調(diào)理單元6將拾取組串電壓信號并送入信號故障判別單元5。當太陽能組件串電路發(fā)生短路故障，如圖2所示太陽能組件串工作點進入短路保護區(qū)，在故障判別單元5判定電流信號X電阻常數(shù)+電壓常數(shù) < 電壓信號關(guān)系成立，命令線圈驅(qū)動單元4動作驅(qū)動分勵脫扣器3，分勵脫扣器3觸發(fā)自由脫扣器動2作而切斷主觸點I。當太陽能組件串的正負極反接到電路構(gòu)成回路時或太陽能組件串流過逆向電流時，如圖2所示太陽能組件串工作點進入反接保護區(qū)，在故障判別單元5判定組件串電壓信號、電流信號方向反向，命令線圈驅(qū)動單元4動作驅(qū)動分勵脫扣器3，分勵脫扣器3觸發(fā)自由脫扣器2動作而切斷主觸點I。
當太陽能電池組件電壓超出正常范圍時，如圖2所示太陽能組件串工作點進入過電壓保護區(qū)，在故障判別單元5判定組件串電壓信號超過上限值，命令線圈驅(qū)動單元4動作驅(qū)動分勵脫扣器3，分勵脫扣器3觸發(fā)自由脫扣器2動作而切斷主觸點I。當太陽能組件 串進行安裝或檢修時，可以使用手動脫扣器8觸發(fā)自由脫扣器2動作而切斷主觸點I ;可以使用手動合閘器9，觸發(fā)自由脫扣器2動作而閉合主觸點I。進而達到保護太陽能組件串和操作人員安全的目的。進一步地，本發(fā)明的一種用于太陽能電池組件串的斷路器可以使用遙控分閘功能。可以通過控制線遠程控制分勵脫扣器3動作，進而觸發(fā)自由脫扣器2動作而切斷主觸點1，實現(xiàn)遠程控制斷路器分斷的功能。
權(quán)利要求
1.一種用于太陽能電池組件串的電子式斷路器，其特征在于包括主觸點(I)、自由脫扣器(2)、分勵脫扣器(3)、線圈驅(qū)動(4)、故障判別單元(5)、電壓測量與調(diào)理單元(6)、電流測量與調(diào)理單元(7)、手動脫扣器(8)、和手動合閘器(9)，所述電壓測量與調(diào)理單元(6)、電流測量與調(diào)理單元(7)分別與所述故障判別單元(5)相連，所述故障判別單元(5)還與線圈驅(qū)動(4)連接；所述線圈驅(qū)動(4)還與分勵脫扣器(3)連接；所述分勵脫扣器(3)、手動脫扣器(8)、手動合閘器(9)分別與自由脫扣器(2)連接；所述自由脫扣器(2)與主觸點(I)連接。
2.一種用于太陽能電池組件串的電子式斷路器保護方法，其特征在于所述分勵脫扣器(3)、手動脫扣器(8)、手動合閘器(9)通過自由脫扣器(2)動作而切斷主觸點(1)，電流測量與調(diào)理單元(7)將拾取太陽能電池組件串電流信號并送入信號故障判別單元(5)，電壓測量與調(diào)理單元(6)將拾取太陽能電池組件串電壓信號并送入信號故障判別單元(5)，當太陽能電池組件串電路發(fā)生短路故障，在故障判別單元(5)判定電流信號X電阻常數(shù)+電壓常數(shù) < 電壓信號關(guān)系成立，命令線圈驅(qū)動單元(4)動作驅(qū)動分勵脫扣器(3)，分勵脫扣器(3)觸發(fā)自由脫扣器(2)動作而切斷主觸點(I)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于太陽能電池組件串的電子式斷路器保護方法，其特征在于當太陽能電池組件串的正負極反接到電路構(gòu)成回路時，或當太陽能電池組件串流過逆向電流時，在故障判別單元(5)判定太陽能電池組件串電壓信號、電流信號方向反向，故障判別單元(5)命令線圈驅(qū)動(4)動作驅(qū)動分勵脫扣器(3)，分勵脫扣器(3)觸發(fā)自由脫扣器(2)動作而切斷主觸點(I)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于太陽能電池組件串的電子式斷路器保護方法，其特征在于當太陽能電池組件串電壓超出正常范圍時，在故障判別單元(5)判定太陽能電池組件串電壓信號超過上限值，故障判別單元(5)命令線圈驅(qū)動單元(4)動作驅(qū)動分勵脫扣器(3)，分勵脫扣器(3)觸發(fā)自由脫扣器(2)動作而切斷主觸點(I)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于太陽能電池組件串的電子式斷路器保護方法，其特征在于當太陽能電池組件串進行安裝或檢修時，使用手動脫扣器(8)觸發(fā)自由脫扣器(2)動作而切斷主觸點(I);使用手動合閘器(9)，觸發(fā)自由脫扣器(2)動作而閉合主觸點(1)，進 而達到保護太陽能組件串和操作人員安全的目的。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于太陽能電池組件串的電子式斷路器，其特征在于使用遙控分閘功能，通過控制線遠程控制分勵脫扣器(3)動作，進而觸發(fā)自由脫扣器(2)動作而切斷主觸點(1)，實現(xiàn)遠程控制斷路器分斷的功能。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于太陽能電池組件串的電子式斷路器及保護方法，包括主觸點(1)、自由脫扣器(2)、分勵脫扣器(3)、線圈驅(qū)動(4)、故障判別單元(5)、電壓測量與調(diào)理單元(6)、電流測量與調(diào)理單元(7)、手動脫扣器(8)、和手動合閘器(9)，所述電壓測量與調(diào)理單元(6)、電流測量與調(diào)理單元(7)分別與所述故障判別單元(5)相連，所述故障判別單元(5)還與線圈驅(qū)動(4)連接；所述線圈驅(qū)動(4)還與分勵脫扣器(3)連接；所述分勵脫扣器(3)、手動脫扣器(8)、手動合閘器(9)分別與自由脫扣器(2)連接；所述自由脫扣器(2)與主觸點(1)連接，本發(fā)明可以快速判斷太陽能電池組串短路、反接、過電壓等故障，有效切斷太陽能電池組串電路，保護組件和電纜、防止電弧而引起火災(zāi)的發(fā)生，另外有手動分合閘功能、遙控斷路器分閘功能。
文檔編號H01H83/00GK102789932SQ201110132028
公開日2012年11月21日 申請日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者劉小寶, 史君海, 徐永邦, 沈恂如, 鄧霞, 陳海盟 申請人:中環(huán)光伏系統(tǒng)有限公司