本發(fā)明涉及一種具有備用逆變器(Backup Inverter)的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng),特別是一種易于啟用備用逆變器的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng),該太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)具有N個(gè)太陽(yáng)能板、N個(gè)逆變器及至少一備用逆變器,當(dāng)各逆變器正常運(yùn)作時(shí),各太陽(yáng)能板供電至各逆變器;當(dāng)?shù)赬個(gè)逆變器故障時(shí),第X個(gè)太陽(yáng)能板供電至該備用逆變器。
背景技術(shù):
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現(xiàn)有技術(shù)(一)如美國(guó)公告第US8004117號(hào)專利,所公開的技術(shù)是:每一個(gè)太陽(yáng)能板(101)可以連接一個(gè)獨(dú)立且單獨(dú)使用的交流電模塊(109),每一個(gè)交流電模塊(109)具有一逆變器(114)。惟,現(xiàn)有技術(shù)(一)不具有啟用備用逆變器的功能,當(dāng)任一逆變器(114)發(fā)生故障時(shí),中斷發(fā)電的時(shí)間較長(zhǎng)。再者,現(xiàn)有技術(shù)(一)不適用于大型的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng),因?yàn)榇笮湍孀兤鱾淦返倪\(yùn)輸不易,且大型逆變器備品需要多人搬運(yùn),需要較高的運(yùn)輸成本及較多的維修人力。
現(xiàn)有技術(shù)(二)如美國(guó)公告第US8994218號(hào)專利,所公開的技術(shù)是:復(fù)數(shù)太陽(yáng)能板(11-16)連接在一主備用迷你逆變器(Master redundant Mini-Inverter 100),復(fù)數(shù)太陽(yáng)能板(21-26)連接在一離網(wǎng)備用迷你逆變器(off-grid redundant Mini-Inverter 102)。惟,現(xiàn)有技術(shù)(二)是運(yùn)用在離網(wǎng)(off-grid)及迷你逆變器(Mini-Inverter)的領(lǐng)域,而不是運(yùn)用在連接公用電網(wǎng)(Utility Grid)及一般逆變器的領(lǐng)域。因此,現(xiàn)有技術(shù)(二)不適用于大型的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng),亦不能解決更換大型逆變器備品的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
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對(duì)于以上現(xiàn)有技術(shù)的缺陷及改進(jìn)的需求,本發(fā)明目的在于,提供一種具有備用逆變器的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)包括復(fù)數(shù)控制箱、復(fù)數(shù)太陽(yáng)能板、復(fù)數(shù)逆變器、至少一備用逆變器、至少一AC(Alternating Current)接線箱及資料收集器(Data Logger);各控制箱具有一開關(guān)組,各太陽(yáng)能板與各逆變器電性連接于各控制箱,該備用逆變器并聯(lián)于各控制箱,該備用逆變器與復(fù)數(shù)逆變器并聯(lián)于該AC接線箱,該數(shù)據(jù)收集器通訊連接復(fù)數(shù) 控制箱、復(fù)數(shù)逆變器及該備用逆變器;當(dāng)各逆變器正常運(yùn)作時(shí),各開關(guān)組切換至主通路,各太陽(yáng)能板經(jīng)由各DC輸入介面與各DC主輸出介面供電至各逆變器;當(dāng)?shù)赬個(gè)逆變器故障時(shí),第X個(gè)開關(guān)組切換至備用通路,第X個(gè)太陽(yáng)能板經(jīng)由第X個(gè)DC輸入介面與第X個(gè)DC備用輸出介面供電至該備用逆變器。
對(duì)于以上現(xiàn)有技術(shù)的缺陷及改進(jìn)的需求,本發(fā)明另一目的在于,提供一種具有備用逆變器的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)包括一控制箱、復(fù)數(shù)太陽(yáng)能板、復(fù)數(shù)逆變器、至少一備用逆變器及至少一AC接線箱;該控制箱具有復(fù)數(shù)輸入端子、復(fù)數(shù)輸出端子及至少一備用端子,各太陽(yáng)能板以一輸入線纜連接各輸入端子,各逆變器以一輸出線纜連接各輸出端子,該備用逆變器以一備用線纜連接該備用端子;至少一AC接線箱,該備用逆變器與復(fù)數(shù)逆變器并聯(lián)于該AC接線箱;其中各輸入端子電性連接于各輸出端子,當(dāng)各逆變器正常運(yùn)作時(shí),各輸入線纜與各輸出線纜形成主通路,各太陽(yáng)能板經(jīng)由各輸出端子供電至各逆變器;當(dāng)?shù)赬個(gè)逆變器故障時(shí),第X個(gè)輸出線纜以人工方式變更連接該備用端子,第X個(gè)輸出線纜與該備用線纜形成備用通路,第X個(gè)太陽(yáng)能板經(jīng)由該備用端子供電至該備用逆變器。
本發(fā)明所具有的有益效果(一)在于,本發(fā)明系統(tǒng)可以節(jié)省更換逆變器備品的時(shí)間且減少發(fā)電中斷的時(shí)間,因此,可以提高實(shí)際發(fā)電的時(shí)間而改善發(fā)電效益。
本發(fā)明所具有的有益效果(二)在于,本發(fā)明系統(tǒng)在故障時(shí)仍持續(xù)發(fā)電,因此,本發(fā)明系統(tǒng)可以依照人力排班進(jìn)行維修,且本發(fā)明系統(tǒng)的案場(chǎng)可以分布在較廣的區(qū)域。
本發(fā)明所具有的有益效果(三)在于,本發(fā)明系統(tǒng)在故障時(shí)有充裕的時(shí)間等待維修,因此,業(yè)者可以規(guī)劃每一工作日的維修路徑,大幅降低運(yùn)輸逆變器的成本,適用于大型的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng),以解決更換大型逆變器備品的問題。
本發(fā)明的特征、技術(shù)手段、具體功能、以及具體的實(shí)施例,繼以圖式、圖號(hào)詳細(xì)說(shuō)明如后。
附圖說(shuō)明:
圖1是本發(fā)明較佳實(shí)施例的立體示意圖。
圖2是本發(fā)明較佳實(shí)施例正常運(yùn)作的功能方塊圖。
圖3是本發(fā)明較佳實(shí)施例啟用備用逆變器的功能方塊圖。
圖4是本發(fā)明較佳實(shí)施例與現(xiàn)有系統(tǒng)的時(shí)間軸圖表。
圖5是本發(fā)明系統(tǒng)的操作流程圖。
圖6是本發(fā)明系統(tǒng)故障訊息的示意圖。
圖7是本發(fā)明系統(tǒng)的另一操作流程圖。
圖8是本發(fā)明第二實(shí)施例正常運(yùn)作的功能方塊圖。
圖9是本發(fā)明第二實(shí)施例啟用備用逆變器的功能方塊圖。
圖10是本發(fā)明第三實(shí)施例的立體示意圖。
圖11是本發(fā)明第三實(shí)施例正常運(yùn)作的功能方塊圖。
圖12是本發(fā)明第三實(shí)施例啟用備用逆變器的功能方塊圖。
圖13是本發(fā)明第四實(shí)施例正常運(yùn)作的功能方塊圖。
圖14是本發(fā)明第四實(shí)施例啟用備用逆變器的功能方塊圖。
圖15是本發(fā)明第五實(shí)施例的立體示意圖。
圖16是本發(fā)明第五實(shí)施例正常運(yùn)作的功能方塊圖。
圖17是本發(fā)明第五實(shí)施例啟用備用逆變器的功能方塊圖。
具體實(shí)施方式:
請(qǐng)參閱圖1至圖3所示,在較佳實(shí)施例中,本發(fā)明系統(tǒng)包括復(fù)數(shù)控制箱101-10N、復(fù)數(shù)太陽(yáng)能板21-2N、復(fù)數(shù)逆變器31-3N、至少一備用逆變器3R、至少一AC(Alternating Current)接線箱40、資料收集器(Data Logger)50及復(fù)數(shù)開關(guān)組61-6N;復(fù)數(shù)開關(guān)組61-6N各別設(shè)置于復(fù)數(shù)控制箱101-10N內(nèi),各太陽(yáng)能板21-2N電性連接于各控制箱101-10N的一DC(Direct Current)輸入介面12,各逆變器31-3N電性連接于各控制箱101-10N的一DC主輸出介面13,備用逆變器3R并聯(lián)于各控制箱101-10N的一DC備用輸出介面15,備用逆變器3R與復(fù)數(shù)逆變器31-3N并聯(lián)于AC接線箱40,AC接線箱40可連接至公用電網(wǎng)(Utility Grid)41,數(shù)據(jù)收集器50(例如但不限于RS485數(shù)據(jù)收集器)通訊連接復(fù)數(shù)控制箱101-10N、復(fù)數(shù)逆變器31-3N及備用逆變器3R;其中各控制箱101-10N具有一處理器14(例如:Microcontroller Unit;MCU),當(dāng)各逆變器31-3N正常運(yùn)作時(shí),各處理器14可控制各開關(guān)組61-6N切換至主通路(初始狀態(tài)如圖2所示),各太陽(yáng)能板21-2N經(jīng)由各DC輸入介面12與各DC主輸出介面13供電至各逆變器31-3N;若第1個(gè)逆變器31故障時(shí),則第1個(gè)控制箱101的處理器14可控制第1個(gè)開關(guān)組61切換至備用通路(備用狀態(tài)如圖3所示),第1個(gè)太陽(yáng)能板21經(jīng)由第1個(gè)控制箱101的DC輸入介面12與第1個(gè)控制箱101的DC備用輸出介面15供電至備用逆變器3R,藉以減少第1個(gè)太陽(yáng)能板21中斷發(fā)電的 時(shí)間。以此類推,若第N個(gè)逆變器3N故障時(shí),則第N個(gè)控制箱10N的處理器14可控制第N個(gè)開關(guān)組6N切換至備用通路(備用狀態(tài)),第N個(gè)太陽(yáng)能板2N經(jīng)由第N個(gè)控制箱10N的DC輸入介面12與第N個(gè)控制箱10N的DC備用輸出介面15供電至備用逆變器3R,藉以減少第N個(gè)太陽(yáng)能板2N中斷發(fā)電的時(shí)間。
列舉說(shuō)明各開關(guān)組61-6N的實(shí)施方式如后:各開關(guān)組61-6N具有兩組接點(diǎn),第一組接點(diǎn)為接點(diǎn)a、接點(diǎn)b及接點(diǎn)c,第二組接點(diǎn)為接點(diǎn)d、接點(diǎn)e及接點(diǎn)f,當(dāng)各開關(guān)組61-6N切換至主通路時(shí),各接點(diǎn)a電性連接于各接點(diǎn)b,使各太陽(yáng)能板21-2N的正極可連接各逆變器31-3N的正極,各接點(diǎn)d電性連接于各接點(diǎn)e,使各太陽(yáng)能板21-2N的負(fù)極可連接各逆變器31-3N的負(fù)極;當(dāng)?shù)?個(gè)開關(guān)組61切換至備用通路時(shí),第1個(gè)開關(guān)組的接點(diǎn)a電性連接于第1個(gè)開關(guān)組的接點(diǎn)c,使第1個(gè)太陽(yáng)能板21的正極可連接備用逆變器3R的正極,第1個(gè)開關(guān)組的接點(diǎn)d電性連接于第1個(gè)開關(guān)組的接點(diǎn)f,使第1個(gè)太陽(yáng)能板21的負(fù)極可連接備用逆變器3R的負(fù)極(如圖3所示);其中各接點(diǎn)a經(jīng)由各DC輸入介面12連接各太陽(yáng)能板21-2N的正極,各接點(diǎn)b經(jīng)由各DC主輸出介面13連接各逆變器31-3N的正極,各接點(diǎn)c經(jīng)由各DC備用輸出介面15并聯(lián)備用逆變器3R的正極,各接點(diǎn)d經(jīng)由各DC輸入介面12連接各太陽(yáng)能板21-2N的負(fù)極,各接點(diǎn)e經(jīng)由各DC主輸出介面13連接各逆變器31-3N的負(fù)極,各接點(diǎn)f經(jīng)由各DC備用輸出介面15并聯(lián)備用逆變器3R的負(fù)極,各處理器14與各開關(guān)組61-6N中間設(shè)有一驅(qū)動(dòng)器16,各處理器14電性連接各驅(qū)動(dòng)器16,各驅(qū)動(dòng)器16電性連接各開關(guān)組61-6N,藉以控制各開關(guān)組61-6N。
列舉說(shuō)明數(shù)據(jù)收集器50的通訊連接方式如后:數(shù)據(jù)收集器50具有第一通訊端口51,數(shù)據(jù)收集器50藉由第一通訊端口51可依序串接第1個(gè)逆變器31、第1個(gè)控制箱101、第2個(gè)逆變器32、第2個(gè)控制箱102、第N個(gè)逆變器3N、第N個(gè)控制箱10N及備用逆變器3R。
請(qǐng)參閱圖4所示,在習(xí)知系統(tǒng)的時(shí)間軸圖表71中,中斷發(fā)電的時(shí)間等于進(jìn)行維修的時(shí)間,而習(xí)知的維修需要花費(fèi)較多時(shí)間,因此,大幅減少實(shí)際發(fā)電的時(shí)間。在本發(fā)明系統(tǒng)的時(shí)間軸圖表72中,本發(fā)明系統(tǒng)易于啟用備用逆變器,中斷發(fā)電的時(shí)間等于切換通路的時(shí)間,中斷發(fā)電的時(shí)間極少,因此,大幅提高實(shí)際發(fā)電的時(shí)間。再者,本發(fā)明系統(tǒng)在故障時(shí)仍持續(xù)發(fā)電,因此,本發(fā)明系統(tǒng)可以依照人力排班進(jìn)行維修,且本發(fā)明系統(tǒng)的案場(chǎng)可以分布在較廣的區(qū)域。此外,本發(fā)明系統(tǒng)在故障時(shí)有充裕的時(shí)間等待維修,因此,業(yè)者可以規(guī)劃每一工作日的維修路徑,以降低運(yùn)輸逆變器的成本。
請(qǐng)參閱圖5、圖6及圖1所示,本發(fā)明系統(tǒng)的操作流程包括:步驟S1,數(shù)據(jù)收集器50與各逆變器31-3N的控制箱101-10N尋址,接續(xù)下一步驟;步驟S2,數(shù)據(jù)收集器50收集各逆變器31-3N的使用狀態(tài),接續(xù)下一步驟;步驟S3,資料收集器50判斷第X個(gè)逆變器發(fā)生故障,若判斷為是,則執(zhí)行下一步驟,若判斷為否,則返回步驟S2;步驟S4,數(shù)據(jù)收集器50經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)55發(fā)送故障訊息給系統(tǒng)管理端(圖未出示),例如:一電子郵件56或一簡(jiǎn)訊;其中故障訊息的內(nèi)容57可選自案場(chǎng)、逆變器群組、逆變器名稱、逆變器編號(hào)、線別、事件時(shí)間、類別、狀態(tài)、錯(cuò)誤碼或錯(cuò)誤訊息。再者,本發(fā)明系統(tǒng)的操作流程可包括步驟S5,該系統(tǒng)管理端可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)55發(fā)送切換命令給數(shù)據(jù)收集器50,以控制第X個(gè)逆變器的控制箱切換連接至備用逆變器3R。
請(qǐng)參閱圖7及圖1所示,本發(fā)明系統(tǒng)的操作流程包括:步驟S1,數(shù)據(jù)收集器50與各逆變器31-3N的控制箱101-10N尋址,接續(xù)下一步驟;步驟S2a,各控制箱101-10N定期尋問所對(duì)應(yīng)的各逆變器31-3N是否發(fā)生故障;步驟S3a,第X個(gè)控制箱判斷第X個(gè)逆變器發(fā)生故障,若判斷為是,則執(zhí)行下一步驟,若判斷為否,則返回步驟S2a;步驟S4a,第X個(gè)控制箱切換連接至備用逆變器3R。再者,本發(fā)明系統(tǒng)的操作流程可包括步驟S5a,第X個(gè)控制箱通知其它控制箱不可再執(zhí)行切換,例如:在通訊協(xié)議中具有一狀態(tài)區(qū)域(顯示主通路/備用通路),藉以通知其它控制箱。
請(qǐng)參閱圖8、圖9及圖1所示,本發(fā)明系統(tǒng)的第二實(shí)施例與較佳實(shí)施例大致相同,兩者的差異處僅在于:各開關(guān)組61-6N具有兩組接點(diǎn),第一組接點(diǎn)為接點(diǎn)a、接點(diǎn)b、接點(diǎn)g及接點(diǎn)h,第二組接點(diǎn)為接點(diǎn)d、接點(diǎn)e、接點(diǎn)i及接點(diǎn)j,當(dāng)各逆變器31-3N正常運(yùn)作時(shí),各控制箱101-10N的處理器14可控制各開關(guān)組61-6N切換至主通路(初始狀態(tài)如圖8所示),各接點(diǎn)a電性連接于各接點(diǎn)b,使各太陽(yáng)能板21-2N的正極可連接各逆變器31-3N的正極,各接點(diǎn)g電性連接于各接點(diǎn)h,使各太陽(yáng)能板21-2N的負(fù)極可連接各逆變器31-3N的負(fù)極,各太陽(yáng)能板21-2N經(jīng)由各DC輸入介面12與各DC主輸出介面13供電至各逆變器31-3N;當(dāng)?shù)?個(gè)逆變器31故障時(shí),第1個(gè)控制箱101的處理器14可控制第1個(gè)開關(guān)組61切換至備用通路(備用狀態(tài)如圖9所示),第1個(gè)開關(guān)組61的接點(diǎn)d電性連接于第1個(gè)開關(guān)組61的接點(diǎn)e,使第1個(gè)太陽(yáng)能板21的正極可連接備用逆變器3R的正極,第1個(gè)開關(guān)組61的接點(diǎn)i電性連接于第1個(gè)開關(guān)組61的接點(diǎn)j,使第1個(gè)太陽(yáng)能板21的負(fù)極可連接備用逆變器3R的負(fù)極,第1個(gè)太陽(yáng)能板21經(jīng)由第1個(gè)DC輸入介面12與第1個(gè)DC備用輸出介面15供電至備用逆變器3R。
列舉說(shuō)明第二實(shí)施例的各開關(guān)組61-6N的實(shí)施方式如后:各接點(diǎn)a并聯(lián)各接點(diǎn)d,各接點(diǎn)a與各接點(diǎn)d經(jīng)由各DC輸入介面12連接各太陽(yáng)能板21-2N的正極,各接點(diǎn)b經(jīng)由各DC主輸出介面13連接各逆變器31-3N的正極,各接點(diǎn)e經(jīng)由各DC備用輸出介面15并聯(lián)備用逆變器3R的正極,各接點(diǎn)g并聯(lián)各接點(diǎn)i,各接點(diǎn)g與各接點(diǎn)i經(jīng)由各DC輸入介面12連接各太陽(yáng)能板21-2N的負(fù)極,各接點(diǎn)h經(jīng)由各DC主輸出介面13連接各逆變器31-3N的負(fù)極,各接點(diǎn)j經(jīng)由各DC備用輸出介面15并聯(lián)備用逆變器3R的負(fù)極,各處理器14與各開關(guān)組61-6N中間設(shè)有一驅(qū)動(dòng)器16,各處理器14電性連接各驅(qū)動(dòng)器16,各驅(qū)動(dòng)器16電性連接各開關(guān)組61-6N,藉以控制各開關(guān)組61-6N。
請(qǐng)參閱圖10至圖12所示,本發(fā)明系統(tǒng)的第三實(shí)施例與較佳實(shí)施例大致相同,兩者的差異處僅在于:數(shù)據(jù)收集器50的第一通訊51端口依序串接復(fù)數(shù)逆變器31-3N及備用逆變器3R,資料收集器50的第二通訊端口52依序串接復(fù)數(shù)控制箱101-10N;當(dāng)各逆變器31-3N正常運(yùn)作時(shí),各處理器14可控制各開關(guān)組61-6N切換至主通路(初始狀態(tài)如圖11所示);若第1個(gè)逆變器31故障時(shí),則第1個(gè)控制箱101的處理器14可控制第1個(gè)開關(guān)組61切換至備用通路(備用狀態(tài)如圖12所示),以此類推;其中各開關(guān)組61-6N的實(shí)施方式請(qǐng)參考較佳實(shí)施例的說(shuō)明。
請(qǐng)參閱圖13、圖14及圖10所示,本發(fā)明系統(tǒng)的第四實(shí)施例與第二實(shí)施例大致相同,兩者的差異處僅在于:數(shù)據(jù)收集器50的第一通訊51端口依序串接復(fù)數(shù)逆變器31-3N及備用逆變器3R,資料收集器50的第二通訊端口52依序串接復(fù)數(shù)控制箱101-10N;當(dāng)各逆變器31-3N正常運(yùn)作時(shí),各處理器14可控制各開關(guān)組61-6N切換至主通路(初始狀態(tài)如圖13所示);若第1個(gè)逆變器31故障時(shí),則第1個(gè)控制箱101的處理器14可控制第1個(gè)開關(guān)組61切換至備用通路(備用狀態(tài)如圖14所示),以此類推;其中各開關(guān)組61-6N的實(shí)施方式請(qǐng)參考第二實(shí)施例的說(shuō)明。
請(qǐng)參閱圖15至圖17所示,在第五實(shí)施例中,本發(fā)明系統(tǒng)包括控制箱80、復(fù)數(shù)太陽(yáng)能板21-2N、復(fù)數(shù)逆變器31-3N、至少一備用逆變器3R及至少一AC接線箱40;控制箱80具有復(fù)數(shù)輸入端子81、復(fù)數(shù)輸出端子82及至少一備用端子83,復(fù)數(shù)太陽(yáng)能板21-2N以復(fù)數(shù)輸入線纜C1-CN各別連接復(fù)數(shù)輸入端子81,復(fù)數(shù)逆變器31-3N以復(fù)數(shù)輸出線纜W1-WN連接復(fù)數(shù)輸出端子82,備用逆變器3R以一備用線纜R3連接備用端子83,備用逆變器3R與復(fù)數(shù)逆變器31-3N并聯(lián)于AC接線箱40,AC接線箱40可連接至公用電網(wǎng)41;其中各輸入端子81電性連 接于各輸出端子82,當(dāng)各逆變器31-3N正常運(yùn)作時(shí),各輸入線纜C1-CN與各輸出線纜W1-WN形成主通路(初始狀態(tài)如圖16所示),各太陽(yáng)能板21-2N經(jīng)由各輸出端子82供電至各逆變器31-3N;當(dāng)?shù)?個(gè)逆變器31故障時(shí),第1個(gè)輸出線纜W1以人工方式變更連接備用端子83(例如由巡視案場(chǎng)的人員以人工方式變更連接備用端子83),第1個(gè)輸出線纜W1與備用線纜R3形成備用通路(備用狀態(tài)如圖17所示),第1個(gè)太陽(yáng)能板21經(jīng)由備用端子83供電至備用逆變器3R,以此類推。
列舉說(shuō)明各輸入端子81與各輸出端子82的實(shí)施方式如后:各輸入端子81與各輸出端子82中間可設(shè)有一DC保險(xiǎn)絲(DC Fuse)85及一突波吸收器(Surge arrester)86。
列舉說(shuō)明第五實(shí)施例的復(fù)數(shù)逆變器31-3N的管理方式如后:本發(fā)明系統(tǒng)進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)收集器50,數(shù)據(jù)收集器50的第一通訊端口51依序串接復(fù)數(shù)逆變器31-3N及備用逆變器3R,資料收集器50可收集各逆變器31-3N的使用狀態(tài),當(dāng)數(shù)據(jù)收集器50判斷第X個(gè)逆變器發(fā)生故障時(shí),數(shù)據(jù)收集器50經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)55發(fā)送故障訊息給系統(tǒng)管理端(圖未出示),故障訊息可選自一電子郵件56或一簡(jiǎn)訊(請(qǐng)參閱圖6所示),故障訊息的內(nèi)容57可選自案場(chǎng)、逆變器群組、逆變器名稱、逆變器編號(hào)、線別、事件時(shí)間、類別、狀態(tài)、錯(cuò)誤碼或錯(cuò)誤訊息。