[發明專利]基于電壓電流的光伏陣列故障檢測裝置與方法

有效

• 申請號: 201710858052.6
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107483012B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 楊恢東;彭炳榮;宋香榮;李俊魁;張翠媛;王菁;陳玉玲;夏錦輝;陳加潤
• 申請（專利權）人: 暨南大學;暨南大學韶關研究院
• 主分類號: H02S50/10
• 分類號: H02S50/10
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻;林梅繁

本發明為基于電壓電流的光伏陣列故障檢測裝置與方法，其中裝置包括至少一個主機與多個從機，光伏組件的每條串聯支路上設有一個電流傳感器和多個電壓傳感器，每條串聯支路上的光伏組件以檢測分辨率為單位被分為若干組，相鄰四組光伏組件構成最小電壓檢測模型；在每個最小電壓檢測模型設置三個電壓傳感器和一個繼電器以檢測四組光伏組件串聯后兩端的電壓；設置在每條串聯支路上的電壓傳感器通過所述從機連接至所述主機，繼電器的控制端與所述從機連接；設置在每條串聯支路上的電流傳感器與所述主機連接。本發明采用電壓傳感器復用技術，在復用處設置繼電器，避免了檢測盲區，簡化了計算過程，能夠用較少的傳感器檢測出故障位置。

技術領域

本發明涉及光伏陣列故障檢測的研究領域，具體為基于電壓電流的光伏陣列故障檢測裝置與方法。

背景技術

光伏電池單體的端電壓較低，不符合電力利用的要求，需要將光伏電池單體通過串并聯的方式連接，同時加以封裝，構成光伏電站的基本個體，即光伏組件。光伏組件在本文中等同于光伏電池板。光伏組件的端電壓從5V到40V不等，功率也從20W到300W不等，但是輸出電流和功率還是無法滿足光伏發電的需要，這時就需要將參數相同的光伏組件繼續通過串并聯方式組合在一起，組成光伏陣列。

目前，光伏陣列的故障檢測方法主要有：基于神經網絡的故障診斷方法、基于紅外圖像分析的故障診斷方法、基于數學模型法故障診斷、時域反射分析法、對地電容測量法和基于電壓電流法。其中基于電壓電流的方法是所有方法中最直接、最簡單有效的方法。

基于電壓電流的檢測方法利用電流傳感器及電壓傳感器對光伏組件進行故障定位。現在的光伏電站主要采用SP結構，如圖1所示，光伏組件先進行串聯，然后各個串聯支路再并聯，從而構成SP結構，接著接入匯流箱。

現有的電壓電流故障檢測技術至少存在以下的缺點和不足：有一類故障檢測技術不存在盲區，能過檢測故障位置，但所用的傳感器較多；還有一類故障檢測技術是把傳感器進行復用，卻產生了檢測盲區，如果只有一個光伏組件發生故障能夠很好檢測出來，如果有兩個或者兩個以上光伏組件發生故障，就會產生較大的檢測盲區，需要人工排查，實用性不高；再有一類故障檢測技術，所使用的傳感器很少，又能很好的定位故障點，但是算法極其復雜，要建立一個龐大的故障數據庫，大大增加了系統復雜程度，實用性低。

例如，在2012年7月11日公開的中國發明專利申請CN102565663A中，所采用的光伏陣列故障診斷方法針對SP型光伏陣列結構，在每串電池板上設置若干個電壓傳感器和一個電流傳感器，每個電壓傳感器并聯在多個電池板之間，從而以較少的電壓傳感器及電流傳感器來對光伏陣列的故障進行定位。該發明專利基于傳感器復用的技術，容易產生檢測盲區，雖然降低了成本，但是故障定位的精度不高，人工排查的工作量較大，實用性并不高。

發明內容

為解決現有技術所存在的技術問題，本發明提供基于電壓電流的光伏陣列故障檢測裝置與方法，采用電壓傳感器復用技術，并在復用處設置繼電器，避免了檢測盲區，同時簡化了計算過程，能夠用較少的傳感器檢測出故障光伏組件的位置。

本發明基于電壓電流的光伏陣列故障檢測裝置采用以下技術方案：基于電壓電流的光伏陣列故障檢測裝置，光伏陣列采用SP結構，光伏陣列故障檢測裝置包括至少一個主機與多個從機，光伏組件的每條串聯支路上設有一個電流傳感器和多個電壓傳感器，每條串聯支路上的光伏組件以檢測分辨率為單位被分為若干組，相鄰四組光伏組件構成最小電壓檢測模型；

在每個最小電壓檢測模型設置三個電壓傳感器和一個繼電器，其中第一電壓傳感器連接在最小電壓檢測模型的第一組光伏組件和第二組光伏組件串聯后的兩端，第二電壓傳感器連接在最小電壓檢測模型的第二組光伏組件和第三組光伏組件串聯后的兩端，第三電壓傳感器用于測量最小電壓檢測模塊的電壓值，繼電器位于第二電壓傳感器與第二組光伏組件、第三組光伏組件之間，通過控制繼電器的開關以使第二電壓傳感器分別測量第三組光伏組件兩端的電壓、第二組光伏組件與第三組光伏組件串聯后兩端的電壓；