[發明專利]一種具有最大功率的光伏電站故障檢測裝置

有效

• 申請號: 202010595880.7
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111711414B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 夏之秋;王春鵬;趙婷婷;候占武;楊盛;李瀟瀟
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: H02S50/00
• 分類號: H02S50/00
• 代理公司: 濟南信達專利事務所有限公司 37100
• 代理人: 潘悅梅

一種具有最大功率的光伏電站故障檢測裝置，屬于太陽能光伏發電技術領域,采用包括光伏陣列、采樣模塊、CPU模塊、PWM驅動模塊、Boost升壓模塊、輸出模塊、以及負載/逆變器模塊的實現系統；方法包括：采樣模塊采集當前光伏陣列的輸出電流和輸出電壓值，CPU模塊以及PWM驅動模塊計算最大功率點電壓值，并且控制Boost升壓模塊，使系統輸出功率達到最大；CPU模塊檢測系統是否出現故障，并且將結果送入輸出模塊。本發明采用復雜的非線性伏安特性方程、電池板在標準狀態下的參數值、兩次采集電壓和電流值等實現方法，結合二分法進行數值計算，從而得出當前的短路電流、開路電壓、溫度以及最大功率點的電壓和電流值；通過計算出的串聯電阻、溫度、短路電流、開路電壓以及最大功率點的電壓值，判斷是否出現故障以及故障類型。

技術領域

本發明屬于太陽能光伏發電技術領域，具體涉及一種具有最大功率的光伏電站故障檢測裝置。

背景技術

光伏電站使用壽命一般為25年，其安全性和可靠性的重要程度遠大于其經濟性。隨著光伏電站的規模越來越大，由幾十至上百MW級，光伏電站經常會發生各種災害及故障，如何確保光伏電站的安全運行，在第一時間自動發現并排除火災隱患，實現自動識別事故風險，防止或減少火災危害，提高系統發電效率，已成為行業當務之急。引起火災發生的原因包括：光伏熱斑引起光伏組件的異常發熱、光伏組件接線盒工藝問題、光伏組件內部并聯防反二極管失效發熱、直流段接線處氧化引起電阻增大而發熱、感應雷電波形成的浪涌沖擊等。

光伏系統故障是導致災變發生的主要原因，因此需要在未料災變發生之前排除可能發生的故障隱患，故障引起的系統各項參數指標的變化是災變預測的依據，以便實現在災變發生前提前預知。國內外一般采用的故障診斷方法包括：電流檢測法、I-V曲線測量法、監控系統法、智能檢測法、紅外圖像分析法、數學模型法等。從目前市場產品來看，光伏電站一般都在逆變器中自帶監控系統裝置，可以進行遠程監控，目的是觀察發電量狀況；但無法發現故障隱患，只有在故障已經很嚴重時，才能發現系統異常，達不到預測災變的目的。另外無人機搭載熱成像儀熱斑檢測系統已在一些光伏電站中使用，但只能監測已經發展到嚴重程度的熱斑，尚未實現智能化；而電流檢測法、I-V曲線測量法、智能檢測法目前產品應用上還很有限。無法應用的主要原因是技術還不是很成熟。

如何對光伏電站進行故障檢測成為非常重要的問題，目前尚缺乏成熟有效的技術支持，因此需要結合各種方法的優缺點，采用智能優化方案，提出更有效的故障檢測方法。

發明內容

針對上述現有技術存在的不足，本發明提供一種具有最大功率的光伏電站故障檢測裝置。

本發明的技術方案是：

一種具有最大功率的光伏電站故障檢測系統，包括：

光伏陣列、采樣模塊、CPU模塊、PWM驅動模塊、Boost升壓模塊、輸出模塊、以及負載/逆變器模塊；所述采樣模塊的輸入端與所述光伏陣列輸出端連接，所述采樣模塊的輸出端與所述CPU模塊輸入端連接，所述CPU模塊輸出端與所述PWM驅動模塊輸入端以及所述輸出模塊輸入端連接，所述PWM驅動模塊輸出端與所述Boost升壓模塊輸入端連接，所述Boost升壓模塊輸出端與所述負載/逆變器模塊輸入端連接。

所述采樣模塊包括電壓采樣模塊和電流采樣模塊，電壓采樣模塊和電流采樣模塊分別與所述光伏陣列輸出端連接，用于實時采集光伏陣列的輸出電壓和輸出電流，并發送給CPU模塊。

所述Boost升壓模塊包括MOSFET開關管，所述MOSFET開關管的輸入端與所述PWM驅動模塊的輸出端連接。

所述CPU模塊采用復雜的非線性伏安特性方程、電池板在標準狀態下的參數值、兩次采集電壓和電流值，結合二分法進行數值計算，從而得出當前的短路電流、開路電壓、溫度以及最大功率點的電壓和電流值；通過計算出的溫度、短路電流、開路電壓以及最大功率點的電壓值，判斷是否出現故障以及故障類型。具體包括如下步驟：