DE19816139A1 - Solar installation with photoelectric solar generator - Google Patents

Solar installation with photoelectric solar generator

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

A photoelectric sensor (15) is arranged to receive light (in)directly from the same radiation source as the solar generator (11). The current flowing from the latter to the inverter (14), or a magniture representing the current, is picked-up by a measuring appts. (16). The output signals of The sensor and measuring appts. are coupled to a fault detecting stage (17) which transmits a fault signal, when the sensor output signal (E) exceeds a preset threshold (Eo), and the current (I), measured by the appts. is below a preset threshold (Io). Independent claims are included for detecting a fault in the generator.

Description

Die Erfindung betrifft eine Solaranlage nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1 und ein Verfahren zur Fehlerfeststellung bei einer Solaranla­ ge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7. Die Strahlungsquelle ist bevorzugt die Sonne.The invention relates to a solar system according to the preamble of the patent claims 1 and a method for fault detection in a solar system ge according to the preamble of claim 7. The radiation source is prefers the sun.

Bisher hat man sich bei Solaranlagen auf die Fehlermeldungen des Um­ richters beschränkt, was den Nachteil hat, daß bei Fehlern des Umrich­ ters selbst unter Umständen eine Störung des Solargenerators nicht ge­ meldet wird. Bei dieser bekannten Fehlerfeststellungsmaßnahme besteht auch die Gefahr, daß defekte Sicherungen unter Umständen nicht er­ kannt werden.So far, one has dealt with the error messages of the order in solar systems richters limited, which has the disadvantage that in the event of errors in the converter Under certain circumstances, the solar generator may not malfunction is reported. This known error detection measure exists also the risk that defective fuses may not be known.

Eine andere Möglichkeit der Fehlerüberwachung besteht darin, daß viele gleichartige Umrichter verwendet werden, die ihren Betriebszustand ge­ genseitig abfragen und damit Fehler entdecken können.Another way of monitoring errors is that many Similar inverters are used, their ge operating state query each other and thus discover errors.

In allen Fällen sind jedoch die Umrichter an der Fehlerüberwachung be­ teiligt, so daß bei Störungen im Umrichter selbst die Erkennung von Feh­ lern des Solargenerators nicht möglich ist.In all cases, however, the inverters are connected to the error monitoring shares, so that in the event of faults in the converter itself, the detection of mis learning the solar generator is not possible.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Solaranlage bzw. ein Verfahren der eingangs genannten Gattungen zu schaffen, welche unabhängig vom Solargenerator und dem zugehörigen Umrichter arbeiten, wodurch auch Störungen erfaßt werden, die von dem bzw. den Umrich­ tern nicht erkannt werden können.The aim of the present invention is therefore a solar system or to create a method of the genera mentioned, which  work independently of the solar generator and the associated converter, which also detects faults caused by the converter or converters tern can not be recognized.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale der kennzeichnenden Teile der Ansprüche 1 und 7 vorgesehen.To solve this problem, the characteristics of the characteristic parts of claims 1 and 7 provided.

Der Erfindungsgedanke ist also darin zu sehen, daß zusätzlich zur Strommessung noch festgestellt wird, ob die den Solargenerator bzw. die Solargeneratoren beaufschlagende Strahlung eine vorbestimmte Schwelle überschreitet oder nicht. Auf diese Weise wird erreicht, daß ein starkes Absinken oder Verschwinden des Stromes bei Nacht nicht als Anzeichen für einen Fehler des Solargenerators gedeutet wird. Fällt der von einem Solargenerator abgegebene Strom dagegen während des Tages unter eine vorbestimmte Schwelle ab, ist dies ein Zeichen für ein fehlerhaftes Arbei­ ten des Solargenerators, was erfindungsgemäß z. B. durch ein akustisches oder optisches Signal zur Anzeige gebracht wird.The idea of the invention is therefore to be seen in the fact that in addition to Current measurement is still determined whether the solar generator or Radiation impinging solar generators on a predetermined threshold exceeds or not. In this way it is achieved that a strong No decrease or disappearance of electricity at night as an indication is interpreted for a fault of the solar generator. Does that fall from one By contrast, solar generator emitted electricity below one during the day predetermined threshold, this is a sign of incorrect work ten of the solar generator, which according to the invention, for. B. by an acoustic or optical signal is displayed.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Ansprüche 2 bis 6 bzw. 7 bis 12 gekennzeichnet.Advantageous developments of the invention are defined in claims 2 to 6 or 7 to 12.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung be­ schrieben; in dieser zeigt:The invention will be described below, for example with reference to the drawing wrote; in this shows:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Solaranlage und Fig. 1 is a block diagram of a solar system according to the invention and

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Ausschnittes einer weiteren Ausfüh­ rungsform einer erfindungsgemäßen Solaranlage. Fig. 2 is a block diagram of a portion of a further embodiment of a solar system according to the invention.

Nach Fig. 1 wird ein z. B. in Form eines Solarpanels ausgebildeter Solar­ generator 11 von der durch Pfeile angedeuteten Sonnenstrahlung 20 be­ aufschlagt. Die beiden Ausgangsklemmen des Solargenerators 11 sind über Leitungen 12, 13 mit einem Umrichter 14 verbunden, der die So­ largleichspannung in eine andere Gleichspannung oder in eine Wechsel­ spannung gewünschter Größe umwandelt. An Ausgangsklemmen 18 des Umrichters 14 kann die gewünschte Spannung abgenommen werden.According to Fig. 1, a z. B. in the form of a solar panel trained solar generator 11 from the solar radiation 20 indicated by arrows opens. The two output terminals of the solar generator 11 are connected via lines 12 , 13 to a converter 14 which converts the solar direct voltage into another direct voltage or into an alternating voltage of the desired size. The desired voltage can be taken off at output terminals 18 of the converter 14 .

In die Leitung 12 ist erfindungsgemäß ein Strom-Meßgerät 16 einge­ schaltet, dessen Meßwert über eine gestrichelt angedeutete Steuerleitung 21 an den einen Eingang einer Fehlerfeststellungsstufe 17 angelegt ist. An einem zweiten Eingang der Fehlerfeststellungsstufe 17 liegt eine zweite Steuerleitung 22 an, die zum Ausgang eines photoelektrischen Sensors 15 führt.In line 12 , according to the invention, a current measuring device 16 is switched on, the measured value of which is applied via a control line 21 indicated by dashed lines to the one input of an error detection stage 17 . A second control line 22 , which leads to the output of a photoelectric sensor 15 , is present at a second input of the error detection stage 17 .

Der photoelektrische Sensor 15 ist so angeordnet, daß er zumindest indi­ rekt, bevorzugt jedoch direkt ebenfalls die Sonnenstrahlung 20 empfängt. Während der Sensor 15 an den zweiten Eingang der Fehlerfeststellungs­ stufe 17 ein Ausgangssignal E liefert, wird vom Strom-Meßgerät 16 ein dem vom Solargenerator 11 abgegebenen Strom entsprechendes Signal 1 an den ersten Eingang der Fehlerfeststellungsstufe 17 angelegt.The photoelectric sensor 15 is arranged so that it at least indirectly, but preferably also directly receives the solar radiation 20 . While the sensor 15 to the second input of the fault detection stage 17 supplies an output signal E, from the flow meter 16 a corresponding to the output from the solar generator 11 current signal 1 is applied to the first input of the error detection step 17th

Die Fehlerfeststellungsstufe 17 beinhaltet einen Algorithmus, der erkennt, ob das Ausgangssignal E des Sensors 15 größer als eine eingebaute und voreinstellbare Schwelle E0 und das Stromsignal I kleiner als eine einge­ baute und voreinstellbare Schwelle I0 ist. Sobald der Zustand I<I0 und E<E0 festgestellt wird, gibt die Fehlerfeststellungsstufe 17 an ein an sie an­ geschlossenes akustisches oder optisches Anzeigeglied 19 ein Fehlersignal ab, so daß die Bedienungsperson darauf aufmerksam gemacht wird, daß der Solargenerator 11 fehlerhaft ist, denn bei einer solchen Solarstrahlung 20, daß E<E0 ist, müßte der vom Solargenerator 11 abgegeben Strom I<I0 sein.The error detection stage 17 contains an algorithm that detects whether the output signal E of the sensor 15 is greater than a built-in and presettable threshold E 0 and the current signal I is smaller than a built-in and preset threshold I 0 . As soon as the state I <I 0 and E <E 0 is determined, the error detection stage 17 emits an error signal to an acoustic or optical display element 19 connected to it, so that the operator is made aware that the solar generator 11 is faulty, because with such a solar radiation 20 that E <E 0 , the current emitted by the solar generator 11 should be I <I 0 .

In Fig. 2 ist angedeutet, wie zweckmäßigerweise mehrere Solargenerato­ ren 11 mit Ausgangsströmen 11, 12 bzw. 13 gleichzeitig auf Fehler über­ wacht werden können. In diesem Fall ist zweckmäßigerweise nur ein photoelektrischer Sensor 15 mit dem Ausgangssignal E vorgesehen, wel­ ches über eine Steuerleitung 22' an den E-Eingang einer Fehlerfeststel­ lungsstufe 17' angelegt ist. Außer dem E-Eingang weist die Fehlerfest­ stellungsstufe 17' drei Stromsignaleingänge auf, die jeweils einem von drei angeschlossenen Solargeneratoren zugeordnet sind. Die entsprechenden Steuerleitungen sind mit 21', 21'' bzw. 21''' bezeichnet.In Fig. 2 it is indicated how expediently several Solargenerato ren 11 with output currents 11 , 12 and 13 can be monitored simultaneously for errors. In this case, only one photoelectric sensor 15 is expediently provided with the output signal E, which is applied via a control line 22 'to the E input of an error detection stage 17 '. In addition to the E input, the error detection stage 17 'has three current signal inputs, each of which is assigned to one of three connected solar generators. The corresponding control lines are labeled 21 ', 21 ''and 21 '''.

Außer dem Algorithmus zur Feststellung von E<E0 bzw. I<I1, I2, I3 bein­ haltet die Fehlerfeststellungsstufe 17' eine Zeitmultiplexschaltung, welche dafür sorgt, daß zu einer Zeit immer nur einer der drei Ströme I1, I2 bzw. I3 ausgewertet wird. Die Auswertung der drei Ströme I1, I2, I3 erfolgt se­ quentiell, d. h. nacheinander.In addition to the algorithm for determining E <E 0 or I <I 1 , I 2 , I 3, the error determination stage 17 'contains a time-division multiplex circuit, which ensures that only one of the three currents I 1 , I 2 at a time or I 3 is evaluated. The evaluation of the three currents I 1 , I 2 , I 3 is carried out sequentially, ie one after the other.

Sofern für irgendeinen der drei Ströme die Bedingung I<I1, I2, I3 bei gleichzeitigem E<E0 erfüllt ist, leuchtet eine von drei an die Fehlerfest­ sellungsstufe 17' angeschlossenen Anzeigelampen 19', 19'' bzw. 19''' auf. Die Bedienungsperson kann auf diese Weise nicht nur erkennen, daß ein Solargenerator 11 nicht mehr einwandfrei funktioniert, sondern gleichzei­ tig sehen, um welchen Solargenerator es sich hierbei handelt. If the condition I <I 1 , I 2 , I 3 with simultaneous E <E 0 is fulfilled for any of the three currents, one of three indicator lamps 19 ', 19 ''or 19 ''connected to the error-fixing stage 17 ' lights up. ' on. The operator can not only see in this way that a solar generator 11 is no longer working properly, but at the same time see which solar generator it is.

Erfindungsgemäß ist es also möglich, eine Vielzahl von Solargeneratoren ständig zu beobachten und Ausfälle schnell zu erkennen.According to the invention it is therefore possible to use a large number of solar generators to constantly monitor and quickly recognize failures.

Folgende teilweise auch sehr einfache Störungen eines Solargenerators sind möglich:
The following sometimes very simple faults in a solar generator are possible:

  • - Ausfall von Sicherungen;- failure of fuses;
  • - Störung des Umrichters;- converter malfunction;
  • - Uhrzeit einer Zeitschaltuhr verstellt sich;- The time of a timer is adjusted;
  • - Defekte in der Verkabelung der Solaranlage, wie z. B. Kabelunterbre­ chungen, defekte Klemmen, defekte Dioden, etc.;- Defects in the wiring of the solar system, such as. B. Cable break connections, defective terminals, defective diodes, etc .;
  • - Anlaufparameter des Umrichters verstellen sich wegen eines Strom­ ausfalls, etc.- The startup parameters of the converter are changing due to a current failures, etc.

Die Erfindung arbeitet auch dann zufriedenstellend, wenn am Tage durch extreme Wetterverhältnisse wie z. B. Schneefall oder heftige Gewitter mit dunklen Wolken die Einstrahlung so schlecht ist, daß der photoelektri­ sche Sensor 15 kein Ausgangssignal E<E0 mehr liefern kann. In diesem Fall wird beim gleichzeitigen Absinken des Stromes I der Solargeneratoren kein Fehler angezeigt, wie das sinnvoll ist. Allerdings lohnt es sich in die­ sen Fällen nicht, den Solargenerator in Betrieb zu nehmen, weil die So­ lareinstrahlung zu gering ist. Die verbrauchte Hilfsenergie für die Steue­ rung und Regelung der Umrichter wäre in diesem Fall größer als die solare Ernte durch den Generator.The invention also works satisfactorily when extreme weather conditions such as. B. snowfall or violent thunderstorms with dark clouds, the radiation is so bad that the photoelectric cal sensor 15 can no longer provide an output signal E <E 0 . In this case, when the current I of the solar generators drops at the same time, no error is displayed as to how this makes sense. In these cases, however, it is not worth starting up the solar generator because the solar radiation is too low. In this case, the auxiliary energy consumed for the control and regulation of the converter would be greater than the solar harvest from the generator.

Mit einer erfindungsgemäßen Solaranlage können Betriebsausfälle eines Solargenerators schnell und sicher erkannt werden und Verluste der kostbaren solaren Ernte minimiert werden. Da nur wenige und billige elektrische Bauelemente zur Herstellung des Fehlerfeststellungsgerätes benötigt werden, können die Produktionskosten niedrig gehalten werden. Auch die Betriebskosten und der elektrische Stromverbrauch sind gering. Gleichzeitig wird eine hohe Zuverlässigkeit erreicht.With a solar system according to the invention, operational failures can occur Solar generators can be detected quickly and safely and losses of precious solar harvest can be minimized. Since few and cheap electrical components for manufacturing the fault detection device production costs can be kept low. Operating costs and electrical power consumption are also low. At the same time, high reliability is achieved.

Die Erfindung erlaubt somit eine Online-Fehlererkennung von Solargene­ ratoren.The invention thus allows online fault detection by Solargene rators.

Claims (12)

1. Solaranlage mit wenigstens einem photoelektrischen Solargenerator (11), der über Leitungen (12, 13) an einem Umrichter (14) ange­ schlossen ist, der die angelegte Gleichspannung in eine gewünschte Spannung umwandelt, dadurch gekennzeichnet, daß ein photoelektrischer Sensor (15) vorgesehen ist, der so ange­ ordnet ist, daß er direkt oder indirekt Licht von der gleichen Strah­ lungsquelle wie der Solargenerator (11) empfängt, daß ein Meßgerät (16) für den vom Solargenerator (11) zum Umrichter (14) fließenden Strom oder eine dafür repräsentative Größe vorhanden ist und daß die Ausgangssignale des Sensors (15) und des Meßgerätes (16) an eine Fehlerfeststellungsstufe (17) angeschlossen sind, welche ein Fehlersignal abgibt, wenn das Ausgangssignal (E) des Sensors (15) eine vorbestimmte Schwelle (E0) überschreitet und der vom Strom- Meßgerät (16) gemessene Strom (I) eine vorbestimmte Schwelle (I0) unterschreitet.1. Solar system with at least one photoelectric solar generator ( 11 ) which is connected via lines ( 12 , 13 ) to a converter ( 14 ), which converts the applied DC voltage into a desired voltage, characterized in that a photoelectric sensor ( 15 ) is provided, which is arranged so that it receives light directly or indirectly from the same radiation source as the solar generator ( 11 ) that a measuring device ( 16 ) for the current from the solar generator ( 11 ) to the converter ( 14 ) or a current there is a representative size and that the output signals of the sensor ( 15 ) and the measuring device ( 16 ) are connected to an error detection stage ( 17 ) which emits an error signal when the output signal (E) of the sensor ( 15 ) has a predetermined threshold (E 0 ) and the current (I) measured by the current measuring device ( 16 ) falls below a predetermined threshold (I 0 ). 2. Solaranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlersignal ein optisches Signal ist.2. Solar system according to claim 1, characterized, that the error signal is an optical signal. 3. Solaranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlersignal ein akustisches Signal ist.3. Solar system according to claim 1 or 2,  characterized, that the error signal is an acoustic signal. 4. Solaranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der photoelektrische Sensor (15) in unmittelbarer Nachbar­ schaft des bzw. eines Solargenerators (11) angeordnet ist.4. Solar system according to one of the preceding claims, characterized in that the photoelectric sensor ( 15 ) is arranged in the immediate vicinity of the or a solar generator ( 11 ). 5. Solaranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für mehrere Solargeneratoren nur ein Sensor (15) vorgesehen ist.5. Solar system according to one of the preceding claims, characterized in that only one sensor ( 15 ) is provided for several solar generators. 6. Solaranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der Strom-Meßgeräte (16) mehrerer Solar­ generatoren (11) an eine Fehlerfeststellungsstufe (17') angeschlossen sind, die die einzelnen Strom-Meßgeräte (16) sequentiell abfragt und bei Ausfall eines Solargenerators (11) ein auf diesen Solargenerator (11) hinweisendes Fehlersignal an ein nur diesem zugeordnetes An­ zeigeglied (19', 19'', 19''') abgibt.6. Solar system according to one of the preceding claims, characterized in that the output signals of the current measuring devices ( 16 ) of a plurality of solar generators ( 11 ) are connected to an error detection stage ( 17 ') which queries the individual current measuring devices ( 16 ) sequentially and in the event of failure of a solar generator ( 11 ), an error signal pointing to this solar generator ( 11 ) is emitted to a display member ( 19 ', 19 '', 19 ''') assigned only to this. 7. Verfahren zur Feststellung eines Fehlers in einem photoelektrischen Solargenerator (11) einer Solaranlage, wobei der Solargenerator (11) über Leitungen (12, 13) an einen Umrichter (14) angeschlossen ist, der die angelegte Gleichspannung in eine gewünschte Spannung umwandelt, dadurch gekennzeichnet, ein Maß für die Strahlungsstärke der den Solargenerator (11) beauf­ schlagenden Strahlungsquelle von einem vom Solargenerator (11) unabhängigen photoelektrischen Empfänger (16) bestimmt wird, daß der vom Solargenerator (11) zum Umrichter (14) fließende Strom oder ein dafür repräsentatives Signal ermittelt wird und daß ein Fehler des Solargenerators (11) dann angenommen wird, wenn das Maß der Strahlungsstärke der Strahlungsquelle eine vorbe­ stimmte Schwelle (E0) überschreitet und der ermittelte Strom (I) oder das dafür repräsentative Signal eine vorbestimmte Schwelle (I0) un­ terschreitet.7. A method for determining a fault in a photoelectric solar generator ( 11 ) of a solar system, the solar generator ( 11 ) being connected via lines ( 12 , 13 ) to a converter ( 14 ) which converts the applied DC voltage into a desired voltage, thereby in a measure of the radiation intensity of the solar generator (11) beauf beating radiation source is determined by an independent from the solar generator (11) photoelectric receiver (16) that the solar generator (11) (14) the current flowing to the inverter or a representative thereof Signal is determined and that an error of the solar generator ( 11 ) is accepted if the measure of the radiation intensity of the radiation source exceeds a predetermined threshold (E 0 ) and the determined current (I) or the signal representative thereof a predetermined threshold (I 0 ) falls below. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Fehlersignal ein optisches Signal verwendet wird.8. The method according to claim 7, characterized, that an optical signal is used as the error signal. 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Fehlersignal ein akustisches Signal verwendet wird.9. The method according to claim 7 or 8, characterized, that an acoustic signal is used as the error signal. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsstärke der Strahlungsquelle in unmittelbarer Nachbarschaft des bzw. eines Solargenerators (11) ermittelt wird.10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the radiation intensity of the radiation source in the immediate vicinity of the or a solar generator ( 11 ) is determined. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Maß der Strahlungsstärke der Strahlungsquelle für eine Mehrzahl von Solargeneratoren (11) nur einmal ermittelt wird. 11. The method according to any one of claims 7 to 10, characterized in that the measure of the radiation intensity of the radiation source for a plurality of solar generators ( 11 ) is determined only once. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Maß der Strahlungsstärke der Strahlungsquelle ständig und der von den einzelnen Solargeneratoren (11) abgegebene Strom nur in bestimmten Zeitabständen sequentiell festgestellt wird.12. The method according to any one of claims 7 to 11, characterized in that the measure of the radiation intensity of the radiation source is constantly and the current emitted by the individual solar generators ( 11 ) is determined sequentially only at certain time intervals.
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