CN102608512B - 在线检测太阳能光伏电站中光伏电池故障的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在线检测太阳能光伏电站中光伏电池故障的方法，将光伏电池组方阵中的每个电池组的输出端串联一个可控开关，并联一个可控开关。在并联的可控开关支路中串联一个短路电流采集电阻，远程控制系统对每个太阳能光伏电池的两个可控开关进行控制，对需要测试的每个电池组进行短路测试检测，通过短路电流采集电阻采集光伏电池的短路电流，根据短路电流判断电池组是否故障。此方法可诊断已经安装在光伏电站的一个或多个的光伏电池故障，也可定时巡检，检测时间短，大大提高了太阳能光伏电站系统的安全性。

Description

在线检测太阳能光伏电站中光伏电池故障的方法

技术领域

本发明涉及一种故障检测技术，特别涉及一种在线检测太阳能光伏电站中光伏电池故障的方法。

背景技术

太阳能光伏电池是太阳能光伏电站的基本单元，每一个太阳能光伏电池是否正常工作关系到它所在的光伏电站的输出效率以及运行安全。尽管太阳能光伏电池工艺复杂，并能适应一定的环境变化，但是它的故障与损坏是不可避免的。因此及时更换故障电池有着很重要的意义。而更换前提是正确诊断出发生故障的电池。目前，针对太阳能光伏电站中单独每一块光伏电池的故障诊断没有很好的方法。

发明内容

本发明是针对阳能光伏电池损坏影响到整个系统给的输出效率的问题，提出了一种在线检测太阳能光伏电站中光伏电池故障的方法，可诊断一个或大量的光伏电池故障，保证光伏电站系统的正常、高效工作。

本发明的技术方案为：一种在线检测太阳能光伏电站中光伏电池故障的方法，具体包括如下步骤：

1） 孤立太阳能光伏电池单元：在每一个太阳能光伏电池单元的两侧分别装一个可控开关，并且把每个电池单元的两条输出线通过导线经串联的短路可控开关和短路电流采集电阻相连；两个可控开关和一个短路可控开关由远程中央控制系统的开关控制模块控制，打开需诊断的太阳能光伏电池单元两侧的开关，使每个需诊断的太阳能光伏电池单元之间相互独立；

2）产生短路电流：打开需诊断的太阳能光伏电池单元两侧的开关以后，闭合诊断电池输出端的短路可控开关100ms时间,让每一个太阳能光伏电池单元短路，并产生一定的短路电流；

3）采集信号：远程中央控制系统的信号采集模块对短路电流采集电阻上电压波形进行采集，通过预设的信道将采集的信息传输到中央控制系统中，采集完毕后断开短路可控开关，然后闭合诊断的太阳能电池单元两侧的开关；

4）分析数据，诊断故障：将采集的数据与预设的数据量进行对比分析，通过中央控制系统判断所测的太阳能光伏电池单元是否故障。

本发明的有益效果在于：本发明在线检测太阳能光伏电站中光伏电池故障的方法，可诊断一个或多个的光伏电池故障，亦可设定巡检，保证及时更换故障电池，诊断时间短，提高了太阳能光伏电站运行的安全性。

附图说明

图1为本发明光伏发电系统结构框图；

图2为本发明在线检测太阳能光伏电站中光伏电池故障的方法原理示意图。

具体实施方式

如图1所示光伏发电系统是由太阳能电池1方阵，蓄电池组5，充放电控制器2，逆变器3，交流配电柜4等设备组成。其部分设备的作用是：

太阳能电池1方阵：在有光照（无论是太阳光，还是其它发光体产生的光照）情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏特效应”。在光生伏特效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能，是能量转换的器件。

蓄电池组5：其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。

充放电控制器2：是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因素，因此能控制蓄电池组过充电或过放电的充放电控制器是必不可少的设备。

逆变器3：是将直流电转换成交流电的设备。

配电柜4：太阳能电站通过配电柜向电网送电。

从图1中可以看出电池单元通过串并联使得电池组方阵电压达到系统输入电压的要求。

    介于太阳能光伏电站中太阳能电池方阵的特殊结构，这里提出一种新型的用于诊断每个太阳能电池单元故障的方法——短路法，如图2所示方法示意图。

在线检测太阳能光伏电站中光伏电池故障的方法可以分为四个步骤：

 孤立太阳能光伏电池单元1：

在每一个太阳能电池单元的两侧加装可控的开关S1和S2（每串的第一个电池单元只在它的出口处安装便可），并且把每个电池单元的两条出线通过导线经可控开关S3和短路电流采集电阻R相连。其中S1、S2和S3由远程中央控制系统6的开关控制模块控制，开关反应速度足够灵敏。对于单独一个太阳能电池单元进行故障诊断可以通过开关控制模块同时打开两侧的可控开关S1,S2，但是为了提高效率，一般一次对一串太阳能光伏电池进行诊断，这时打开所有的电池单元两侧的开关，使每个电池单元之间相互独立，从而诊断时不受其他电池单元的干扰。

 产生短路电流：

打开S1、S2以后，闭合开关S3一定的时间,这里可以用100ms，让每一个太阳能光伏电池单元短路，并产生一定的短路电流。

采集信号：

    对短路电流采集电阻上电压波形进行采集，通过预设的信道将采集的信息传输到中央控制系统6的信号采集模块。采集完毕后断开S3，然后闭合S1和S2。

分析数据，诊断故障：

将采集的数据与预设的数据量进行对比分析，通过中央控制系统6判断所测的太阳能光伏电池是否故障，如有故障诊断出故障的类型。

这种利用短路法判断检测太阳能光伏电池故障的方法可以广泛应用于太阳能光伏电站的电池阵列中，防止有故障的电池单元继续工作。

 例如，在一个小型太阳能光伏电站中，有一个

的太阳能电池阵，每个电池规格为

，每个电池单元额定电压为5V，功率为9W。这个电池阵面积为。现在通过每次检测一串电池单元的方法，最终对整个太阳能光伏电池阵列中每个太阳能电池电池进行检测，具体实施方案如下：

1 通过中央控制系统的开关控制模块将检测串每个电池单元左右两侧的可控开关S1、S2都打开，使每一个电池独立。

2 闭合第一个电池单元出口处与短路电流采集电阻串联的开关S3，闭合时间为100ms。超过100ms时，断开S3，闭合下一个电池单元出口处与短路电流采集电阻串联的开关S3'，时间也是100ms。这样依次扫描直到这一串电池全被检测过一次。

3 在可控开关闭合的100ms期间，利用短路电流采集电阻两端预设的数据线，采集短路电流采集电阻两端的电压波形，采集过程在100ms内完成。每个电池单元在波形采集系统中分配一个端口，通过识别端口号便能区分是哪个电池单元。采集好的波形存入中央控制系统的波形采集模块，与预设的波形进行对比分析，对电池做出诊断。

这里值得注意的是：一串100个电池用10s便可完成。对于整个电池阵列共需要1000s。时间上是允许的，有一定的实用性。每个太阳能光伏电池的短路时间还可以再短，比如短路时间为10ms，那么检测100*100个太阳能光伏电池的总时间就又可以大大缩短。

Claims (1)

1.一种在线检测太阳能光伏电站中光伏电池故障的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1） 孤立太阳能光伏电池单元：在每一个太阳能光伏电池单元的两侧分别装一个可控开关，并且把每个电池单元的两条输出线通过导线经串联的短路可控开关和短路电流采集电阻相连；两个可控开关和一个短路可控开关由远程中央控制系统的开关控制模块控制，打开需诊断的太阳能光伏电池单元两侧的开关，使每个需诊断的太阳能光伏电池单元之间相互独立；

2）产生短路电流：打开需诊断的太阳能光伏电池单元两侧的开关以后，闭合诊断电池输出端的短路可控开关100ms时间,让每一个太阳能光伏电池单元短路，并产生一定的短路电流；

3）采集信号：远程中央控制系统的信号采集模块对短路电流采集电阻上电压波形进行采集，通过预设的信道将采集的信息传输到中央控制系统中，采集完毕后断开短路可控开关，然后闭合诊断的太阳能电池单元两侧的开关；

4）分析数据，诊断故障：将采集的数据与预设的数据量进行对比分析，通过中央控制系统判断所测的太阳能光伏电池单元是否故障。

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