CN102868148A - 用于太阳能电池组件串的智能式断路器及保护方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于太阳能电池组件串的智能式断路器，断路器智能控制器（11），电压测量与调理（5）、电流测量与调理（6）分别与断路器智能控制器（11）连接，手动脱扣器（3）、手动合闸器（4）分别与断路器执行机构（2）连接；断路器执行机构（2）与主触点（1）连接，所述断路器状态辅助接点（9）与断路器智能控制器（11）连接。本发明是在于通过测量太阳能电池组件串电压电流信号进行故障判断和分合闸控制，实现太阳能电池组件串短路等故障保护，实现太阳能电池组件串电信号遥测功能，并考虑安装手动控制要求，增强了太阳能发电的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光伏发电技术、低压电器技术，特别涉及一种用于太阳能电池组件串的智能式断路器及保护方法，可以广泛的应用于各类使用太阳能组件的发电系统。
背景技术
在全球气候变暖，生态环境的恶化以及常规能源资源短缺的紧迫形势下，以各类太阳能组件为发电机而构建的可再生能源发电技术得到快速发展和应用。但是在投产的太阳能电站中，常有太阳能组件串直流系统的电气故障及导致的火灾发生。原有的太阳能组件保护设备和防反存在缺陷和不足，原因之一在于不能确定短路和拉电弧等故障而切断组串电路，造成电缆、设备或组件损坏，降低了太阳能资源的利用率，产生了严重的经济损失，影响了太阳能发电的推广和应用。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种用于太阳能电池组件串的智能式断路器及保护方法，可以快速判断太阳能电池组串反接、短路、过压等故障，有效切断太阳能电池组串电路，保护组件和电缆、防止电弧而引起火灾的发生，另外有手动分合闸、遥控断路、电信号测量、数据通信等功能。
一种用于太阳能电池组件串的智能式断路器，包括主触点、断路器执行机构、手动脱扣器、手动合闸器、电压测量与调理、电流测量与调理、计算机网络、通信接口、断路器状态辅助接点、驱动线圈单元、和断路器智能控制器，电压测量与调理、电流测量与调理分别与断路器智能控制器连接；断路器智能控制器与驱动线圈连接；驱动线圈与断路器执行机构连接；手动脱扣器、手动合闸器分别与断路器执行机构连接；断路器执行机构与主触点连接，所述断路器状态辅助接点与断路器智能控制器连接。
本发明中所述计算机网络通过通信接口单元与断路器智能控制器连接。
本发明中所述断路器智能控制器由微控制器或微处理器及扩展电路构成。
一种用于太阳能电池组件串的智能式断路器保护方法，所述手动脱扣器、手动合闸器、驱动线圈通过驱动断路器执行机构，断路器执行机构动作而切断主触点，电流测量与调理单元将拾取组串过电流信号并送入断路器智能控制器，电压测量与调理将拾取组串过电压信号并送入断路器智能控制器，当太阳能组件串电路发生短路故障，在断路器智能控制器判定：电流信号×电阻常数 ﹢ 电压常数 ﹤电压信号关系成立，命令驱动线圈动作驱动断路器执行机构，断路器执行机构动作而切断主触点。
用于太阳能电池组件串的智能式断路器保护方法，当太阳能组件串正负极反接到电路构成回路时或太阳能组件串流过逆向电流时，在断路器智能控制器判定组件串电压信号、电流信号方向反向，命令驱动线圈动作驱动断路器执行机构，断路器执行机构动作而切断主触点。
用于太阳能电池组件串的智能式断路器保护方法，当太阳能电池组件电压超出正常范围时，在断路器智能控制器判定组件串电压信号超过上限值，命令驱动线圈动作驱动断路器执行机构，断路器执行机构动作而切断主触点。
用于太阳能电池组件串的智能式断路器保护方法，当太阳能组件串进行安装或检修时，使用手动脱扣器触发断路器执行机构动作而切断主触点；使用手动合闸器，触发断路器执行机构动作而切断主触点，进而达到保护太阳能组件串和操作人员安全的目的。
一种用于太阳能电池组件串的断路器保护方法，可以选用遥控分闸功能，计算机网络可以通过通信接口与断路器智能控制器单元通信，断路器智能控制器单元接收遥控分闸命令后，驱动线圈单元动作驱动断路器执行机构，断路器执行机构动作而切断主触点。
本发明的有益成果是在于通过测量太阳能电池组件串电压电流信号进行故障判断和分合闸控制，实现太阳能电池组件串短路等故障保护，实现太阳能电池组件串电信号遥测功能，并考虑安装手动控制要求，增强了太阳能发电的安全性和可靠性。
附图说明
图1是本发明的系统原理框图。
图2是本发明的断路器对太阳能组件串保护范围图。
具体实施方法
下面结合附图对本发明做进一步的描述：
如图1、图2所示图1示出了本发明的一种用于太阳能电池组件串的电子式断路器的原理流程图。如图所示，本发明的断路器包括：主触点1、断路器执行机构2、手动脱扣器3、手动合闸器4、电压测量与调理单元5、电流测量与调理单元6、计算机网络单元7、通信接口单元8、断路器状态辅助接点9、驱动线圈单元10、断路器智能控制器单元11。电压测量与调理5、电流测量与调理6分别与断路器智能控制器11连接；断路器智能控制器11与驱动线圈10连接；驱动线圈10与断路器执行机构2连接；手动脱扣器3、手动合闸器4分别与断路器执行机构2连接；断路器执行机构2与主触点1连接，断路器状态辅助接点9与断路器智能控制器11连接。
太阳能电池组件串与断路器串接。电流测量与调理6将拾取组串电流信号并送入断路器智能控制器11，电压测量与调理5将拾取组串电压信号并送入断路器智能控制器单元11。当太阳能电池组件串电路发生短路故障，如图2所示太阳能电池组件串工作点进入短路保护区，在故障判别单元5判定：电流信号×电阻常数 ﹢ 电压常数 ﹤电压信号关系成立，命令驱动线圈10动作驱动断路器执行机构2，断路器执行机构2动作而切断主触点1。
当太阳能组件串正负极反接到电路构成回路时或太阳能组件串流过逆向电流时，如图2所示太阳能组件串工作点进入反接保护区，在断路器智能控制器11判定组件串电压信号、电流信号方向反向，命令驱动线圈单元10动作断路器执行机构2，断路器执行机构2动作而切断主触点1。
当太阳能电池组件电压超出正常范围时，如图2所示太阳能组件串工作点进入过电压保护区，在断路器智能控制器11判定组件串电压信号超过上限值，命令驱动线圈10动作驱动断路器执行机构2，断路器执行机构2动作而切断主触点1。
当太阳能组件串进行安装或检修时，可以使用手动脱扣器8触发断路器执行机构2动作而切断主触点1；可以使用手动合闸器9，触发断路器执行机构2动作而闭合主触点1。进而达到保护太阳能组件串和操作人员安全的目的。
进一步地，本发明的一种用于太阳能电池组件串的断路器可以使用遥控分闸功能。计算机网络7可以通过通信接口8与断路器智能控制器单元11通信。断路器智能控制器单元11接收遥控分闸命令后，驱动线圈单元10动作驱动断路器执行机构2，断路器执行机构2动作而切断主触点1，实现远程控制断路器分断的功能。
进一步地，本发明的一种用于太阳能电池组件串的断路器所中的断路器智能控制器11由微控制器或微处理器及扩展电路构成。
本发明是在于通过测量太阳能电池组件串电压电流信号进行故障判断和分合闸控制，实现太阳能电池组件串短路等故障保护，实现太阳能电池组件串电信号遥测功能，并考虑安装手动控制要求，增强了太阳能发电的安全性和可靠性。
Claims (8)
1.一种用于太阳能电池组件串的智能式断路器，其特征在于包括：主触点（1）、断路器执行机构（2）、手动脱扣器（3）、手动合闸器（4）、电压测量与调理（5）、电流测量与调理（6）、计算机网络（7）、通信接口（8）、断路器状态辅助接点（9）、驱动线圈单元（10）、和断路器智能控制器（11），电压测量与调理（5）、电流测量与调理（6）分别与断路器智能控制器（11）连接；断路器智能控制器（11）与驱动线圈（10）连接；驱动线圈（10）与断路器执行机构（2）连接；手动脱扣器（3）、手动合闸器（4）分别与断路器执行机构（2）连接；断路器执行机构（2）与主触点（1）连接，所述断路器状态辅助接点（9）与断路器智能控制器（11）连接。
2.如权利要求1所述的用于太阳能电池组件串的智能式断路器，其特征在于所述计算机网络（7）通过通信接口单元（8）与断路器智能控制器（11）连接。
3.如权利要求1所述的用于太阳能电池组件串的智能式断路器，其特征在于所述断路器智能控制器（11）由微控制器或微处理器及扩展电路构成。
4.一种用于太阳能电池组件串的智能式断路器保护方法，其特征在于手动脱扣器（3）、手动合闸器（4）、驱动线圈（10）通过驱动断路器执行机构（2）动作而切断主触点（1）；电流测量与调理单元（6）将拾取组串电流信号并送入断路器智能控制器（11），电压测量与调理（5）将拾取组串电压信号并送入断路器智能控制器（11），当太阳能组件串电路发生短路故障，在断路器智能控制器（11）判定：电流信号×电阻常数 ﹢ 电压常数 ﹤电压信号关系成立，命令驱动线圈（10）动作驱动断路器执行机构（2），断路器执行机构（2）动作而切断主触点（1）。
5.根据权利要求4所述的用于太阳能电池组件串的智能式断路器保护方法，其特征在于：当太阳能组件串正负极反接到电路构成回路时或太阳能组件串流过逆向电流时，在断路器智能控制器（11）判定组件串电压信号、电流信号方向反向，命令驱动线圈（10）动作驱动断路器执行机构（2），断路器执行机构（2）动作而切断主触点（1）。
6.根据权利要求4所述的用于太阳能电池组件串的智能式断路器保护方法，其特征在于：当太阳能电池组件电压超出正常范围时，在断路器智能控制器（11）判定组件串电压信号超过上限值，命令驱动线圈（10）动作驱动断路器执行机构（2），断路器执行机构（2）动作而切断主触点（1）。
7.根据权利要求4所述的用于太阳能电池组件串的智能式断路器保护方法，其特征在于：当太阳能组件串进行安装或检修时，使用手动脱扣器（3）触发断路器执行机构（2）动作而切断主触点（1）；或使用手动合闸器（4），触发断路器执行机构（2）动作而切断主触点（1）。
8.根据权利要求4所述的一种用于太阳能电池组件串的断路器保护方法，其特征在于使用遥控分闸功能，计算机网络（7）通过通信接口（8）与断路器智能控制器单元（11）通信，断路器智能控制器单元（11）接收遥控分闸命令后，驱动线圈单元（10）动作驱动断路器执行机构（2），断路器执行机构（2）动作而切断主触点（1）。
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