CN102891464A

CN102891464A - 一种光伏组串保护装置

Info

Publication number: CN102891464A
Application number: CN2012103901000A
Authority: CN
Inventors: 舒江东; 李陈; 王德志
Original assignee: GUANGZHOU ZHONGJING SOLAR ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: GUANGZHOU ZHONGJING SOLAR ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2013-01-23

Abstract

本发明提出了一种光伏组串保护装置，包括检测单元、光伏发电单元，所述检测单元与所述光伏发电单元相连接，用于检测光伏发电单元的电路参数；还包括处理单元，用于根据所述检测单元的检测结果判断光伏发电单元的工作状态，并根据工作状态进行控制。本发明解决了现有技术中发电单元输出这一部分电路不存在任何保护及措施，造成短路烧毁的问题。

Description

一种光伏组串保护装置

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电系统领域，特别是指一种光伏组串保护装置。

背景技术

光伏(PV or photovoltaic)是太阳能光伏发电系统(photovoltaic power system)的简称，是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统；有独立运行和并网运行两种方式。由于其优良的特性，光伏产业越来越普及。

光伏电站的发电部分一般由若干光伏板组件串联构成光伏发电单元，获得满足逆变器的输入电压，再将多个光伏发电单元并联，达到与逆变器相匹配的输入功率。目前大型光伏电站通常按照1MW一个单元设置，再将若干MW单元并联构成10MW级甚至100MW级光伏电站；其一般选用单块功率为240Wp，每个光伏发电单元通常由20块左右光伏板组件串联，10-16个光伏发电单元通过汇流箱并联后送往直流柜，6-12个汇流箱输出在直流柜内并联，构成500KW的光伏发电单元。

目前光伏电站中光伏发电单元的保护一般采取在电源的出口端设置直流断路器、直流熔丝作为保护装置。由于光伏电站的特殊性，为便于安装及施工，每个光伏发电单元的直流断路器或直流熔丝均安装在汇流箱中，每个光伏发电单元构成最基本的发电单元，该发电单元的保护直流断路器或直流熔丝距离其输出点的距离少则2-3米，远则可达到60-90米，平均一般在50米，即在发电单元输出这一部分电路不存在任何保护及措施。因此目前光伏电站一旦出现短路故障通常将导致故障光伏发电单元全部烧毁，其损失极其严重。

组件的接线盒中汇流铜带、旁路二极管、及出线一般都采用靠弹簧片压力连接的形式连接。各组件的串联接口一般选用防水插头连接，每个光伏发电单元的连接点一般在140个以上。光伏发电单元开路电压一般在650-880V，由于光伏组件的电特性，光伏发电单元输出近似恒流源，单个光伏发电单元本身是可以承受短路电流通过，但是由于不稳定的连接，在众多的压力连接点中，一旦出线接触不良，就会导致发热、拉弧，由于直流电弧在空气中燃烧稳定，将导致整个光伏发电单元的燃烧，影响面极大。由于光伏发电单元工作过程中短路电流仅比工作电流稍大，出现短路时熔丝及空气开关也无法动作或熔断。

另外北美标准NASI/NFPA70已明确规定，直流侧的保护电器均要求直流规格的，对于保护光伏电池串的熔断器，要求额定电流In≥1.56Isc(Isc为PV串的短路电流)，额定电压不小于光伏电池串当地最低温度时的开路电压Voc，并提供了修正系数供计算实际使用温度下Voc；而保护PV阵列的熔断器、其要求限制电流1.25Isc≤In＜1.56Isc，该位置导线规格要不小于1.56Isc。但在日照光强小于标准光强时，光伏组串短路电流将小于In，因此若此时发生短路或者燃弧，由于电流太小熔断器完全不可能被熔断开，因此也会造成设备的损坏。

发明内容

本发明提出一种光伏组串保护装置，解决了现有技术中发电单元输出这一部分电路不存在任何保护及措施，造成短路烧毁的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种光伏组串保护装置，包括检测单元、光伏发电单元，所述检测单元与所述光伏发电单元相连接，用于检测光伏发电单元的电路参数；

还包括处理单元，用于根据所述检测单元的检测结果判断光伏发电单元的工作状态，并根据工作状态进行控制。

所述处理单元包括保护单元和监控通讯单元；当检测单元的检测结果为故障状态时，所述保护单元切断主回路电流，所述监控通讯单元发出报警信息。

所述保护单元包括熔丝。

所述保护单元包括保护功率管。

所述处理单元为中央处理器。

还包括电源；所述电源为所述检测单元及所述处理单元供电。

本发明光伏组串保护装置其通过处理单元控制电路的断开，且控制的电路可以设置在发电单元输出端或者其他任意需要之处，检测电路及时检测光伏发电单元的状态，并用以提供给处理单元进行判断，从而第一时间保护了光伏发电单元；从而可以在第一时间切断电源，起到及时有效的安全保护，并且能够尽可能低的降低损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明光伏组串保护装置的框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明光伏组串保护装置，包括检测单元1、光伏发电单元2，检测单元1与光伏发电单元2相连接，用于检测光伏发电单元2的电路参数；还包括处理单元3，用于根据检测单元1的检测结果判断光伏发电单元2的工作状态，并根据工作状态进行控制。

优选的，处理单元3包括保护单元和监控通讯单元；当检测单元1的检测结果为故障状态时，保护单元切断主回路电流，监控通讯单元发出报警信息。

优选的，保护单元包括熔丝；或者保护单元包括保护功率管。熔丝或功率管作为设备的保护器件，通过熔断熔丝或关断功率管切断光伏电站发电单元电流；

所述处理单元3为中央处理器。

优选的，还包括电源4；所述电源4为所述检测单元1及所述处理单元3供电。具体的，设备设有电源4插头，从要保护的光伏电站发电单元中抽取，通过电源4整定成稳定电源给设备提供用电。

本发明工作时，检测单元1，可检测光伏电站发电单元电压及电流的变化，比如短路或者燃弧代表电压瞬间下降或者电流突然增加因此产生了斜波电流，一般而言，电流从肉眼看来近似为一条直线，而所检测的电流值其变化也将是一个平稳的变化，若其曲线发生了突然的跳变，则设定其是出现了短路或者燃弧；此时，需要瞬时停止设备的运转。处理单元3，根据所述检测单元1的检测结果判断光伏发电单元2的工作状态；当检测单元1的检测结果为故障状态时，故障保护单元，通过熔断熔丝或关断功率管，切断主回路电流；监控通讯单元，将设备运行状态上传至光伏电站中控室，发出报警信息。

本发明除了在电源的出口端设置直流断路器、直流熔丝作为保护装置，另外将光伏组串保护装置安装在光伏电站每个发电单元的出口端，有效保护光伏电站发电单元及其附属电缆、电缆插头等出线的短路燃弧、接触不良拉弧等，从而防止事故扩大。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种光伏组串保护装置，包括检测单元、光伏发电单元，其特征在于，所述检测单元与所述光伏发电单元相连接，用于检测光伏发电单元的电路参数；

2.如权利要求1所述的一种光伏组串保护装置，其特征在于，所述处理单元包括保护单元和监控通讯单元；当检测单元的检测结果为故障状态时，所述保护单元切断主回路电流，所述监控通讯单元发出报警信息。

3.如权利要求2所述的一种光伏组串保护装置，其特征在于，所述保护单元包括熔丝。

4.如权利要求2所述的一种光伏组串保护装置，其特征在于，所述保护单元包括保护功率管。

5.如权利要求1或2所述的一种光伏组串保护装置，其特征在于，所述处理单元为中央处理器。

6.如权利要求1或2所述的一种光伏组串保护装置，其特征在于，还包括电源；所述电源为所述检测单元及所述处理单元供电。