CN106208954A - 光伏组件用接线盒及其检测装置及方法、以及功率检测装置 - Google Patents

光伏组件用接线盒及其检测装置及方法、以及功率检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光伏组件用接线盒及其检测装置及方法、以及功率检测装置。所述光伏组件用接线盒，包括：盒体、位于盒体内的连接部以及信号引出部；所述连接部与光伏组件的光伏线电连接，以将光伏组件产生的电压输出到外部线路；以及所述信号引出部包括与所述连接部电连接的引出端，从而能够利用该引出端获得所述光伏组件生成的电压作为测量电压。根据本发明的上述方案，无需专业设备，同时也不需要对光伏系统断电或调整电气线路即可测试找出异常组件。

Description

光伏组件用接线盒及其检测装置及方法、以及功率检测装置
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，尤其涉及一种光伏组件用接线盒及其检测装置及方法、以及功率检测装置。
背景技术
太阳能作为一种干净的可再生新能源，越来越受到人们青睐。光伏组件是能够将太阳能转换为电能的太阳能发电系统中的核心部件，其使用寿命直接关系到太阳能发电系统的功效。现有光伏组件的设计使用寿命虽然为20-30年，但在实际使用过程中往往受到外部使用环境的影响，导致组件功率大幅降低，部分组件甚至出现玻璃炸裂、背板烧穿的现象。造成以上情况发生的主要原因是电位诱发衰减(PID，Potential InducedDegradation)效应及热斑效应，两者不仅会使组件功率大幅降低，甚至导致安全隐患的发生。
在常规光伏电站系统中，对于异常组件往往缺乏有效的检测分析手段，只能通过简单的肉眼观察来粗略判断。部分由PID效应引起的组件或者是热斑效应不是很严重的组件外观根本辨别不出，从而无法简单有效的找出组件阵列中异常的组件。如果想深入测试组件是否异常，往往需要借助昂贵的专业设备，操作较为繁琐，技术要求高，在实际应用中很不方便。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种光伏组件用接线盒及其检测装置及方法、以及功率检测装置，能够方便的检测光伏组件异常情况。
根据本发明的第一方面，提供一种光伏组件用接线盒，包括：盒体、位于盒体内的连接部以及信号引出部；所述连接部与光伏组件的光伏线电连接，以将光伏组件产生电压输出到外部线路；以及所述信号引出部包括与所述连接部电连接的引出端，从而能够利用该引出端获得所述光伏组件生成的电压作为测量电压。
进一步地，所述的接线盒还包括：设置在盒体内的二极管。
进一步地，所述接线盒内部灌封以形成灌封区。
进一步地，所述信号引出部进一步包括插座结构，用于固定所述引出端，以便从该引出端获得所述测量电压。
进一步地，所述插座结构包括固定底座以及测试插座；所述引出端插入固定底座的插槽固定；以及所述测试插座形成为内插式结构。
进一步地，所述插座结构的顶部形成电压测量端，并在该电压测量端上设置密封元件。
根据本发明的第二方面，提供一种检测装置，用于测量上述任一项所述的接线盒的电压来判断光伏组件的异常，包括：测量端以及判断单元；所述测量端与所述接线盒的信号引出部电连接，以获得接线盒内的待测量的测量电压；以及判断单元，用于根据测量端获得的测量电压和理想电压来判断光伏组件是否出现异常。
进一步地，所述的检测装置，进一步包括：结果输出部，用于输出测量及判断结果。
进一步地，所述的装置，进一步包括：设定部，用于对待测量的光伏组件的数量进行设定。
进一步地，所述结果输出部包括一显示单元，用于将获得的所述测量电压显示在该显示单元上。
进一步地，该显示单元包括多个电压显示窗和组件数量显示窗；多个电压显示窗中包括测量结果显示窗；组件数量显示窗显示当前光伏组件中的光伏阵列的数量n。
进一步地，所述判断单元包括计算模块，用于根据理想电压和测量电压计算偏差率；以及判断模块，根据该偏差率判断光伏组件是否异常。
进一步地，设光伏组件包括n个电压为U1到Un的光伏组件阵列，串联后总的电压为U；设Ui为实际测试值、U`i为理论电压；则计算模块进行如下计算：
U`i＝U/n；
U`i-1＝U`i-2＝U`i-3＝U`i/3＝U/(3*n)；
α＝((Ui/U`i)-1)*100％；
其中，当偏差率α的值超过预定范围时，则判断单元判断光伏组件出现异常。
根据本发明的第三方面，提供一种检测方法，通过对上述任一项所述的接线盒的电压进行测量来判断光伏组件的异常，包括：测量电压获取步骤、以及判断步骤；
所述测量电压获取步骤，通过与所述接线盒的信号引出部电连接来获得接线盒内的待测量的测量电压；以及所述判断步骤，根据获得的测量电压和理想电压来判断光伏组件是否出现异常。
进一步地，所述的检测方法，进一步包括：结果输出步骤，用于输出测量及判断结果。
进一步地，所述判断步骤进一步包括：根据理想电压和测量电压计算偏差率；以及根据该偏差率判断光伏组件是否异常。
进一步地，设光伏组件包括n个电压为U1到Un的光伏组件阵列，串联后总的电压为U；设Ui为实际测试值、U`i为理论电压；则判断步骤中进行如下计算：
U`i＝U/n；
U`i-1＝U`i-2＝U`i-3＝U`i/3＝U/(3*n)；
α＝(Ui/U`i-1)*100％；
其中，当偏差率α的值超过预定范围时，则判断单元判断光伏组件出现异常。
根据本发明的第四方面，提供一种功率检测装置，包括：如上述任一项所述的检测装置，以及电流测量元件。其中，该电流测量元件为电流钳。
根据本发明的方案，通过将接线盒中的接线部引出以获得其上的电压，并进一步将其与理想电压比较，从而判断光伏组件是否出现异常。根据本发明的上述方案，无需专业设备，同时也不需要对光伏系统断电或调整电气线路即可测试找出异常组件。此外，测试操作完全不影响光伏电站系统的正常工作，适合各种规模大小的电站系统中组件的检测。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明一优选实施的接线盒的结构示意图；
图2为根据本发明一优选实施例的接线盒的信号引出部的结构示意图；
图3为根据本发明一优选实施例的接线盒检测装置的结构示意图；
图4示出了根据本发明检测原理的示意图；
图5示出了根据本发明一优选实施例的接线盒检测方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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做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。
众所周知，接线盒是光伏组件的重要组成部分，其主要作用是将光伏组件中的太阳能电池产生的电力输出到外部线路上。根据本发明的方案，提供一种光伏组件的接线盒，使得光伏组件在正常工作状态下也能测量其电压大小，并相应地提供一种接线盒电压检测装置，从而能够根据测量到的电压大小来判断光伏组件的工作是否出现异常。
以下首先结合图1说明根据本发明的所述光伏组件的接线盒的结构。图1示出了根据本发明的一优选实施例的所述光伏组件的接线盒结构示意图。如图1所示，所述接线盒包括盒体1、位于盒体1内的连接部2以及信号引出部3。所述连接部2，例如为导电铜片，其与光伏组件的光伏线W电连接，例如利用汇流带焊接部，以将光伏组件产生电力输出到外部线路。所述信号引出部3包括与所述连接部2利用导线31电连接的引出端32，从而能够利用该引出端32测量所述光伏组件生成的电压。其中，例如通过将所述导线31分别焊接在连接部2(例如，导电铜片)和所述引出端32上而实现所述导电铜片与引出端32的电连接。优选地，所述接线盒还包括有设置在盒体1内的二极管4，例如为用于防止电路反向馈电的防反二极管等。进一步优选地，所述接线盒内部利用例如灌封胶灌封，以形成灌封区。
结合图2(a)、2(b)描述所述信号引出部3。图2(a)、2(b)示出了根据本发明一优选实施例的所述信号引出部3的结构示意图；图2(a)为从平行于纸面方向的方向看所述信号引出部3的视图；图2(b)为从垂直于纸面方向的方向看所述信号引出部3的视图。如图2(a)、2(b)所示，所述信号引出部3进一步包括插座结构33、34，用于固定所述引出端32以便于测量所述电压，例如，如图2(b)所示，在插座结构的顶端形成电压测量端35。如图2(a)和2(b)所示，所述插座结构33、34优选包括固定底座33以及测试插座34。所述引出端32插入固定底座33的插槽331固定，固定底座33为例如塑料结构，并优选与接线盒的盒体1形成一体成型。所述测试插座34形成为内插式结构，只有使用细长尖端柱状物体采购接触到所述引出端32。利用灌封胶灌封覆盖如图2(a)所示的灌封覆盖线37以下的引出端32、固定底座33、测试插座34、插槽331等位置。此外，优选地，在电压测量端35上设置密封元件36，例如为橡胶密封垫，用于防止水汽进入插槽331。进一步地，在密封元件的外围，还设置有接线盒的后盖板，因此整个接线盒的电气安全可以得到保证。以上插座结构为由固定底座33和测试插座34两部分形成，然而其仅为示例性的，也可以将两者形成为一体结构。此外，插座结构仅需保证能够与固定底座配合连接即可。
以下结合图3、4描述本发明的接线盒检测装置，用于测量上述接线盒的电压来判断光伏组件的异常。图3示出了该检测装置的结构示意图，如图3所示，所述检测装置包括测量端5以及判断单元6。测量端5与所述接线盒的信号引出部3电连接，以获得接线盒内的待测量的测量电压。判断单元6用于根据测量端5获得的测量电压和理想电压来判断光伏组件是否出现异常。优选地，所述检测装置还包括结果输出部7，用于输出测量及判断结果。以及进一步优选地，所述检测装置还包括设定部8，用对于待测量的光伏组件的数量进行设定。
在图3所示的实施例中，所述测量端5、结果输出部7以及设定部8均设置在检测装置的显示面板P上。所述测量端5例如为一连接有测量探针的端子，能够将所述探针插入所述信号引出部3的插槽331以能接触到所述引出端32，从而获得所述测量电压。所述结果输出部7例如包括一显示单元，用于将获得的所述测量电压显示在该显示单元上。该显示单元优选包括多个电压显示窗和组件数量显示窗。多个电压显示窗中包括测量结果显示窗Pm，如图3左下角虚线内的放大图所示，该测量结果显示窗Pm每个显示3个数值：所述测量电压Ui、理论电压U`i以及偏差率α(若为负值则带“-”号)。组件数量显示窗显示当前光伏组件中的光伏阵列的数量n。设定部8，例如为设置按钮，用于设置相应的所述光伏阵列的数量n。
以下结合图3、4进一步说明判断单元6的操作。如图4所示，设光伏组件包括n个电压为U1到Un的光伏组件阵列，串联后总的电压为U。如上文所述，设Ui为实际测试值、U`i为理论值，U`i-1、U`i-2以及U`i-3分别为U`i的一个分部，U`i-1、U`i-2以及U`i-3串联起来，三者之和为U`i。其中，U`i的来源为光伏组件的逆变器发电数据，所述检测装置需要与逆变器能够实时通信,例如通过数据传输模块或通过联网实现数据共享等，以便在接收到逆变器的发电数据后对Ui的实际测量值进行分析和判断。具体地，设光伏组件的逆变器反馈光伏组件的各阵列的发电总电压为U，所述检测装置上设置的光伏组件阵列的数量为n，则判断单元进行如下计算：
U`i＝U/n；
U`i-1＝U`i-2＝U`i-3＝U`i/3＝U/(3*n)；
α＝(Ui/U`i-1)*100％。
其中，偏差率α的值可根据组件异常的严重性来定义，例如：若认为α超过±10％即表示光伏组件出现异常，则在实际测量过程中，对于α超过±10％的组件，则判断装置判断光伏组件为异常的光伏组件。如上文所述，当判断单元6判断光伏组件出现异常时，可对该光伏组件断电，并将组件拆卸下来进一步深入测试来校准α与组件异常严重性的匹配度，后续根据实际需要调整。
进一步地，本发明提供一功率检测装置，包括所述检测装置以及电流测量元件，例如电流钳。从而根据所述电流钳和测量电压获得测量功率，以便在针对单个阵列组件功率全体下降的情况，可以对阵列先进行整体性能分析。其中，电流钳作为一种测量电流大小的工具，所谓的“钳”实际为一个圆圈，让电线穿过这个圆圈就能测电线中电流的大小。所述电流钳可以在不拆开线路的情况下，直接把电线夹入电流钳的圆圈中即可以测出电流大小。通常情况下，所述检测装置和逆变器实时通信，可以获得电压、电流以及功率等数据，然而，采用所述电流钳可以使实际的检测过程更加直观，同时对逆变器的反馈数据也可加以核对、验证。
以下对本发明的接线盒电压检测方法进行描述。图5示出了根据本发明所述的检测方法的流程图。如图5所示，所述方法包括：测量电压获取步骤S1、以及判断步骤S2。测量电压获取步骤S1中，通过与所述接线盒的信号引出部3电连接来获得接线盒内的待测量的测量电压。判断步骤S2，根据获得的测量电压和理想电压来判断光伏组件是否出现异常。优选地，所述检测方法还包括结果输出步骤S3，用于输出测量及判断结果。
具体的计算及判断方法如上文所述，设光伏组件包括n个电压为U1到Un的光伏组件阵列，串联后总的电压为U。如上文所述，设Ui为实际测试值、U`i为理论值。其中，U`i的来源为光伏组件的逆变器发电数据。具体地，设光伏组件的逆变器反馈光伏组件的各阵列的发电总电压为U，设所设置的光伏组件中阵列的数量为n，则判断步骤中进行如下计算：
U`i＝U/n；
U`i-1＝U`i-2＝U`i-3＝U`i/3＝U/(3*n)；
α＝(Ui/U`i-1)*100％。
其中，α的值可根据组件异常的严重性来定义，例如：若认为α超过±10％即表示光伏组件出现异常，则在实际测量过程中，对于α超过±10％的组件，则判断步骤中判断光伏组件为异常的光伏组件。如上文所述，当判断光伏组件出现异常时，可对该光伏组件断电，并将组件拆卸下来进一步深入测试来校准α与组件异常严重性的匹配度，后续根据实际需要调整。
以上对本发明的光伏组件用接线盒及其电压检测装置及方法进行了描述。根据本发明的方案，通过将接线盒中的接线部引出以获得其上的电压，并进一步将其与理想电压比较，从而判断光伏组件是否出现异常。根据本发明的上述方案，无需专业设备，同时也不需要对光伏系统断电或调整电气线路即可测试找出异常组件。此外，测试操作完全不影响光伏电站系统的正常工作，适合各种规模大小的电站系统中组件的检测。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (19)

1.一种光伏组件用接线盒，其特征在于，包括：
盒体、位于盒体内的连接部以及信号引出部；
所述连接部与光伏组件的光伏线电连接，以将光伏组件产生电压输出到外部线路；以及
所述信号引出部包括与所述连接部电连接的引出端，从而能够利用该引出端获得所述光伏组件生成的电压作为测量电压。
2.如权利要求1所述的接线盒，其特征在于，进一步包括：
设置在盒体内的二极管。
3.如权利要求1或2所述的接线盒，其特征在于，
所述接线盒内部灌封以形成灌封区。
4.如权利要求1-3任一项所述的接线盒，其特征在于，
所述信号引出部进一步包括插座结构，用于固定所述引出端，以便从该引出端获得所述测量电压。
5.如权利要求4所述的接线盒，其特征在于，
所述插座结构包括固定底座以及测试插座；所述引出端插入固定底座的插槽固定；以及所述测试插座形成为内插式结构。
6.如权利要求4或5所述的接线盒，其特征在于，
所述插座结构的顶部形成电压测量端，并在该电压测量端上设置密封元件。
7.一种检测装置，其特征在于，用于测量权利要求1-6任一项所述的接线盒的电压以判断光伏组件的异常，该检测装置包括：
测量端以及判断单元；
所述测量端与所述接线盒的信号引出部电连接，以获得接线盒内的待测量的测量电压；以及
判断单元，用于根据测量端获得的测量电压和理想电压来判断光伏组件是否出现异常。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，进一步包括：
结果输出部，用于输出测量及判断结果。
9.如权利要求7或8任一项所述的装置，其特征在于，进一步包括：
设定部，用于对待测量的光伏组件的数量进行设定。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，
所述结果输出部包括一显示单元，用于将获得的所述测量电压显示在该显示单元上。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，
该显示单元包括多个电压显示窗和组件数量显示窗；多个电压显示窗中包括测量结果显示窗；组件数量显示窗显示当前光伏组件中的光伏阵列的数量n。
12.如权利要求7-11任一项所述的装置，其特征在于，
所述判断单元包括计算模块，用于根据理想电压和测量电压计算偏差率；以及判断模块，根据该偏差率判断光伏组件是否异常。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，
设光伏组件包括n个电压为U1到Un的光伏组件阵列，串联后总的电压为U；设Ui为实际测试值、U`i为理论电压；则计算模块进行如下计算：
U`i＝U/n；
U`i-1＝U`i-2＝U`i-3＝U`i/3＝U/(3*n)；
α＝(Ui/U`i-1)*100％；
其中，当偏差率α的值超过预定范围时，则判断单元判断光伏组件出现异常。
14.一种检测方法，其特征在于，用于通过对权利要求1-6任一项所述的接线盒的电压进行测量来判断光伏组件的异常，该方法包括：
测量电压获取步骤、以及判断步骤；
所述测量电压获取步骤，通过与所述接线盒的信号引出部电连接来获得接线盒内的待测量的测量电压；以及所述判断步骤，根据获得的测量电压和理想电压来判断光伏组件是否出现异常。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，进一步包括：
结果输出步骤，用于输出测量及判断结果。
16.如权利要求14或15所述的方法，其特征在于，
所述判断步骤进一步包括：根据理想电压和测量电压计算偏差率；以及根据该偏差率判断光伏组件是否异常。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，
设光伏组件包括n个电压为U1到Un的光伏组件阵列，串联后总的电压为U；设Ui为实际测试值、U`i为理论电压；则判断步骤中进行如下计算：
U`i＝U/n；
U`i-1＝U`i-2＝U`i-3＝U`i/3＝U/(3*n)；
α＝((Ui/U`i)-1)*100％；
其中，当偏差率α的值超过预定范围时，则判断单元判断光伏组件出现异常。
18.一种功率检测装置，其特征在于，包括：如权利要求7-13任一项所述的装置，以及电流测量元件。
19.如权利要求18所述的功率检测装置，其中，
所述电流测量元件为电流钳。
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