CN106688176B - 具有故障诊断装置的光伏发电系统及其故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光伏发电系统的故障诊断，本发明的故障诊断装置包括：温度传感器部，检测接线盒内部温度和所述太阳能电池组件表面温度；电压检测传感器，设置在所述接线盒，检测所述太阳能电池组件产生的电源的电压；以及运算部，判断所述温度传感器部的检测值是否在故障范围内，以及所述电压检测传感器的检测值和所述太阳能电池组件的开路电压的差异是否在规定范围内，从而判定故障位置。根据本发明，初期的设备投资费用低、能容易判断出通过肉眼难以判断的太阳能电池组件的故障。

Description

具有故障诊断装置的光伏发电系统及其故障诊断方法

技术领域

本发明涉及光伏发电系统的故障诊断，尤其涉及一种具有通过检测温度和电压来诊断光伏发电系统是否出现故障的故障诊断装置的光伏发电系统以及光伏发电系统的故障诊断方法。

背景技术

因使用过多的化石燃料，温室效应成了严重的问题，作为对此的应对措施，替代能源的开发正在积极地进行。这些替代能源中具有代表性的例子有：风力发电、波力发电、太阳能发电。

其中，由于近年来可再生能源的普及政策以及太阳能电池单元价格的下降等影响，利用太阳能发电确保其竞争力并持续的扩大普及。图1示出韩国公开专利第10-2000-0002864号中公开的利用太阳能的发电系统的一个例子。如图1所示，由多个太阳能电池单元(a1、…、e1、…)组成的太阳能电池组件(a、…、c、d、e)分别具有通信装置4，且远程中央服务器5利用所述通信装置4对太阳能电池组件进行控制、管理及监视。

但是，太阳能电池组件的故障(短路，断线等)难以通过肉眼确认，且系统初期几乎不会发生故障。并且，虽然在逆变器一端按不同的字符串监控电压、电流、功率，但是在一些电池单元不工作时旁路二极管工作，故不容易判断系统是否发生故障。

并且，当逆变器或者旁路二极管发生故障时，由于出现与太阳能电池组件的故障相似的现象，尤其难以捕获，并且，因逆变器或者旁路二极管发生故障引起的太阳能电池组件的二次温度上升导致的烈火可能会带来更大的损失。因此，需要还可以诊断逆变器和旁路二极管是否发生故障的装置。

图2是韩国授权专利公报第10-0919065号中公开的用于诊断太阳能电池组件的故障的技术。图2中的光伏发电装置50包括配置有多个电池组件10的电池组件组20，以及与电池组件组20进行通信的运算部。电池组件10内部包括太阳能电池单元阵列、通信部、电压监视部、控制部、电源部以及充电部。电池组件10通过通信部与相邻的电池组件10进行通信，当相邻的电池组件10发生故障时，跳过故障的电池组件10给下一个电池组件同时传输自身的工作状态和已发生故障的电池组件的工作状态，并依次执行。在光伏发电装置50中，由充电部的电源驱动的电压检测部检测从太阳能电池单元阵列产生的电能电压，检测的电压超出规定的基准值范围时判断为故障，并给相邻的电池组件10传输故障信号，被传输的信号传输至运算部，无需单独的手动操作确认过程，也能够容易确认发生故障的电池组件。

但是，如图2所示，对各电池组件分别检测电压、电流等时，容易判断是否发生故障，但存在初期投资费用过高的问题。因此，在消费者的立场上，具有这种故障诊断功能的光伏发电系统并不是优先选择，这使得出现可行性及替代能源生产效率低下的问题。

并且，韩国授权专利公报第10-0970280号中公开了一种光伏发电监控系统，其在太阳能电池组件设置了跟踪检测部、功率输出量检测部、温度检测部、本地控制部以及通信部，从而能够在温度检测部检测出的温度超出预先设定的范围时，判断为跟踪错误等。但是，韩国授权专利公报第10-0970280号中的利用温度检测部的基于温度检测的故障诊断是检测跟踪错误等，因此无法检测太阳能电池单元自身的损坏等引起的故障，如图2所示，太阳能电池单元自身的故障诊断是通过检测电压或者电流完成，因此依旧出现图2中公开的技术问题。

现有技术文献

1.韩国公开专利公报第10-2000-0002864号(公开日期：2000年1月15日)

2.韩国授权专利公报第10-0919065号(授权日期：2009年9月18日)

韩国授权专利公报第10-0970280号(授权日期：2010年7月7日)

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决现有技术中存在的问题而提出的本发明的目的在于，检测出光伏发电系统中通过肉眼难以判断的太阳能电池组件、逆变器、旁路二极管等的故障。

(二)技术方案

为解决上述目的而提出的本发明的光伏发电系统的故障诊断装置包括：太阳能电池组件，由多个太阳能电池单元以格子状布置形成；接线盒，与所述太阳能电池组件连接，以便输出从所述太阳能电池组件产生的电源；逆变器，将由所述太阳能电池组件产生的直流电源转换成负载所需的交流电源；服务器通信部，与所述太阳能电池组件进行通信，其特征在于，包括：温度传感器部，检测所述接线盒内部温度和所述太阳能电池组件表面温度；电压检测传感器，设置在所述接线盒，检测所述太阳能电池组件产生的电源的电压；以及运算部，判断所述温度传感器部的检测值是否在故障范围内，以及所述电压检测传感器和所述太阳能电池组件的开路电压的差异是否在规定范围内，从而判断故障位置。

并且，本发明作为具备故障诊断装置的光伏发电系统的故障诊断方法，其另一个特征在于，包括：基准温度检测步骤，在正常状态下的规定时间内进行光伏发电的每一个太阳能电池组件的温度变化利用所述表面温度传感器检测，并作为基准温度变化进行存储；故障范围设定步骤，对于处于误操作状态的太阳能电池组件，检测所述规定时间内太阳能电池组件的温度变化，并将与同一时间段内的基准温度变化的差异设定为故障范围；工作温度检测步骤，所述每一个表面温度传感器检测所述规定时间内分别进行光伏发电的太阳能电池组件的温度变化并作为工作温度变化进行传输；以及故障诊断步骤，在同一时间段内的所述基准温度变化和所述工作温度变化之差超出所述故障范围时，所述运算部判断为故障。

并且，本发明作为具备故障诊断装置的光伏发电系统的故障诊断方法，其又一个特征在于，包括以下步骤：监视所述表面温度传感器和内部温度传感器；当所述表面温度传感器和内部温度传感器的检测值分别高于正常工作状态时的值，检查电压检测传感器的检测值；当在检查所述电压检测传感器的检测值的步骤中检测出的电压高于正常状态下的电压时，通过比较所述检测出的电压和所述太阳能电池组件的开路电压值，以判断逆变器是否发生故障；以及当在检查所述电压检测传感器的检测值的步骤中检测出的电压低于正常状态下的电压时，检查由所述内部温度传感器检测的温度值，以判断太阳能电池组件或者旁路二极管中的某一个是否发生故障，所述判断逆变器是否发生故障的步骤和所述判断太阳能电池组件或者旁路二极管中某一个是否发生故障的步骤没有时间上的先后关系。

(三)有益效果

根据本发明，由于接线盒内部设置有温度传感器和电压传感器，初期的设备投资费用低、能容易判断出通过肉眼难以判断的太阳能电池组件的故障、且能检测出难以检测的逆变器和旁路二极管的故障。因此，能显著减少光伏发电系统的运作及维护所需的费用、时间、努力，并且，可显著提高光伏发电系统的耐久性。

附图说明

图1是现有技术文献1中公开的光伏发电系统的结构图。

图2是表示现有技术文献2中公开的太阳能电池组件的故障诊断技术的图。

图3是具有故障诊断装置的光伏发电系统的示意性结构图。

图4是表示图3中的接线盒120的图。

图5a是表示基于本发明的光伏发电系统的故障诊断方法的第一个实施例的流程图。

图5b是表示基于本发明的光伏发电系统的故障诊断方法的第二个实施例的流程图。

图6是表示基准温度变化A和开路时以及短路时的故障判断范围B、C的太阳能电池组件的温度变化曲线图。

图7是表示太阳能电池阵列和逆变器的关系的配置图。

图8是表示基于出现故障的旁路二极管数量的电压电流特性的图表。

图9是表示基于旁路二极管的故障引起的电流变化的温度特性的曲线图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。在本发明的实施例中提出的特定结构及功能性说明仅仅是为了说明基于本发明的概念的实施例而示例的，基于本发明概念的实施例可以以多种形式实施。并且，不能解释为本发明限定于本说明书中说明的实施例，而应理解为包括本发明的技术思想及技术范围所包含的所有的变更物、等同物以及替代物。

本发明大体分为具有故障诊断装置的光伏发电系统和所述光伏发电系统的故障诊断方法。并且，光伏发电系统的故障诊断方法分为，如图5a所示的太阳能电池组件的故障诊断过程相关的第一实施例和如图5b所示的不仅包括太阳能电池组件而且还包括逆变器和旁路二极管的太阳能发电系统各结构的故障识别方法相关的第二实施例。下面按顺序首先说明具有故障诊断装置的光伏发电系统，然后对光伏发电系统的故障诊断方法的两个实施例依次进行说明。

本发明的具有故障诊断装置的光伏发电系统包括太阳能电池组件、接线盒、逆变器、温度传感器部、电压检测传感器以及运算部。太阳能电池组件由多个太阳能电池板以格子状布置形成，所述太阳能电池板由太阳能电池单元以电连接的形式排列而形成。

太阳能电池组件110具有多个太阳能电池板111以格子状布置的结构，所述太阳能电池板具有太阳能电池单元排列而形成的太阳能电池单元阵列部。具有上述结构的太阳能电池组件110内部包括：用于控制单个太阳能电池组件110的控制部；在具有太阳追踪功能的情况下，用于变更太阳能电池组件110方向的驱动模块；以及向电源充电的充电电池；用于向外部供给产生的电功率的电源部等。

并且，所述太阳能电池单元阵列部的每个太阳能电池单元以格子状布置，并按列电连接。并且，每个太阳能电池单元阵列部可以层叠形成，以便提高发电效率。如上所述，太阳能电池单元排列且电连接后，利用贴片机进行贴片处理，从而制备每一个太阳能电池板111。

所述电源部接收从每一个太阳能电池板111产生的电源后，执行波形转换、纹波消除、整流、直流转换等转换为稳定电源的电源处理并进行稳定，然后将电源输出至向充电电池或者外部供给电功率的电源控制部。

如图3中的太阳能电池板110的图所示，具有上述结构的太阳能电池板111在每个太阳能电池板111上分别赋予如1、2、3、4、5、…的序列号或者其他连续的符号等标识符，以便识别每个太阳能电池板111。并且，如图3的显示部160所示，由具有上述结构的太阳能电池板111组成的每个太阳能电池组件110也可在每一个太阳能电池组件110上分别赋予标识符，以便识别每个太阳能电池组件110。

并且，当温度检测部120安装在每一个太阳能电池组110时，分别赋予如1、2、3、4、5、…的序列号或者其他连续的符号等标识符，以便识别对应于每一个太阳能电池组件110的温度检测部。所述标识符被赋予在用于控制所有太阳能电池组件110的控制部(未示出)的非易失性存储器内或者附加于每一个太阳能电池板111的太阳能电池组件的标识符中而被存储。

接线盒是内部设置有连接至太阳能电池组件的端子的盒子，以便输出从太阳能电池组件中产生的电源。如图4所示，接线盒120具体包括：一个以上的母线122，其一端连接有太阳能电池组件的电池单元串；连接端子部120P，与母线122的另一端连接；输出电源线部123，与连接端子部120P连接而输出由太阳能电池组件110产生的电功率；旁路二极管部124，由连接母线122的旁路二极管124组成；箱体部C，内置有连接端子部120P和旁路二极管124；温度传感器部125，太阳能电池组件110工作中，按规定的周期检测所述箱体部C内部的工作温度；以及接线盒通信部126，将温度传感器125检测的工作温度转换成温度检测信号后，输出至外部故障诊断部。

逆变器30是将太阳能电池组件110中产生的直流电源转换成负载所需的交流电源的装置，以连接多个太阳能电池组件110的形式排列而形成的每一个太阳能电池阵列10可分别设置有一个逆变器或者多个太阳能电池阵列10连接在一个逆变器30。补充说明一下，将要后述的光伏发电系统的故障诊断方法的第二个实施例中，一个太阳能电池阵列10连接有一个逆变器30。

温度传感器部125是检测接线盒120内部温度和太阳能电池组件110表面温度的装置。参照图4，温度传感器部125具体包括：表面温度传感器125b，其设置于接线盒120内部并检测太阳能电池组件110的表面温度；内部温度传感器125a，同样设置于接线盒120内部并检测接线盒120的内部温度；温度值信号生成部(未示出)，在表面温度传感器125b和内部温度传感器125a的温度检测值中附加太阳能电池组件标识符，以生成温度值信号；以及接线盒通信部126，将信号生成部产生的温度值信号传输至所述故障诊断部。

接线盒通信部126将产生的温度值信号传输至作为故障诊断部的实施例的图3中的运算部150。此时，温度传感器125a、125b通过温度传感器线部129与接线盒通信部126连接。此时，接线盒通信部126在温度传感器125a、125b检测出的太阳能电池组件的表面温度值和接线盒内部的温度值中附加连接有接线盒120的太阳能电池组件110的标识符，从而生成温度值信号后，通过有线或者无线方式将其传输至运算部150。即，温度传感器125a、125b可以是将温度值信号以有线的方式传输至运算部150的热电偶或者利用无线方式的紫蜂(Zigbee)经过路由器部130传输至运算部150的无线恒温器等。温度传感器125a、125b可采用通过光谱分析的温度检测传感器、热电式传感器等。

接线盒通信部126通过驱动电线部128接收从太阳能电池组件110产生的电能。因此，接线盒通信部126包括：电功率转换部，将太阳能电池组件110产生的不稳定直流电源稳定成稳定的直流电源后，转换成适当的电压并供给；通信部，内置有传输温度值信号的通信协议；以及通信板，具有能够与外界进行无线通信的天线127。

并且，包括具有所述结构的温度传感器125a、125b和接线盒通信部126的温度传感器部125可拆卸地单独设置在接线盒120的内部。当温度传感器部125可拆卸地设置在接线盒120时，被容易安装在已设置的太阳能电池组件上，从而容易向不具有故障诊断功能的太阳能电池组件赋予故障诊断功能。

具有所述结构的温度传感器125引起的太阳能电池组件110的温度变化信息的生成，可以以规定时间为周期反复执行，或者为减少用于传送温度变化信息的功耗，一天检测一次并传输至运算部，以使接线盒通信部126以睡眠模式(sleep mode)工作，但优选地，一天当中日照射量最多时，检测太阳能电池组件110的表面温度及接线盒120内部温度并传输后以睡眠模式工作，从而能够减少功耗、费用以及进行准确的故障诊断。

接线盒通信部126一般采用RF通信、蓝牙等多种无线广域网或者近场通信方式，但进行利用串联或者并联通信信道的有线通信，将在温度传感器部125中检测的包括太阳能电池组件110工作中的太阳能电池组件110的表面温度、接线盒120内部温度信息和太阳能电池组件110标识符的温度值信号传输至运算部150。此时，当接线盒通信部126无线传输温度值信号时，将包含以无线检测的温度的温度值信号通过无线来输出，由路由器部130接收无线温度值信号并传输至运算部150。

路由器部130通过无线信号接收接线盒120的温度值信号后，存储每一个太阳能电池组件110或者太阳能电池板111的标识符，以便能够确认发信处，并将接收的每一个温度值信号通过运算部通信部140传输至运算部150。其中，在具有多个运算部150的情况下，将每一个太阳能电池组件110和管理对应的太阳能电池组件的运算部150进行连接。为此，路由器部130具有每一个太阳能电池组件110的标识符表和运算部150的地址表。

作为故障诊断部通信部的实施例的运算部通信部140一般为RF通信、蓝牙等多种无线广域网或者近场通信方式，但也能进行利用串联或者并联的通信通道的有线通信。

运算部150接收从接线盒120传输的温度值信号后，将温度值信号与已设定的基准温度变化或者故障判断范围进行比较，判断每一个太阳能电池组件110是否发生故障。

具有所述结构的太阳能电池装置100利用太阳能电池组件110工作中的太阳能电池组件110表面温度和接线盒120内部温度，进行太阳能电池组件110的整体故障诊断或者局部故障诊断，所述太阳能电池组件表面温度和接线盒内部温度通过安装在分别安装于每个太阳能电池组件110的接线盒120的温度传感器125检测并传输。并且，完成的故障诊断信息将全部或者局部故障显示在显示部160对应的太阳能电池组件110上。因此，本发明不需要像现有技术一样具备用于检测太阳能电池组件110的电压或者电流的装置，而仅利用太阳能电池组件110的表面温度和接线盒120内部温度信息，也能够容易诊断太阳能电池组件110的故障。温度变化的检测是可按规定时间，例如按1日或者一年等规定的周期或者连续地检测太阳能电池组件110工作中的接线盒120内部温度，并连续传输至运算部150，或者先存储到内部存储器后，经过一段时间之后将存储的信息传输至运算部150。

运算部150算出太阳能电池组件150工作中规定周期内的接线盒120内部的温度变化。其中，所述温度变化可以是基准温度变化、工作温度变化等。另一方面，所述基准温度变化是在正常的太阳能电池组件通过太阳热进行发电的正常工作状态下，在规定时间内检测的所述太阳能电池组件的温度变化。其中，用于算出所述基准温度变化的规定时间可以选择为日、月或者季节中的某一个时间段。

所述故障范围是从所述基准温度变化到在所述太阳能电池组件的故障状态下规定时间内检测出的故障温度变化的各同一时间段的检测值的上限和下限之间的范围。所述故障温度变化的特征在于，在包括所述太阳能电池组件的开路或者短路状态中的一个以上的状态的状态下进行检测。并且，所述故障状态还包括：运算部无法接收太阳能电池组件的工作温度变化信息时，判断该太阳能电池组件发生故障的情况。

下面对图5a所示的太阳能电池组件的故障诊断方法相关的第一实施例进行说明。图5a是表示本发明的太阳能电池装置的太阳能电池组件故障诊断方法的处理过程的流程图。

如图5a所示，本发明的太阳能电池装置的太阳能电池组件故障诊断方法包括：基准温度检测过程，在正常状态下的规定时间内进行光伏发电的每一个太阳能电池组件的温度变化利用所述表面温度传感器检测并作为基准温度变化进行存储；故障范围设定过程，对于处于误操作状态的太阳能电池组件，检测所述规定时间内太阳能电池组件的温度变化，并将与同一时间段内的基准温度变化的差异设定为故障范围；工作温度检测过程，每一个表面温度传感器检测所述规定时间内分别进行光伏发电的太阳能电池组件的温度变化并作为工作温度变化进行传输；以及故障诊断过程，在同一时间段内的所述基准温度变化和所述工作温度变化之差超出所述故障范围时，运算部判断为故障。

首先，温度检测过程S100利用温度传感器部检测太阳能电池组件的表面温度和接线盒的内部温度。温度值信号传输过程S200将在温度检测过程S100中检测出的每一个温度值转换为包含所述太阳能电池组件的标识符的温度值信号后，传输至故障诊断部的运算部150。

在太阳能电池组件的整体故障的诊断过程S300中，运算部150将温度值信号中太阳能电池组件的表面温度值进行相互比较，以将温度值中具有超出预先设置的范围的其他温度值的太阳能电池组件，判断为整体故障。

在太阳能电池组件的局部故障的诊断过程S400中，故障诊断部运算部150将所述温度值信号中接线盒内部温度值进行相互比较，以将温度值中具有超出预先设置的范围的其他温度值的太阳能电池组件，判断为故障。此时，当太阳能电池组件110发生故障时，旁路二极管工作。在此情况下，由于旁路二极管发出的热，接线盒内部温度上升至30度以上。因此，可通过检查接线盒内部温度诊断出太阳能电池组件的局部故障。

在故障显示过程S500中，将运算部150判断为所述全部或者局部故障的太阳能电池组件与全部或者局部故障信息一起显示到显示部中对应于太阳能电池组件的太阳能电池组件区域161。

图6是表示基准温度变化A和开路时以及短路时的故障判断范围B、C的太阳能电池组件的温度变化曲线图。图6表示，按不同时间的正常太阳能电池组件工作中的接线盒120内部的基准温度变化A；在作为一个误操作状态的开路状态的太阳能电池组件工作中，接线盒120内部的开路状态的误操作温度变化B；在作为误操作状态的另一个状态的短路状态的太阳能电池组件工作中，接线盒120内部的短路状态的误操作温度变化C；以及每一个时间点的外部空气温度变化D。因此，当利用图6的信息时，可通过接线盒内部温度的检测进行太阳能电池组件的开路状态、短路状态的故障诊断。

具体地，如图6所示，在正常状态的太阳能电池组件工作中接线盒120内部的基准温度变化A值、在开路或者短路状态的太阳能电池组件工作中接线盒120内部的误操作温度变化B、C值在凌晨具有几乎相近的值，但从日出时刻起，随着温度的渐渐上升会有不同的值，下午1点至2点之间具有最大的差异，到了下午逐渐具有相近的值。即，计算多次检测的基准温度变化A与开路或者短路状态的误操作温度变化B、C值之间的差异，并将所获得的值设定为故障判断范围。因外部空气温度变化D相比基准温度变化A和开路或者短路状态时误操作温度变化B、C其变化幅度较小，因此当通过太阳能电池组件110背面的温度检测来诊断太阳能电池组件的故障时，外部空气温度的影响非常小。

所述图6的数据是利用接线盒120的内部温度变化，能够对太阳能电池组件进行多种诊断。

在大型光伏发电园区，现有技术中采用检测电压、电流等后进行分析的方法来对每一个太阳能电池组件110的状态进行判断，此前也对现有技术进行过说明，上述方法存在初期设备投资金额过高的问题和根据电压范围增加其他产品而导致检测准确度降低的问题。

在现有技术中，在大型发电园区当太阳能电池(约250W，35V-模块1期)在工作中发生断线或者短路等情况时，要想通过设置在太阳能电池组件的旁路二极管的工作来发现系统故障，两个因素(太阳能电池单元、旁路二极管等)出现故障时才能够在逆变器端检测到故障。

并且，检测电压电功率的设备以1字符(string)为单位设置。因为设置在个别模块时的初期投资费用很高。检测电压时，由于特定的模块电压有很多种，很难实现相同的电压检测。但是，如本发明，基于温度检测的故障检测，初期预

设定时可设定故障判断范围且装载有温度传感器和紫蜂等无线通信模块，因此与现有技术相比，其费用降低，因此能确保相对于维护费用的价格竞争力。

并且，为减少待机功率，温度传感器部安装有睡眠模式，以便一日一次传输数据，从而能够减少工作功率。并且，睡眠模式可根据设定者的不同而被变更。在本发明中，利用太阳能电池的温度为-20～150℃的传感器，可构成低廉的测定系统。

另外，现有的太阳能电池不合格判断还可通过用于检测温度的红外线检测仪、肉眼检查等来第一次确认后取出产品，并通过I-V波形记录仪第二次确认有无故障。此类确认程序中，可利用太阳能电池板标识符、太阳能电池组件标识符以及有无通信和异常温度变化来判断太阳能电池组件的整体或者局部故障，并在独立的维护管理上提高了高效率性。

在根据本发明的光伏发电系统故障诊断方法的第一个实施例的说明中，以故障诊断部运算部150为例进行了说明，但故障诊断部也可以由用于诊断远距离的太阳能电池组件的故障的测定仪器等组成。

接着，对图5b中示出的本发明的光伏发电系统故障诊断方法的第二个实施例进行说明。如图5b所示，光伏发电系统故障诊断方法的第二个实施例包括以下步骤：监视表面温度传感器和内部温度传感器(I)；表面温度传感器和内部温度传感器的检测值均高于正常工作状态时的值，检查电压检测传感器的检测值(II)；当在检查电压检测传感器的检测值的步骤(II)中检测的电压高于正常状态下的电压时，通过检查所述已检测电压和太阳能电池，判断太阳能电池组件或者旁路二极管124中某一个是否发生故障(IV)。

其中，通过比较太阳能电池阵列10的开路电压值判断逆变器30是否发生故障的步骤(III)和判断太阳能电池组件110或者旁路二极管124中某一个是否发生故障的步骤(IV)是两个相互不同的情况，所以并非存在时间上的先后关系。

在本发明的光伏发电系统故障诊断方法中，由于除了表面温度传感器125b和内部温度传感器125a以外，接线盒内还内置有电压检测传感器125c，因此无需用肉眼直接确认也能判断逆变器和旁路二极管是否发生故障。

如图7所示，在本发明中，每一个太阳能电池阵列10分别连接有一个逆变器30，因此可通过对太阳能电池阵列10正常工作时的电压和开路电压进行比较，判断逆变器30是否发生故障。逆变器30或旁路二极管的故障类似太阳能电池组件110的故障，会引起太阳能电池组件110的表面发热。并且，与太阳能电池组件110的故障类似地，逆变器30或者旁路二极管的故障也使接线盒120内部的温度上升。因此，当表面温度传感器125b和内部温度传感器125a的检测值上升时，有可能是太阳能电池110组件的故障，也有可能是逆变器30或者旁路二极管124的故障。

二极管使正向电流通过，但阻止逆向电流流通，因此，将二极管并联到太阳能电池组件时，即使在由阴影、积雪等引起的不良状况或者由其他各种低输出现象，夜间或阴天引起的输出低下的状况下，也防止蓄电池所具有的电功率逆流。当这种旁路二极管124发生故障时，其他太阳能电池产生的电流流向出现问题的太阳能电池，由此出现其他太阳能电池也发生故障的状况。因此，也需要一直监视旁路二极管124是否发生故障。

并且，也要保护将太阳能电池组件110中产生的直流电转换成负载所需的交流电的逆变器30。通过比较太阳能电池阵列的开路电压值来判断逆变器30是否发生故障的步骤还可以包括，检测的电压值为太阳能电池阵列10的开路电压值时，首先检查逆变器30是否发生故障的步骤。太阳能电池组件110的电压随着日照射量而发生变化，但是，当逆变器30停止时，太阳能电池组件110的电压变为开路电压，变得比正常工作中的电压高。因此，当表面温度传感器125b和内部温度传感器125a的数值增加时，电压检测传感器125c的数值上升时，如图5b所述，可推测逆变器30停止工作。此时，表面温度传感器125b和内部温度传感器125a的数值增加是太阳能电池组件110变为开路电路的结果。其中，通过比较太阳能电池阵列10的开路电压的值来判断逆变器30是否发生故障的步骤(III)还可以包括以下步骤，即，当电压检测传感器125c检测的电压值与太阳能电池阵列10的开路电压值具有规定范围以上的差异时，通过检查日照射量，当为最高照射量时，流过与短路电流相同的电流且温度急剧上升时，同时检查逆变器30和旁路二极管124中的局部是否发生故障。

在逆变器30发生故障的状态下旁路二极管124也发生故障时，由于电流在开路状态下流向旁路二极管124，因此在最高日照射量时电流旁路二极管124通过相当于短路电流量的电流。此时温度急剧上升，此时电压检测传感器125c的电压检测值是(整体电压)/(故障的二极管数量)。此时的电流和电压的关系图表如图8所示。但是，当日照射量少时，不会出现温度的急剧变化。因此，通过电压检测传感器125c检测的电压值与太阳能电池阵列10的开路电压值有规定范围以上的差异时的所述规定范围是指，旁路二极管124发生故障时，下降的电压与开路电压之差超出误差范围而能够认定旁路二极管124发生故障的程度的范围。另一方面，所述故障范围是指，从在所述基准温度变化到在太阳能电池组件110或旁路二极管124的故障状态下规定时间内检测出的故障温度变化的各同一时间段的检测值的上限和下限之间的范围。

判断太阳能电池组件110或者旁路二极管124中的某一个是否发生故障的步骤(IV)是指如下步骤，当内部温度传感器125a的检测值低于所述故障范围时，检查旁路二极管124是否发生故障，当内部温度传感器125a的检测值在故障范围以内时，检查太阳能电池组件110是否发生故障。即，当所述II步骤的电压检测结果低于正常工作时的电压时，首先可判断不是逆变器30的故障，有可能是太阳能电池组件110或者旁路二极管124的故障。此时，内部温度传感器125a的检测值在太阳能电池组件110发生故障时的检测值范围的故障范围内时，可推测太阳能电池组件110发生故障。相反，其中内部温度传感器125a的检测值为低于太阳能电池组件110发生故障时的检测值范围的故障范围时的温度时，可推测旁路二极管124发生故障。其原因是，在短路电流基准(约8A)上，与太阳能电池组件110因阴影、积雪或者污染而输出降低时的接线盒120内部温度相比，旁路二极管124故障时的接线盒120内部温度如图9所示低于10度以上。当然在此情况下，确认太阳能电池组件110是否异常时，能够实现更加彻底的管理。

以上说明的本发明并不限定于上述实施例及附图，在不超出本发明技术思想的范围内，可进行各种置换、变型以及变更，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说是显而易见的。

附图说明标记

10:太阳能电池阵列 11:太阳能电池组件

20:DC接线板 30:逆变器

100:太阳能电池装置 110:太阳能电池组件

120:接线盒 120P:连接端子部

C:箱体部 122:母线部

123:输出电源线部 124:旁路二极管部

125：温度传感器部 125a:内部温度传感器

125b:表面温度传感器 125c:电压检测传感器

126:接线盒通信部 127:天线

128:驱动电源线部 129:温度传感器线部

130:路由器部 140：运算部通信部

150:运算部 160:显示部

161:太阳能电池组件区域

Claims (9)

1.一种光伏发电系统的故障诊断装置，其包括：太阳能电池组件，由多个太阳能电池单元以格子状布置形成；接线盒，与所述太阳能电池组件连接，以便输出从所述太阳能电池组件产生的电源；逆变器，将由所述太阳能电池组件产生的直流电源转换成负载所需的交流电源；服务器通信部，与所述太阳能电池组件进行通信，

其特征在于，包括：

温度传感器部，检测所述接线盒内部温度和所述太阳能电池组件表面温度；

电压检测传感器，设置在所述接线盒，检测所述太阳能电池组件产生的电源的电压；以及

运算部，判断所述温度传感器部的检测值是否在故障范围内，以及所述电压检测传感器的检测值和所述太阳能电池组件的开路电压的差异是否在规定范围内，从而判定故障位置，

所述接线盒包括：一个以上的母线，一端连接有组成太阳能电池组件的电池单元串；旁路二极管，连接所述母线；温度传感器部，在所述太阳能电池组件工作中按规定周期检测箱体部内部的工作温度；以及接线盒通信部，将所述温度传感器部的检测工作温度转换成温度检测信号后输出至外部的故障诊断部，

所述温度传感器部包括：

表面温度传感器，检测所述太阳能电池组件的表面温度；

内部温度传感器，检测所述接线盒的内部温度；

温度值信号生成部，在所述表面温度传感器和内部温度传感器的温度检测值中附加所述太阳能电池组件标识符以生成温度值信号；以及

接线盒通信部，将由所述温度值信号生成部生成的温度值信号传输至所述故障诊断部。

2.根据权利要求1所述的光伏发电系统的故障诊断装置，其特征在于，所述表面温度传感器、内部温度传感器以及电压检测传感器在接线盒内部与设置在所述母线另一端的接线端子连接，从而接收由所述太阳能电池组件产生的电流并工作。

3.根据权利要求1所述的光伏发电系统的故障诊断装置，其特征在于，所述运算部还包括显示部，其将显示部分分配到所述太阳能电池组件的排列位置所对应的太阳能电池组件区域后，输出对应于每一个太阳能电池组件区域的太阳能电池组件标识符和是否发生故障的情况。

4.一种光伏发电系统的故障诊断方法，其作为具备由权利要求1至3中任一项形成的故障诊断装置的光伏发电系统的故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

监视所述表面温度传感器和内部温度传感器；

当所述表面温度传感器和内部温度传感器的检测值分别高于正常工作状态时的值，检查电压检测传感器的检测值；

当在检查所述电压检测传感器的检测值的步骤中检测出的电压高于正常状态下的电压时，通过比较所述检测出的电压和所述太阳能电池组件的开路电压值，以判断逆变器是否发生故障；以及

当在检查所述电压检测传感器的检测值的步骤中检测出的电压低于正常状态下的电压时，检查由所述内部温度传感器检测的温度值，以判断太阳能电池组件或者旁路二极管中的某一个是否发生故障，

所述判断逆变器是否发生故障的步骤和所述判断太阳能电池组件或者旁路二极管中某一个是否发生故障的步骤没有时间上的先后关系。

5.根据权利要求4所述的光伏发电系统的故障诊断方法，其特征在于，所述通过比较太阳能电池组件的开路电压值判断逆变器是否发生故障的步骤还包括以下步骤：当检测的电压值相当于所述太阳能电池组件的开路电压值时，首先分析逆变器是否发生故障。

6.根据权利要求4所述的光伏发电系统的故障诊断方法，其特征在于，所述通过比较太阳能电池组件的开路电压值判断逆变器是否发生故障的步骤还包括以下步骤：当检测出的电压值与所述太阳能电池组件的开路电压值具有规定范围以上的差异时，检查日照射量，当日照射量为最高时通过与短路电流相同的电流且温度急剧上升时，同时检查逆变器和旁路二极管中的局部是否发生故障。

7.根据权利要求4所述的光伏发电系统的故障诊断方法，其特征在于，判断为所述故障的温度值是，从基准温度变化到在所述太阳能电池组件或者旁路二极管的故障状态下规定时间内检测出的故障温度变化的各同一时间段的检测值的上限和下限之间的范围。

8.根据权利要求7所述的光伏发电系统的故障诊断方法，其特征在于，在判断所述太阳能电池组件或者旁路二极管中的某一个是否发生故障的步骤中，当内部温度传感器的检测值低于所述故障范围时，检查旁路二极管是否发生故障，而当内部温度传感器的检测值在故障范围内时，检查太阳能电池组件是否发生故障。

9.一种光伏发电系统，作为具备故障诊断装置的光伏发电系统，其特征在于，包括：

太阳能电池组件，由多个太阳能电池单元以格子状布置形成；

接线盒，与所述太阳能电池组件连接，以便输出从所述太阳能电池组件产生的电源；

逆变器，将由所述太阳能电池组件产生的直流电源转换成负载所需的交流电源；

服务器通信部，与所述太阳能电池组件进行通信；

温度传感器部，检测所述接线盒内部温度和所述太阳能电池组件表面温度；

电压检测传感器，设置在所述接线盒，检测所述太阳能电池组件产生的电源的电压；以及

运算部，判断所述温度传感器部的检测值是否在故障范围内，以及所述电压检测传感器的检测值和所述太阳能电池组件的开路电压的差异是否在规定范围内，从而判定故障位置，

所述接线盒包括：一个以上的母线，一端连接有组成太阳能电池组件的电池单元串；旁路二极管，连接所述母线；温度传感器部，在所述太阳能电池组件工作中按规定周期检测箱体部内部的工作温度；以及接线盒通信部，将所述温度传感器部的检测工作温度转换成温度检测信号后输出至外部的故障诊断部，

所述温度传感器部包括：

表面温度传感器，检测所述太阳能电池组件的表面温度；

内部温度传感器，检测所述接线盒的内部温度；

温度值信号生成部，在所述表面温度传感器和内部温度传感器的温度检测值中附加所述太阳能电池组件标识符以生成温度值信号；以及

接线盒通信部，将由所述温度值信号生成部生成的温度值信号传输至所述故障诊断部。

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