CN106877816A - 一种光伏组串反接检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光伏组串反接检测方法及装置，通过控制N个关断装置导通，并判断N个关断装置相同电参量的变化值是否超过阈值；若光伏发电系统中存在光伏组串反接的情况，则出现的短路情况会使得电参量的变化值较为明显，进而超过阈值，生成光伏组串反接告警信号并输出，避免直接控制全部光伏组件接通而导致的严重短路事故。

Description

一种光伏组串反接检测方法及装置
技术领域
本发明涉及光伏组串检测技术领域，特别涉及一种光伏组串反接检测方法及装置。
背景技术
在光伏发电系统中，每个光伏组串分别由多块光伏组件串联而成，通常多个光伏组串再并联连接至汇流箱；在汇流箱中，每个光伏组串的正极引线都固定到正极铜排上，负极引线都固定到负极铜排上，再经直流断路器连接到逆变器直流侧。
在电站的实际施工过程中，偶尔会出现个别光伏组串正负极引线反接的情况，如图1中的光伏组串PVAn。一旦出现这种情况，即会导致严重的短路事故，其他光伏组串的短路电流(如虚线所示)会汇集起来流经反接的光伏组串PVAn，使得反接的光伏组串PVAn严重过流，其熔丝熔断，甚至引发火灾。
现有技术中的光伏电站还存在组件级的关断装置，参见图2；为了安全，这些关断装置在安装时都处于安全模式，无电压输出。系统安装好后，关断装置统一开启；但是，若光伏发电系统中有一个光伏组串正负极反接，如图2中的光伏组串PVAn，其余光伏组串通过反接的光伏组串PVAn中关断装置的续流二极管，同样会在瞬间输出非常大的短路电流(如虚线所示)流经反接的光伏组串PVAn，导致严重的短路事故。
发明内容
本发明提供一种光伏组串反接检测方法及装置，以解决现有技术中在光伏组串发生反接情况时将会导致严重短路事故的问题。
为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：
一种光伏组串反接检测方法，应用于光伏组串反接检测装置中的控制器，所述控制器与所述光伏组串反接检测装置中的各个关断装置通信连接，各个所述关断装置的输入端分别连接相同数量的光伏组件，至少两个所述关断装置的输出端串联于光伏组串中，多个光伏组串并联；所述光伏组串反接检测方法包括：
控制N个关断装置导通；N为正整数；
获取所述N个关断装置的相同电参量；
判断所述电参量的变化值是否超过阈值；
若所述变化值超过阈值，则生成光伏组串反接告警信号并输出。
优选的，所述电参量为：所述关断装置的输入电压、输入电流、输入功率、输出电压、输出电流或者输出功率。
优选的，所述控制N个关断装置导通，包括：
控制所述N个选定关断装置以预设占空比导通；
或者，控制所述N个选定关断装置以直通状态导通。
优选的，所述变化值为：所述N个关断装置导通前后、相同电参量的差值。
优选的，N大于1时，所述控制N个关断装置导通，包括：
控制所述N个关断装置逐一导通；
所述变化值为：所述N个关断装置逐一导通后、相同电参量的标准差或方差。
一种光伏组串反接检测装置，包括：控制器和多个关断装置，所述控制器与各个关断装置通信连接，各个所述关断装置的输入端分别连接相同数量的光伏组件，至少两个所述关断装置的输出端串联于光伏组串中，多个光伏组串并联；其中，所述控制器用于：
判断N个关断装置导通后、相同电参量的变化值是否超过阈值；N为正整数；
若所述变化值超过阈值，则生成光伏组串反接告警信号并输出。
优选的，所述控制器用于判断N个关断装置导通后、相同电参量的变化值是否超过阈值时，具体用于：
判断N个关断装置在导通前后、相同电参量的差值是否超过阈值；
或者，判断N个关断装置逐一导通后的相同电参量的标准差或方差是否超过相应阈值。
优选的，所述关断装置中包括：至少一个可控开关；所述可控开关为机械开关或者半导体开关。
优选的，所述关断装置为DC/DC变换器。
优选的，所述关断装置集成于光伏组件中。
本发明提供的所述光伏组串反接检测方法及装置，通过控制N个关断装置导通，并判断N个关断装置相同电参量的变化值是否超过阈值；若光伏发电系统中存在光伏组串反接的情况，则出现的短路情况会使得电参量的变化值较为明显，进而超过阈值，生成光伏组串反接告警信号并输出，避免直接控制全部光伏组件接通而导致的严重短路事故。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，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，下面描述内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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术提供的光伏阵列的连接示意图；
图2是另一现有技术提供的光伏阵列的连接示意图；
图3是本发明实施例提供的光伏组串反接检测方法的流程图；
图4是本发明另一实施例提供的光伏组串反接检测方法的流程图；
图5是本发明另一实施例提供的光伏组串反接检测方法的流程图；
图6是本发明另一实施例提供的光伏阵列与关断装置的连接示意图；
图7是本发明另一实施例提供的光伏阵列与关断装置的连接示意图；
图8是本发明另一实施例提供的光伏阵列与关断装置的连接示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
本发明提供一种光伏组串反接检测方法，以解决现有技术中在光伏组串发生反接情况时将会导致严重短路事故的问题。
该光伏组串反接检测方法，应用于光伏组串反接检测装置中的控制器，控制器与光伏组串反接检测装置中的各个关断装置通信连接，各个关断装置的输入端分别连接相同数量的光伏组件，至少两个关断装置的输出端串联于光伏组串中，多个光伏组串并联；光伏组串反接检测方法参见图3，包括：
S101、控制N个关断装置导通；N为正整数；
参见图6，假设光伏发电系统中包括两个光伏组串，PVA1和PVA2，其中光伏组串PVA2反接；可以任意选定N个关断装置，控制其导通，假如N为1，则控制一个关断装置导通即可。
在具体的实际应用中，N个关断装置优选同一光伏组串中的关断装置，且N的取值不宜过大，否则检测时的短路电流将会很大；视其具体应用环境而定，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
优选的，控制N个选定关断装置导通时，可以控制N个选定关断装置以预设占空比或者直通状态导通，可以视其具体应用环境而定，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
S102、获取N个关断装置的相同电参量；
具体的，该电参量为：关断装置的输入电压、输入电流、输入功率、输出电压、输出电流或者输出功率。
本步骤即为，获取上一步骤中选定的该关断装置的输入电压、输入电流、输入功率、输出电压、输出电流或者输出功率的任意一种。
S103、判断电参量的变化值是否超过阈值；
由于光伏组串PVA2反接，任意一个或多个关断装置导通后，通过另一方向的续流二极管，形成短路电流，进而使得相同电参量变化明显，超过阈值；该阈值可以视其具体应用环境而定，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
若变化值超过阈值，则执行步骤S104；
S104、生成光伏组串反接告警信号并输出。
该光伏组串反接告警信号用于关断N个关断装置，同时通知操作人员进行及时维修，避免发生严重的短路事故。
本发明提供的该光伏组串反接检测方法，若光伏发电系统中存在光伏组串反接的情况，则出现的短路情况会使得电参量的变化值较为明显，进而超过阈值，生成光伏组串反接告警信号并输出，避免直接控制全部光伏组件接通而导致的严重短路事故，能有效避免光伏组串正负极引线反接带来的隐患；并且无需增加任何硬件，在现有组件级关断装置的基础上通过软件编程即可实现，成本低。
在具体的实际应用中，根据电参量的变化值定义不同，具体可以分为两种具体的光伏组串反接检测方法。
当变化值为：N个关断装置导通前后、相同电参量的差值时，参见图4，该光伏组串反接检测方法为：
S201、获取N个选定关断装置的电参量；N为正整数；
S202、控制N个关断装置导通；
S203、获取N个选定关断装置的相同电参量；
S204、判断电参量的变化是否超过阈值；
若电参量的变化超过阈值，则执行步骤S205；
S205、生成光伏组串反接告警信号并输出；
而当N大于1时，控制N个关断装置导通，具体为：控制N个关断装置逐一导通；此时，变化值为：N个关断装置逐一导通后、相同电参量的标准差或方差。参见图5，该光伏组串反接检测方法为：
S301、控制至少两个选定关断装置逐一导通；
S302、获取至少两个选定关断装置的相同电参量；
S303、判断电参量的标准差或方差是否超过相应阈值；
若电参量的的标准差或方差超过相应阈值，则执行步骤S304；
S304、生成光伏组串反接告警信号并输出。
图4和图5所示的两种方法均可以应用于图6所示的光伏阵列中，当然，并不限于图6所示的两个光伏组串并联的情况，还可以应用于更多光伏组串并联的情况，此处不再一一赘述。
本发明另一实施例还提供了一种光伏组串反接检测装置，包括：控制器和多个关断装置，控制器与各个关断装置通信连接，各个关断装置的输入端分别连接相同数量的光伏组件，至少两个关断装置的输出端串联于光伏组串中，多个光伏组串并联；各个关断装置与光伏组件之间的连接关系可以参见图6至图8所示，并联的光伏组串的个数以及每个光伏组串中光伏组件的个数均不做具体限定，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
其中，控制器用于：
判断N个关断装置导通后、相同电参量的变化值是否超过阈值；N为正整数；
若变化值超过阈值，则生成光伏组串反接告警信号并输出。
优选的，控制器用于判断N个关断装置导通后、相同电参量的变化值是否超过阈值时，具体用于：
判断N个关断装置在导通前后、相同电参量的差值是否超过阈值；
或者，判断N个关断装置逐一导通后的相同电参量的标准差或方差是否超过相应阈值。
优选的，关断装置中包括：至少一个可控开关；可控开关为机械开关或者半导体开关，比如继电器、MOSFET、IGBT等，此处不做具体限定，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
优选的，关断装置为DC/DC变换器。
优选的，当每个关断装置的输入端与一个相应的光伏组件相连时，该关断装置可以集成于相应的光伏组件中，参见图7。
另外，每个关断装置的输入端还可以分别连接多块光伏组件，只要每个关断装置的输入端连接的光伏组件的数量相同，即可应用图5所示的光伏组串反接检测方法。
其余工作原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。
本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
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。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种光伏组串反接检测方法，其特征在于，应用于光伏组串反接检测装置中的控制器，所述控制器与所述光伏组串反接检测装置中的各个关断装置通信连接，各个所述关断装置的输入端分别连接相同数量的光伏组件，至少两个所述关断装置的输出端串联于光伏组串中，多个光伏组串并联；所述光伏组串反接检测方法包括：
控制N个关断装置导通；N为正整数；
获取所述N个关断装置的相同电参量；
判断所述电参量的变化值是否超过阈值；
若所述变化值超过阈值，则生成光伏组串反接告警信号并输出。
2.根据权利要求1所述的光伏组串反接检测方法，其特征在于，所述电参量为：所述关断装置的输入电压、输入电流、输入功率、输出电压、输出电流或者输出功率。
3.根据权利要求1所述的光伏组串反接检测方法，其特征在于，所述控制N个关断装置导通，包括：
控制所述N个选定关断装置以预设占空比导通；
或者，控制所述N个选定关断装置以直通状态导通。
4.根据权利要求1至3任一所述的光伏组串反接检测方法，其特征在于，所述变化值为：所述N个关断装置导通前后、相同电参量的差值。
5.根据权利要求1至3任一所述的光伏组串反接检测方法，其特征在于，N大于1时，所述控制N个关断装置导通，包括：
控制所述N个关断装置逐一导通；
所述变化值为：所述N个关断装置逐一导通后、相同电参量的标准差或方差。
6.一种光伏组串反接检测装置，其特征在于，包括：控制器和多个关断装置，所述控制器与各个关断装置通信连接，各个所述关断装置的输入端分别连接相同数量的光伏组件，至少两个所述关断装置的输出端串联于光伏组串中，多个光伏组串并联；其中，所述控制器用于：
判断N个关断装置导通后、相同电参量的变化值是否超过阈值；N为正整数；
若所述变化值超过阈值，则生成光伏组串反接告警信号并输出。
7.根据权利要求6所述的光伏组串反接检测装置，其特征在于，所述控制器用于判断N个关断装置导通后、相同电参量的变化值是否超过阈值时，具体用于：
判断N个关断装置在导通前后、相同电参量的差值是否超过阈值；
或者，判断N个关断装置逐一导通后的相同电参量的标准差或方差是否超过相应阈值。
8.根据权利要求6所述的光伏组串反接检测装置，其特征在于，所述关断装置中包括：至少一个可控开关；所述可控开关为机械开关或者半导体开关。
9.根据权利要求6所述的光伏组串反接检测装置，其特征在于，所述关断装置为DC/DC变换器。
10.根据权利要求6至9任一所述的光伏组串反接检测装置，其特征在于，所述关断装置集成于光伏组件中。
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