CN106981881A - 一种光伏发电系统及其快速关断方法 - Google Patents

一种光伏发电系统及其快速关断方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光伏发电系统及其快速关断方法，光伏发电系统包括光伏阵列板单元、接线盒和逆变器，光伏阵列板单元包含光伏阵列板和关断装置，关断装置与光伏阵列板电连接，并通过高压输电线与逆变器连接；光伏发电系统还包含关断装置控制器，关断装置控制器耦接于高压输电线，关断装置控制器用以接收反映逆变器的交流侧状态的第一检测信号，根据第一检测信号判断逆变器的交流侧是否处于断电状态，于逆变器的交流侧处于断电状态时输出第一断电信号，并通过高压输电线传送第一断电信号至光伏阵列板单元；光伏阵列板单元的关断装置用以接收第一断电信号，根据第一断电信号禁止传递电能至逆变器。本发明降低了光伏发电系统安装难度与复杂程度。

Description

一种光伏发电系统及其快速关断方法
技术领域
本发明属于太阳能光伏发电领域，尤其涉及一种光伏发电系统及其快速关断方法。
背景技术
太阳能作为一种清洁可再生能源，利用太阳能发电，即光伏发电，是一种零污染的可再生发电方式，其技术在国内外得到了广泛应用。光伏发电系统包括离网式和并网式，其中并网式光伏发电系统主要包括光伏阵列、接线盒、逆变器等。并网式光伏发电系统中，光伏阵列将接收到的太阳光能转变成直流电能，逆变器将直流电能转变成所需要的交流电能，并入电网或者直接供给客户使用。但是，由于光伏阵列本身具有很高的电压和能量，在突发性事件(地震、火灾等)发生时，需要将这些带有高压和高能量的光伏阵列与系统断开，防止光伏阵列对系统造成更大的灾害，对负责救护的人员也起到保护的作用。
目前的并网式光伏发电系统中，光伏阵列与逆变器之间可存在一个快速关断装置，以防因突发性事件造成光伏阵列的输入导线破损裸漏，给救护人员增加难度，甚至会威胁到救护人员的生命安全。
图1为一种光伏发电系统的结构示意图。如图1所示，光伏发电系统1包括光伏阵列(Photovoltaic Array)10、PV关断装置100、接线盒102和逆变器101。光伏阵列10将太阳能转变成直流电能，通过高压输电线将直流电输送至逆变器101。逆变器101将高压输电线路输送的直流电转换为交流电并入电网或直接供用户使用。接线盒102用以配置逆变器101的输入侧和输出侧的引线。PV关断装置100用以于逆变器101的输出侧断电时断开光伏阵列10与接线盒102之间的高压输电线路，从而使光伏阵列10与逆变器101断开。
图1所示的光伏发电系统1中，多个光伏阵列10共用同一个PV关断装置100，由同一个PV关断装置100控制多个光伏阵列10与接线盒102之间多条高压输电线路的断开和闭合。如图1，接线盒与逆变器之间铺设一根信号线103，于逆变器101的输出侧断电时，逆变器101通过信号线103传送低压控制信号SELV1至接线盒。接线盒引出信号线104至PV关断装置，接线盒通过信号线104将低压控制信号SELV1输出至PV关断装置，以控制PV关断装置的关断。但是由于快速关断装置本身具有光伏阵列输出的所有的直流高压导线，很难保证PV光伏阵列与快速关断装置之间距离尽量小的要求，无法可靠的保证线路断开之后的安全性。
图2为另一种光伏发电系统的结构示意图。如图2所示，光伏发电系统2包括光伏阵列20、PV关断装置200、接线盒202和逆变器201。图2与图1相比，每一光伏阵列20和接线盒202均设置一个PV关断装置200，这样就不需要将所有的DC高压输电线均铺设到同一个PV快速关断装置内，简化了电线的铺设方式，使其更加灵活，同时可以将PV关断装置200直接安装到对应的光伏阵列20上面。在发生灾害，PV关断装置200可以更有效的使光伏阵列20的高压和高能量与逆变器201断开，安全性更高。如图2，接线盒与逆变器之间铺设一根信号线203，于逆变器201的输出侧断电时，逆变器201通过信号线203传送低压控制信号SELV1至接线盒。接线盒引出信号线204至每个PV关断装置，并将低压控制信号SELV1输出至PV关断装置，以控制每个PV关断装置的关断。
无论以上哪种光伏发电系统，都会增加系统的安装的难度与复杂度，再者上述快速关断装置中均包含载有弱电压的引线和光伏阵列输出的DC高压导线，需要处理好两者之间的绝缘问题，这样势必会增加安装的难度，且会增加线路的安全隐患。
同时，针对UL 1741CRD中关于PV Rapid shutdown Systems的规定，要求快速关断装置需具有自检功能(Self-test functionality)，且至少每24小时要实现一次自检，当自检不通过时，需要有明显可见的指示或者发出报警声来起到警示功能。而为满足快速关断装置离光伏阵列的PV面板尽量近的原则，这样的警示功能一般要体现在逆变器本体或者接线盒内。采用直接铺设一根引线连接逆变器和快速关断装置的方式，只能实现当电网侧有故障时单方面关断快速关断装置，无法实现自检功能，为此通常还需要从快速关断装置中铺设另一根引线连接逆变器，来实现快速关断装置自检报警功能。采用这种方式，又引进了一根引线用以传递包含另一弱电压的故障信号，快速关断装置内部需要做信号的加强绝缘处理，不仅增加了设计的难度，也进一步增加上述两种安装方式的难度与复杂程度。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种降低光伏发电系统安装难度与复杂程度的同时，保证线路断开后安全可靠的光伏发电系统及其关断方法。
为实现上述目的，本发明的光伏发电系统包括至少一光伏阵列板单元、一接线盒和一逆变器，所述至少一光伏阵列板单元通过一高压输电线向所述逆变器的一直流侧传送电能，所述逆变器的一交流侧耦接一电网，所述接线盒与所述逆变器电连接，用以配置所述逆变器的输入引线和输出引线，
所述光伏阵列板单元包含一光伏阵列板和一关断装置，所述关断装置与所述光伏阵列板电连接，并通过所述高压输电线与所述逆变器连接；
所述光伏发电系统还包含一关断装置控制器，所述关断装置控制器耦接于所述高压输电线，所述关断装置控制器用以接收一反映所述逆变器的所述交流侧状态的一第一检测信号，根据所述第一检测信号判断所述逆变器的所述交流侧是否处于断电状态，于所述逆变器的所述交流侧处于断电状态时输出一第一断电信号，并通过所述高压输电线传送所述第一断电信号至所述至少一光伏阵列板单元；
所述光伏阵列板单元的所述关断装置用以接收所述第一断电信号，根据所述第一断电信号禁止传递所述电能至所述逆变器。
进一步，所述关断装置控制器包括：
一第一信号端，接收反映所述逆变器的所述交流侧状态的所述第一检测信号；
一第一通讯装置，电连接于所述第一信号端，用于根据所述第一检测信号判断所述逆变器的所述交流侧是否处于断电状态，并于所述交流侧处于断电状态时输出所述第一断电信号，并将所述第一断电信号加载于所述高压输电线上。
进一步，所述第一检测信号为所述逆变器的所述交流侧输出的一交流电压，在所述交流电压小于一第一阈值时，所述第一通信装置判断所述交流侧处于断电状态。
进一步，所述第一通讯装置包括：
一电源单元，连接于所述逆变器的所述交流侧，用于将所述交流侧输出的交流电转换为一直流电以向所述第一通讯装置供电。
进一步，所述第一检测信号为所述直流电的一直流电压，在所述直流电压小于一第二阈值时，所述第一通信装置判断所述交流侧处于断电状态。
进一步，所述第一通讯装置包括：
一第一通讯控制器，用于接收所述第一检测信号，根据所述第一检测信号判断所述逆变器的所述交流侧是否处于断电状态，并于所述交流侧处于断电状态时输出一第二断电信号；
一第一耦合器，电连接于所述第一信号端和所述第一通讯控制器，用于滤除所述第二断电信号的一低频分量，并产生所述第一断电信号。
进一步，所述关断装置包括：
一第二信号端，用于接收所述高压输电线上的所述第一断电信号；
一第二通讯装置，电连接于所述第二信号端，用于根据所述第一断电信号输出一关断控制信号；
至少一第二开关元件，设置于所述光伏阵列板和所述接线盒之间的所述高压输电线上，所述至少一第二开关元件的一控制端连接至所述第二通讯装置的输出，用于根据所述关断控制信号断开所述光伏阵列板与所述逆变器的连接。
进一步，所述第二通讯装置包括：
一第二耦合器，电连接于所述第二信号端，用于滤除所述第一断电信号的一低频分量，产生一第三断电信号，所述第三断电信号与所述第一断电信号的频率一致；
一第二通讯控制器，用于接收所述第三断电信号，并根据所述第三断电信号产生所述关断控制信号。
进一步，所述第一断电信号包括频率为220KHz-235KHz或72KHz-85KHz的电信号。
进一步，所述关断装置控制器设置于所述接线盒内或所述接线盒外。
进一步，所述关断装置还包含一自检单元，所述自检单元根据所述至少一第二开关元件的电压信息判断至少一第二开关元件是否处于故障状态，于至少一第二开关元件处于故障状态时自检单元通过所述第二通讯装置输出一第一报警信号，经所述高压输电线将所述第一报警信号传输至所述关断装置控制器的所述第一通讯装置，并将所述第一报警信号转换为第二报警信号，并根据所述第二报警信号驱动报警器报警。
进一步，所述关断装置包括两个所述第二开关元件，两个所述第二开关元件分别设置于所述光伏阵列板和所述接线盒之间的两根高压输电线上；所述自检单元包括第一电压检测单元、第二电压检测单元和第三电压检测单元，所述第一电压检测单元的第一端和第二端分别耦接于所述光伏阵列板和两个所述第二开关元件之间的高压输电线上；所述第二电压检测单元的第一端耦接于所述光伏阵列板和一个第二开关元件之间的高压输电线上，所述第二电压检测单元的第二端耦接于另一个第二开关元件与所述接线盒之间的高压输电线上；所述第三电压检测单元的第一端耦接于所述光伏阵列板和一个第二开关元件之间的高压输电线上，所述第三电压检测单元的第二端耦接于另一个第二开关元件与所述接线盒之间的高压输电线上，所述第二电压检测单元的第一端和所述第三电压检测单元的第一端耦接于不同的输电线上。
进一步，于开关闭合状态检测时，如果所述第二电压检测单元检测到的第一电压不等于所述第一电压检测单元检测到的参考电压时，则判断一个所述第二开关元件处于故障状态；如果所述第三电压检测单元检测到的第二电压不等于所述第一电压检测单元检测到的参考电压时，则判断另一个所述第二开关元件处于故障状态。
进一步，于开关断开状态检测时，如果所述第二电压检测单元检测到的第三电压等于所述第一电压检测单元检测到的参考电压时，则判断一个所述第二开关元件处于故障状态；如果所述第三电压检测单元检测到的第四电压等于所述第一电压检测单元检测到的参考电压时，则判断另一个所述第二开关元件处于故障状态。
本发明的光伏发电系统的快速关断方法，所述光伏发电系统包括至少一光伏阵列板单元、一接线盒和一逆变器，所述光伏阵列板单元包含一光伏阵列板和一关断装置，包括：
根据第一检测信号检测所述逆变器的交流侧是否处于断电状态；
于所述逆变器的所述交流侧处于断电状态时输出一第一断电信号，并通过高压输电线传送所述第一断电信号至所述至少一光伏阵列单元；
根据所述第一断电信号控制所述关断装置动作，以禁止传递电能至所述逆变器。
进一步，根据所述第一断电信号控制所述关断装置动作，以禁止传递电能至所述逆变器包括：
滤除所述第一断电信号的一低频分量，产生一第三断电信号；
根据所述第三断电信号产生关断控制信号，以根据关断控制信号控制所述关断装置动作，以禁止传递电能至所述逆变器。
进一步，还包括：
根据所述关断装置的一开关元件的电压信息判断所述开关元件是否处于故障状态；
于所述开关元件处于故障状态时输出一第一报警信号；
通过高压输电线传送所述第一报警信号；
将所述第一报警信号转换为第二报警信号，根据所述第二报警信号驱动报警器报警。
本发明利用光伏发电系统中的高压输电线传送关断装置与逆变器之间的通信控制信号，无需在关断装置与逆变器之间额外布设通信控制信号线，降低了光伏发电系统安装难度与复杂程度。
附图说明
通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。
图1为现有技术的一种光伏发电系统的结构示意图；
图2为现有技术的另一种光伏发电系统的结构示意图；
图3为本发明一实施例的光伏发电系统的结构示意图；
图4为本发明光伏发电系统的快速关断装置和关断控制器之间信号传输原理示意图；
图5为本发明光伏发电系统的关断装置的结构示意图；
图6为本发明另一实施例的光伏发电系统的结构示意图；
图7A为本发明一实施例的光伏发电系统的关断方法的流程图；
图7B为本发明另一实施例的光伏发电系统的关断方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
图3是本发明一实施例的光伏发电系统的结构示意图。如图3所示，光伏发电系统3包括光伏阵列30、PV关断装置300、接线盒302和逆变器301。接线盒302设置于逆变器301附近，用以配置逆变器30的输入侧和输出侧的引线。PV关断装置300设置于光伏阵列30与接线盒302之间的高压输电线路上，可尽量靠近光伏阵列30。光伏阵列30通过高压输电线向逆变器301的直流侧传送电能，逆变器301的交流侧耦接电网或直接向用户供电。接线盒302与逆变器301电连接，用以配置逆变器301的输入引线和输出引线，接线盒302接入高压输电线304，并电连接于逆变器的输入侧；接线盒302也电连接于逆变器的输出侧，并接入电网Grid。其中，光伏发电系统3还包含一关断装置控制器303，关断装置控制器303耦接于高压输电线304，用以接收反映逆变器301的交流侧状态的第一检测信号SELV，根据第一检测信号SELV判断逆变器301的交流侧是否处于掉电状态，于逆变器301的交流侧处于掉电状态时，通过高压输电线304向PV关断装置300输出第一断电信号。第一断电信号包括频率为220KHz-235KHz或72KHz-85KHz的电信号，但本发明第一断电信号的频率并不以此为限。PV关断装置接收第一断电信号，并根据第一断电信号禁止由光伏阵列30向逆变器301传递直流电能。
本实施例中在逆变器301的交流侧处于掉电状态时，通过高压输电线传输用于控制PV关断装置断路的断电控制信号，省去了接线盒到PV快速关断装置之间的低压弱电控制信号的传输，直接省去了低压弱电控制信号的线路铺设以及高压与低压之间的绝缘处理，大大简化了线路的铺设方式，使整个线路系统更安全更可靠。
图4为本发明一实施例的光伏发电系统的快速关断装置和关断控制器的结构示意图。
如图4所示，关断装置控制器303包括第一信号端和第一通讯装置3031。关断装置控制器303与逆变器301之间铺设一根信号线305，第一信号端的输入端连接信号线305并接收反映逆变器301的交流侧状态的第一检测信号SELV。第一通讯装置3031电连接于第一信号端，根据第一检测信号SELV判断逆变器301的交流侧是否处于掉电状态，于交流侧处于掉电状态时输出第一断电信号，并将第一断电信号加载于高压输电线上传输。其中，第一通讯装置3031可以包括第一辅助电源3032、第一通讯控制器3033和第一耦合器3034。第一辅助电源3032的输入端连接电网，第一辅助电源3032的输出为第一通讯控制器3033和第一耦合器3034提供直流电压。第一通讯控制器3033可以包括PLC控制器和Host控制器，也可采用一个数字控制器替代，本发明并不以此为限。Host控制器接收自第一信号端传送的反映逆变器301的交流侧状态的第一检测信号SELV。Host控制器根据第一检测信号SELV判断逆变器的交流侧是否掉电，当Host控制器根据第一检测信号SELV判断逆变器的交流侧掉电后，输出第一故障信号至PLC控制器。PLC控制器接收第一故障信号并由其的UART口TX发出高频电流信号至PLC控制器内部的放大器PA和PLC控制器的外围电路，如图4的TX到耦合器的电路(包括多个电阻和多个电容等)，PLC控制器的外围电路和PLC控制器内部的放大器PA结合，起低通滤波器和放大作用，经过PLC控制器的外围电路和PLC控制器内部的放大器PA的处理将高频电流信号转换为第二断电信号，并输出至第一耦合器3034的输入端。第一耦合器3034的输入端接收到第二断电信号，滤除第二断电信号中的低频分量，并输出第一断电信号，将载有故障信息的第一断电信号加载到高压输电线304上。其中，第一耦合器3034主要起低通滤波的作用，用以滤除第二断电信号中的低频分量，可由电容、电阻等器件构成。在一些需要隔离的场合，第一耦合器3034还包含隔离装置，例如，如图4所示采用变压器实现隔离。
当发生突发性事故，如自燃灾害或者突然事故时，救护人员会切掉逆变器的电网侧电压进行营救工作，此时第一检测信号SELV发生变化，Host控制器通过第一检测信号SELV就可判断交流侧是否掉电。第一检测信号SELV可为，例如逆变器的电网侧电压或第一辅助电源3032输出的直流电压，但不限于此。当第一检测信号SELV为第一辅助电源3032的输出电压时，Host控制器比较第一辅助电源3032输出的直流电压与第一设定值，如直流电压小于第一设定值，则表示交流侧掉电。当第一检测信号SELV为逆变器的电网侧电压时，Host控制器比较逆变器的电网侧电压与第二设定值，如电网侧电压小于第二设定值，则表示交流侧掉电。通常设定值是额定值的70％，例如正常运作时第一辅助电源3032输出为5V，那当输出的直流电压低至3.5V，则表示电网(交流侧)已掉电。以上第一/第二预设值仅是举例进行说明，本发明并不以此为限，其可以根据实际需要做相应调整。
如图4和5所示，PV关断装置300包括第二信号端、第二通讯装置3035、第二开关元件S1、S2。第二信号端的输入端连接高压输电线，用于接收高压输电线上加载的第一断电信号。第二通讯装置3035连接第二信号端的输出端，用于根据所述第一断电信号输出关断控制信号。其中，第二通讯装置3035包括第二辅助电源3036、第二耦合器3037和第二通讯控制器3038。第二辅助电源3036的输入端连接高压输电线，其输出为第二耦合器3037和第二通讯控制器3038提供直流电压。第二耦合器3037的输入端电连接于第二信号端的输出端，用于滤除第一断电信号的一低频分量，并输出与第一断电信号的频率一致的第三断电信号。第二通讯控制器3038可以包括PLC控制器和Host控制器，也可采用一个控制器替代，本发明并不以此为限。PLC控制器的UART口RX接收第三断电信号，并转换为相应的数字信号发送到Host控制器，由Host控制器再将相应的数字信号转换成模拟的关断控制信号SF，以控制第二开关元件S1、S2的关断。
高压输电线304之间设置有高频电容C1-Cn，其与第二耦合器3037共同滤除高压输电线304上加载的第一断电信号的一低频分量。另外，高压输电线304与地PE之间还具有高频电容Cy1-Cyn，用以传导EMI。其中，Cy1-Cyn可为电路本身的寄生参数，如PV面板与大地间的寄生电容。Cy1-Cyn也可为外加的电容。如图4所示，关断装置控制器303将第一断电信号加载于高压输电线304上，光伏阵列PV1所对应的高压输电线上的快速关断装置300接收第一断电信号并对其进行上述处理。同时，其他光伏阵列Pv2…Pvn所对应的高压输电线上的快速关断装置可通过上述高频电容C1-Cn与高频电容Cy1-Cyn之间的耦合作用，接收第一断电信号或与第一断电信号相关之信号，再进行上述处理，可控制光伏发电系统中多个PV关断装置的启闭。如此，当逆变器的交流侧处于掉电状态时，仅需一个关断装置控制器303即可控制多路快速关断装置的断开，简化了系统的布线数量。
图5为本发明一实施例的光伏发电系统PV关断装置中第二开关元件的结构示意图。如图5所示，PV关断装置300包含第二开关元件S1、S2，第二开关元件S1、S2分别设置于光伏阵列板30和接线盒302之间的两根高压输电线上。第二开关元件S1、S2的控制端接收HOST控制器输出的关断/闭合控制信号SF/SN，以控制第二开关元件S1、S2关断或闭合。例如，当逆变器的交流侧掉电，第二通讯装置3035的HOST控制器输出关断控制信号SF，关断第二开关元件S1、S2，以断开光伏阵列板30和接线盒302之间的连接，进而断开光伏阵列板30与逆变器301的连接，避免高压和高能量的PV光伏面板造成更大的灾害，从而实现对负责救护的人员也起到保护。
PV关断装置300还包括自检单元，以检测第二开关元件S1、S2是否能正常闭合或正常断开，防止第二开关元件S1、S2因无法正常闭合或正常断开，造成系统的操作失误。结合图4和图5，PV关断装置300检测第二开关元件S1、S2的状态，并通过高压输电线和PV关断装置与关断装置控制器之间的信号传输，用以向逆变器301和工作人员显示第二开关元件S1、S2是否出现异常。具体情况如下：第二通讯控制器3038的HOST控制器接收表示第二开关元件S1、S2状态的状态信号SS，并根据状态信号SS判断第二开关元件S1、S2是否处于故障状态。当HOST控制器检测到第二开关元件S1、S2处于故障状态时，第二通讯控制器3038的HOST控制器输出第二故障信号至PLC控制器。PLC控制器经由其的UART口TX端、PLC控制器内部的放大器PA和PLC控制器的外围电路，输出报警信号。第二耦合器3037对报警信号进行滤波或隔离滤波，输出第一报警信号，并将其加载于高压输电线上。第一报警信号经过第一耦合器3034和第一通讯控制器3033，并由第一通讯控制器3033的HOST控制器向外部报警器发出第二报警信号，以控制外部报警器发出报警，从而起到警示作用，避免进一步造成人身和财产损失。本实施例中自检单元的自检功能可以通过HOST控制器的编程实现，然而本发明并不以此为限。
自检单元包括第一电压检测单元UA、第二电压检测单元UB和第三电压检测单元UC，第一电压检测单元UA的第一端和第二端分别耦接于光伏阵列板30和第二开关元件S1、S2之间的高压输电线上；第二电压检测单元UB的第一端耦接于光伏阵列板30和第二开关元件S1之间的高压输电线上，第二电压检测单元UB的第二端耦接于第二开关元件S2与接线盒302之间的高压输电线上；第三电压检测单元UC的第一端耦接于光伏阵列板30和第二开关元件S2之间的高压输电线上，第三电压检测单元UC的第二端耦接于第二开关元件S1与接线盒302之间的高压输电线上。本发明通过第一电压检测单元UA、第二电压检测单元UB和第三电压检测单元UC检测的电压来实现第二开关元件S1、S2的自检。于开关闭合状态检测时，如第一电压检测单元UA与第二电压检测单元UB的检测电压不同，则判断第二开关元件S2未能可靠闭合，处于故障状态；如第一电压检测单元UA与第三电压检测单元UC的检测电压不同，则判断第二开关元件S1未能可靠闭合，处于故障状态。同样，于开关断开状态检测时，如第一电压检测单元UA与第二电压检测单元UB的检测电压相同，则判断第二开关元件S2未能可靠断开，处于故障状态；如第一电压检测单元UA与第三电压检测单元UC的检测电压相同，则表示第二开关元件S1未能可靠断开，处于故障状态。
图6为本发明另一实施例的光伏发电系统的结构示意图。
如图6所示，光伏发电系统6包括光伏阵列60、PV关断装置600、关断装置控制器603、接线盒602和逆变器601。本实施例与图3的光伏发电系统相比，关断装置控制器603设置于接线盒602之外，但仍耦接于高压输电线。此结构下无需从逆变器引入一根信号线至到接线盒，布线简单。第一检测信号SELV可为第一辅助电源3032的输出电压，通过比较第一辅助电源3032输出的直流电压与第一设定值，来判断逆变器的交流侧是否掉电。本实施例中关断装置控制器603和关断装置600的组成结构与图3实施例中的结构相同，在此不再赘述。
本发明的光伏发电系统关断方法中的光伏发电系统的结构已于上述实施例进行详细描述，在此仅对关断方法中各步骤做如下介绍：
图7A为本发明一实施例的光伏发电系统的关断方法的流程图。
如图7A所示，步骤S74：根据第一检测信号检测所述逆变器的交流侧是否处于断电状态。当检测到逆变器的交流侧没有处于断电状态时，则返回到步骤S74以持续检测逆变器的交流侧的状态。当检测到逆变器的交流侧处于断电状态时，则进行后续步骤S75。
步骤S75：于所述逆变器的所述交流侧处于断电状态时输出一第一断电信号，并通过高压输电线传送所述第一断电信号至所述至少一光伏阵列单元；
步骤S76：根据所述第一断电信号控制所述关断装置动作，以禁止传递电能至所述逆变器。
图7B为本发明另一实施例的光伏发电系统的关断方法的流程图。
本实施例示出的关断方法与图7A所示的关断方法相比主要是增加了开关元件自检功能。
如图7B所示，步骤S70：根据所述关断装置的一开关元件的电压信息判断所述开关元件是否处于故障状态；当判断开关元件无故障时，则直接执行图7A所示的步骤S74-S76，其中步骤S74-S76已在上述实施例做了详细说明，在此不再赘述。当判断开关元件处于故障状态时，则进行后续步骤S71-S73。
步骤S71：于所述开关元件处于故障状态时输出一第一报警信号；
步骤S72：通过高压输电线传送所述第一报警信号；
步骤S73：将所述第一报警信号转换为第二报警信号，根据所述第二报警信号驱动报警器报警。待开关元件检修完毕后，返回至步骤S70再次判断开关元件是否处于故障状态，直到判断开关元件无故障后执行步骤S74-S76。
本实施例的光伏发电系统中通过高压输电线传送断开/闭合的控制信号至关断装置，省去了接线盒到PV快速关断装置之间的低压控制信号的传输，直接省去了低压控制信号的线路铺设；PV快速关断装置也不存在高压和低压线路，无需处理高压与低压之间的绝缘问题，大大简化了线路的铺设方式和设计成本，使整个线路系统变得更加安全、可靠。
以上结合附图示例说明了本发明的一些优选实施例式。本发明所属技术领域的普通技术人员应当理解，上述具体实施方式部分中所示出的具体结构和工艺过程仅仅为示例性的，而非限制性的。而且，本发明所属技术领域的普通技术人员可对以上所述所示的各种技术特征按照各种可能的方式进行组合以构成新的技术方案，或者进行其它改动，而都属于本发明的范围之内。

Claims (17)

1.一种光伏发电系统，包括至少一光伏阵列板单元、一接线盒和一逆变器，所述至少一光伏阵列板单元通过一高压输电线向所述逆变器的一直流侧传送电能，所述逆变器的一交流侧耦接一电网，所述接线盒与所述逆变器电连接，用以配置所述逆变器的输入引线和输出引线，其特征在于，
所述光伏阵列板单元包含一光伏阵列板和一关断装置，所述关断装置与所述光伏阵列板电连接，并通过所述高压输电线与所述逆变器连接；
所述光伏发电系统还包含一关断装置控制器，所述关断装置控制器耦接于所述高压输电线，所述关断装置控制器用以接收一反映所述逆变器的所述交流侧状态的一第一检测信号，根据所述第一检测信号判断所述逆变器的所述交流侧是否处于断电状态，于所述逆变器的所述交流侧处于断电状态时输出一第一断电信号，并通过所述高压输电线传送所述第一断电信号至所述至少一光伏阵列板单元；
所述光伏阵列板单元的所述关断装置用以接收所述第一断电信号，根据所述第一断电信号禁止传递所述电能至所述逆变器。
2.如权利要求1所述的光伏发电系统，其中，所述关断装置控制器包括：
一第一信号端，接收反映所述逆变器的所述交流侧状态的所述第一检测信号；
一第一通讯装置，电连接于所述第一信号端，用于根据所述第一检测信号判断所述逆变器的所述交流侧是否处于断电状态，并于所述交流侧处于断电状态时输出所述第一断电信号，并将所述第一断电信号加载于所述高压输电线上。
3.如权利要求2所述的光伏发电系统，其中，所述第一检测信号为所述逆变器的所述交流侧输出的一交流电压，在所述交流电压小于一第一阈值时，所述第一通信装置判断所述交流侧处于断电状态。
4.如权利要求2所述的光伏发电系统，其中，所述第一通讯装置包括：
一电源单元，连接于所述逆变器的所述交流侧，用于将所述交流侧输出的交流电转换为一直流电以向所述第一通讯装置供电。
5.如权利要求4所述的光伏发电系统，其中，所述第一检测信号为所述直流电的一直流电压，在所述直流电压小于一第二阈值时，所述第一通信装置判断所述交流侧处于断电状态。
6.如权利要求2所述的光伏发电系统，其中，所述第一通讯装置包括：
一第一通讯控制器，用于接收所述第一检测信号，根据所述第一检测信号判断所述逆变器的所述交流侧是否处于断电状态，并于所述交流侧处于断电状态时输出一第二断电信号；
一第一耦合器，电连接于所述第一信号端和所述第一通讯控制器，用于滤除所述第二断电信号的一低频分量，并产生所述第一断电信号。
7.如权利要求2所述的光伏发电系统，其中，所述关断装置包括：
一第二信号端，用于接收所述高压输电线上的所述第一断电信号；
一第二通讯装置，电连接于所述第二信号端，用于根据所述第一断电信号输出一关断控制信号；
至少一第二开关元件，设置于所述光伏阵列板和所述接线盒之间的所述高压输电线上，所述至少一第二开关元件的一控制端连接至所述第二通讯装置的输出，用于根据所述关断控制信号断开所述光伏阵列板与所述逆变器的连接。
8.如权利要求7所述的光伏发电系统，其中，所述第二通讯装置包括：
一第二耦合器，电连接于所述第二信号端，用于滤除所述第一断电信号的一低频分量，产生一第三断电信号，所述第三断电信号与所述第一断电信号的频率一致；
一第二通讯控制器，用于接收所述第三断电信号，并根据所述第三断电信号产生所述关断控制信号。
9.如权利要求2所述的光伏发电系统，其中，所述第一断电信号包括频率为220KHz-235KHz或72KHz-85KHz的电信号。
10.如权利要求1所述的光伏发电系统，其中，所述关断装置控制器设置于所述接线盒内或所述接线盒外。
11.如权利要求7所述的光伏发电系统，其中，所述关断装置还包含一自检单元，所述自检单元根据所述至少一第二开关元件的电压信息判断至少一第二开关元件是否处于故障状态，于至少一第二开关元件处于故障状态时自检单元通过所述第二通讯装置输出一第一报警信号，经所述高压输电线将所述第一报警信号传输至所述关断装置控制器的所述第一通讯装置，并将所述第一报警信号转换为第二报警信号，并根据所述第二报警信号驱动报警器报警。
12.如权利要求11所述的光伏发电系统，其中，所述关断装置包括两个所述第二开关元件，两个所述第二开关元件分别设置于所述光伏阵列板和所述接线盒之间的两根高压输电线上；所述自检单元包括第一电压检测单元、第二电压检测单元和第三电压检测单元，所述第一电压检测单元的第一端和第二端分别耦接于所述光伏阵列板和两个所述第二开关元件之间的高压输电线上；所述第二电压检测单元的第一端耦接于所述光伏阵列板和一个第二开关元件之间的高压输电线上，所述第二电压检测单元的第二端耦接于另一个第二开关元件与所述接线盒之间的高压输电线上；所述第三电压检测单元的第一端耦接于所述光伏阵列板和一个第二开关元件之间的高压输电线上，所述第三电压检测单元的第二端耦接于另一个第二开关元件与所述接线盒之间的高压输电线上，所述第二检测单元的第一端和所述第三检测的第一端耦接于不同的输电线上。
13.如权利要求12所述的光伏发电系统，其中，于开关闭合状态检测时，如果所述第二电压检测单元检测到的第一电压不等于所述第一电压检测单元检测到的参考电压时，则判断一个所述第二开关元件处于故障状态；如果所述第三电压检测单元检测到的第二电压不等于所述第一电压检测单元检测到的参考电压时，则判断另一个所述第二开关元件处于故障状态。
14.如权利要求12所述的光伏发电系统，其中，于开关断开状态检测时，如果所述第二电压检测单元检测到的第一电压等于所述第一电压检测单元检测到的参考电压时，则判断一个所述第二开关元件处于故障状态；如果所述第三电压检测单元检测到的第二电压等于所述第一电压检测单元检测到的参考电压时，则判断另一个所述第二开关元件处于故障状态。
15.一种光伏发电系统的关断方法，所述光伏发电系统包括至少一光伏阵列板单元、一接线盒和一逆变器，所述光伏阵列板单元包含一光伏阵列板和一关断装置，其特征在于，包括：
根据第一检测信号检测所述逆变器的交流侧是否处于断电状态；
于所述逆变器的所述交流侧处于断电状态时输出一第一断电信号，并通过高压输电线传送所述第一断电信号至所述至少一光伏阵列单元；
根据所述第一断电信号控制所述关断装置动作，以禁止传递电能至所述逆变器。
16.如权利要求15所述的光伏发电系统的关断方法，其特征在于，根据所述第一断电信号控制所述关断装置动作，以禁止传递电能至所述逆变器包括：
滤除所述第一断电信号的一低频分量，产生一第三断电信号；
根据所述第三断电信号产生关断控制信号，以根据关断控制信号控制所述关断装置动作，以禁止传递电能至所述逆变器。
17.如权利要求15所述的光伏发电系统的关断方法，还包括：
根据所述关断装置的一开关元件的电压信息判断所述开关元件是否处于故障状态；
于所述开关元件处于故障状态时输出一第一报警信号；
通过高压输电线传送所述第一报警信号；
将所述第一报警信号转换为第二报警信号，根据所述第二报警信号驱动报警器报警。
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