CN112332778A - 一种用于物联网光伏发电设备的故障监测系统及其监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于物联网光伏发电设备的故障监测系统及其监测方法，属于物联网光伏发电设备领域；种用于物联网光伏发电设备的故障监测系统及其监测方法，包括：数据采集单元、故障监测单元、电源管理单元、功率放大模块、信号调节单元、数据存储模块、通讯单元、以及能源存储单元；本发明对监测传感器基阵进行物联网框架设计，再进行判断通信信号；同时建立判断网络，同时输入至系统进行判断故障类型；同时系统会通过功率放大模块进行提高信号转换速率，同时对输入的电压进行增益放大以及带通滤波，从而能实时准确地采集到多通道监测数据，数据输出的带宽较高，采集输出信道的均衡性较好，提高了光伏发电远程监测数据的准确检测和分析能力。

Description

一种用于物联网光伏发电设备的故障监测系统及其监测方法
技术领域
本发明公开了一种用于物联网光伏发电设备的故障监测系统及其监测方法，属于物联网光伏发电设备领域。
背景技术
经济和社会的可持续发展需要合理的能源结构提供支撑和保障,在常规能源日益减少和环境污染日益严重的大背景下,以可再生能源为主的分布式电源的开发和利用已在全球范围内蓬勃发展,实现能源的可持续利用和经济社会的和谐发展。
随着科学技术的提升，人们越来越重视可对再生能源的开发使用。太阳能光伏发电具有清洁,零排放,永不枯竭的特点,成为替代传统化石能源的首选。光伏电站在信息技术的支持下,在电站运营中引入监控系统,目的是通过监控系统对电站的主要发电设备进行监测。
传统的光伏发电远程监测系统以单点数据采集为主，在融合过程中系统没有对单点数据进行区分，导致数据采集效率低，均衡性差，同时由于在实际的光伏发电远程监测数据采集过程中，往往具有一定的非人为因素干扰，从而影响采集信号的传输稳定，从而导致远程控制端接收数据时间增长。
发明内容
发明目的：提供一种用于物联网光伏发电设备的故障监测系统及其监测方法，以解决上述问题。
技术方案：一种用于物联网光伏发电设备的故障监测系统，包括：
数据采集单元，通过设置在光伏发电设备的传感器进行光伏发电设备内部的数据采集；
故障监测单元，进行故障监测系统的控制，同时进行数据采集单元的控制与输出信号控制；
电源管理单元，进行为各个单元进行供电，同时进行电源的保护与管理；
功率放大模块，进行提高输出采集信号转换速率；
信号调节单元，进行输出采集信号的放大与滤波，从而使得输出信号更加稳定；
数据存储模块，进行采集信号的存储；
通讯单元，进行与远程监测端进远程通讯，建立通讯网络；
能源存储单元，进行电压能源存储。
优选的，信号调节单元包括：带通滤波模块和增益放大模块；
其中，所述增益放大模块包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、放大器U1A、电容C3、电阻R4、电阻R5、极性电容C1、极性电容C2、三极管Q1、电阻R6、电阻R7、可调电阻RV1、电阻R8、电阻R9、二极管D1、二极管D2、三极管Q2、三极管Q3；
所述电阻R1的一端输入信号，所述放大器U1A的3号引脚同时与所述电阻R1的另一端和所述电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端接地，所述放大器U1A的2号引脚同时与所述电阻R3的一端和所述电容C3的一端连接，所述电阻R3的另一端接地，所述放大器U1A的8号引脚输入+15V电压，所述放大器U1A的4号引脚输入-15V电压，所述放大器U1A的1号引脚同时与所述电阻R4的一端、所述电阻R5的一端和所述极性电容C1的一端和所述极性电容C2的一端连接，所述极性电容C1的另一端同时与所述电阻R4的另一端和所述三极管Q1的集电极连接，所述极性电容C2的另一端同时与所述电阻R5的另一端和所述三极管Q1的发射极连接，所述三极管Q1的基极同时与所述电阻R6的一端和所述电阻R7的一端连接，所述电阻R7的另一端与所述可调电阻RV1的一端连接，所述三极管Q3的基极同时与所述电阻R6的另一端、所述三极管Q1的集电极和所述电阻R8的一端连接，所述三极管Q3的集电极与所述电阻R8的另一端连接且输入+15V电压，所述三极管Q3的发射极与所述二极管D1的正极连接，所述三极管Q2的基极同时与所述可调电阻RV1的另一端、控制端、所述三极管Q1的发射极和所述电阻R9的一端连接，所述三极管Q2的发射极与所述电阻R9的另一端连接且输入-15V电压，所述三极管Q2的集电极与所述二极管D2的正极连接，所述二极管D2的负极同时与所述二极管D1的负极和所述电容C3的另一端连接且输出信号。
优选的，带通滤波模块包括：二极管D8、电容C5、电容C8、集成运算放大器U4A、可调电阻RV2、电阻R13、二极管D6、电容C6、电阻R14、集成运算放大器U5A、可调电阻RV3、电阻R15、二极管D7、电容C7、集成运算放大器U6A；
所述二极管D8的正极输入信号，所述集成运算放大器U4A的2号引脚同时与所述二极管D8的负极、所述电容C5的一端和所述电容C8的一端连接，所述集成运算放大器U4A的1号引脚同时与所述电容C5的另一端、所述可调电阻RV2的一端连接，所述集成运算放大器U4A的3号引脚同时与所述电阻R13的一端和所述集成运算放大器U5A的3号引脚连接且接地，所述可调电阻RV2的另一端与所述电阻R13的另一端连接，所述可调电阻RV2的控制端与所述二极管D6的正极连接，所述集成运算放大器U5A的2号引脚同时与所述二极管D6的负极、所述电容C6的一端和所述电阻R14的一端连接，所述集成运算放大器U5A的1号引脚同时与所述电容C6的另一端、所述电阻R14的另一端和所述可调电阻RV3的一端连接，所述可调电阻RV3的另一端与所述电阻R15的一端连接，所述可调电阻RV3的控制端与所述二极管D7的正极连接，所述电阻R15的另一端同时与所述集成运算放大器U5A的3号引脚和所述集成运算放大器U6A的3号引脚连接，所述集成运算放大器U6A的2号引脚同时与所述电容C7的一端和所述二极管D7的负极连接，所述集成运算放大器U6A的1号引脚同时与所述电容C8的另一端和所述电容C7的另一端连接且输出信号。
优选的，功率放大模块包括：二极管D3、电阻R10、电阻R11、二极管D4、LED二极管D5、电阻R12、电容C7、集成电路U3、数字电位器U2；
所述数字电位器U2的1号引脚、2号引脚输入信号，所述数字电位器U2的3号引脚与所述二极管D3的负极连接，所述二极管D3的正极同时与所述电阻R10的一端、所述电阻R11的一端和所述集成电路U3的7号引脚连接，所述电阻R11的另一端与所述二极管D4的负极连接，所述数字电位器U2的6号引脚与所述二极管D4的正极连接，所述电阻R10的另一端同时与所述数字电位器U2的8号引脚和所述集成电路U3的4号引脚、8号引脚连接，所述数字电位器U2的5号引脚同时与所述集成电路U5的5号引脚、2号引脚、6号引脚和所述电容C4的一端连接，所述集成电路U5的1号引脚与所述电容C4的另一端连接且接地，所述集成电路U5的3号引脚与所述LED二极管D5的正极连接且输出，所述LED二极管D5的负极与所述电阻R12的一端连接，所述电阻R12的另一端接地。
优选的，集成电路U3的型号为NE555，数字电位器U2的型号为X9312。
优选的，带通滤波模块的输入端和增益放大模块的输入端连接，所述带通滤波模块的输出端和增益放大模块的输出端连接。
一种用于物联网光伏发电设备的故障监测系统的监测方法，其特征在于，为实现光伏发电远程监测数据采集，需要在数据采集单元对监测传感器基阵进行物联网框架设计，再进行判断通信信号；具体步骤如下：
步骤1、对采集的数据信号建立数据基阵，且数据基阵由多个子传感器基阵组成；
步骤11、系统进行发出信号采集指令信号；
步骤12、传感器采集的数据信号源传输至数据基阵，且分布到各个子传感器基阵；
步骤13、同时通信单元与监测系统建立物联网通讯信道；
步骤14、同时监测系统对子传感器基阵的采集信号进行采样，同时采样数据通过通讯信号进行传输；
步骤15、根据步骤14采集子传感器基阵的数据信号表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
式中，(θ1)表示数据信号在通讯信道中的相位角；
G1(θ1)表示监测系统对采样数据信号的灵敏度；
T1(θ1)表示监测系统接收到采样数据信号所需时间；
N1表示采样数据信号传输干扰附加时间；
步骤16、根据步骤15给出的采样数据信号公式，采样数据信号的个数不同，从而数据信号在进行传输中的相位角、灵敏度和时间也不同，同时各个子传感器基阵的发射功率也会随着变换，可以进一步得出：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
Figure DEST_PATH_IMAGE006
Figure DEST_PATH_IMAGE008
式中，XN（t）为第N个采样数据信号，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为通讯信道额定功率；
步骤17、根据步骤15和步骤16进行的得出子传感器基阵的数据信号和发射功率，从而监测系统进行建立判断网络；
步骤18、进行光伏设备的故障判断且将判断信号进行反馈至系统，同时进行存储；
步骤19、系统根据判断信号做出相应的故障指令且输出值工作单元。
优选的，根据步骤17进行建立判断网络，具体可以分为以下步骤：
步骤2、首先建立信号分解层、比较判断层、分类输出层；
步骤21、进行子传感器基阵采样数据信号分类合并；从而得出：
Figure DEST_PATH_IMAGE012
式中，A（k）表示输出数据信号的正常状态；
B（k）为状态区分矩阵；
D（k）为光伏发电远程监测数据融合的均值为零， 但方差不为零的均匀扰动项；
C（k）为数据采集的分类函数
步骤21、其次将合并的子传感器基阵采样数据信号输入信号分解层
进行提取子传感器的输出电压、输出电流、短路电流、以及开路电压；
步骤22、对输入采样数据信号进行判别故障类型，利用比较判断层设置4个输入节点和4个输出节点，且输出电压、输出电流、短路电流、以及开路电压分别对应四个输入节点，四个输出节点对应故障类型；
步骤23、对信号中的输出电压、输出电流、短路电流、以及开路电压进行合并，且通过对应的4个输出节点进行输出至分类输出层，同时进行传输至系统中。
优选的，系统根据此时的输出电压、输出电流、短路电流、以及开路电压结合此时光伏设备内部采集温度进行判断，当短路故障时，开路电压会有明显的下降；开路故障时，短路电流会有明显的下降；同时当光伏设备内部采集温度下降时，短路电流随之下降；温度上升时，开路电压随之下降。
优选的，当存在短路电流和开路电压下降时，系统会通过功率放大模块进行提高信号转换速率，同时对输入的电压进行增益放大以及带通滤波，从而进行电压信号稳定，从而能实时准确地采集到多通道监测数据，数据输出的带宽较高，采集输出信道的均衡性较好，提高了光伏发电远程监测数据的准确检测和分析能力。
有益效果：本发明为实现光伏发电远程监测数据采集，需要在数据采集单元对监测传感器基阵进行物联网框架设计，再进行判断通信信号；同时建立判断网络，进行通信信号的信号分解、比较判断、以及分类输出，从而进行输入至系统进行判断故障类型；同时当存在短路电流和开路电压下降时，系统会通过功率放大模块进行提高信号转换速率，同时对输入的电压进行增益放大以及带通滤波，从而进行电压信号稳定，从而能实时准确地采集到多通道监测数据，数据输出的带宽较高，采集输出信道的均衡性较好，提高了光伏发电远程监测数据的准确检测和分析能力。
附图说明
图1是本发明的工作流程图。
图2是本发明的监测系统判断网络工作图。
图3是本发明的信号调节单元电路图。
图4是本发明的带通滤波模块电路图。
图5是本发明的增益放大模块电路图。
图6是本发明的功率放大模块电路图。
具体实施方式
如图1所示，在该实施例中，一种用于物联网光伏发电设备的故障监测系统，包括：数据采集单元、故障监测单元、电源管理单元、功率放大模块、信号调节单元、数据存储模块、通讯单元、以及能源存储单元；其中信号调节单元包括：带通滤波模块和增益放大模块。
在进一步的实施例中，增益放大模块包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、放大器U1A、电容C3、电阻R4、电阻R5、极性电容C1、极性电容C2、三极管Q1、电阻R6、电阻R7、可调电阻RV1、电阻R8、电阻R9、二极管D1、二极管D2、三极管Q2、三极管Q3。
在更进一步的实施例中，所述电阻R1的一端输入信号，所述放大器U1A的3号引脚同时与所述电阻R1的另一端和所述电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端接地，所述放大器U1A的2号引脚同时与所述电阻R3的一端和所述电容C3的一端连接，所述电阻R3的另一端接地，所述放大器U1A的8号引脚输入+15V电压，所述放大器U1A的4号引脚输入-15V电压，所述放大器U1A的1号引脚同时与所述电阻R4的一端、所述电阻R5的一端和所述极性电容C1的一端和所述极性电容C2的一端连接，所述极性电容C1的另一端同时与所述电阻R4的另一端和所述三极管Q1的集电极连接，所述极性电容C2的另一端同时与所述电阻R5的另一端和所述三极管Q1的发射极连接，所述三极管Q1的基极同时与所述电阻R6的一端和所述电阻R7的一端连接，所述电阻R7的另一端与所述可调电阻RV1的一端连接，所述三极管Q3的基极同时与所述电阻R6的另一端、所述三极管Q1的集电极和所述电阻R8的一端连接，所述三极管Q3的集电极与所述电阻R8的另一端连接且输入+15V电压，所述三极管Q3的发射极与所述二极管D1的正极连接，所述三极管Q2的基极同时与所述可调电阻RV1的另一端、控制端、所述三极管Q1的发射极和所述电阻R9的一端连接，所述三极管Q2的发射极与所述电阻R9的另一端连接且输入-15V电压，所述三极管Q2的集电极与所述二极管D2的正极连接，所述二极管D2的负极同时与所述二极管D1的负极和所述电容C3的另一端连接且输出信号。
在进一步的实施例中，带通滤波模块包括：二极管D8、电容C5、电容C8、集成运算放大器U4A、可调电阻RV2、电阻R13、二极管D6、电容C6、电阻R14、集成运算放大器U5A、可调电阻RV3、电阻R15、二极管D7、电容C7、集成运算放大器U6A。
在更进一步的实施例中，所述二极管D8的正极输入信号，所述集成运算放大器U4A的2号引脚同时与所述二极管D8的负极、所述电容C5的一端和所述电容C8的一端连接，所述集成运算放大器U4A的1号引脚同时与所述电容C5的另一端、所述可调电阻RV2的一端连接，所述集成运算放大器U4A的3号引脚同时与所述电阻R13的一端和所述集成运算放大器U5A的3号引脚连接且接地，所述可调电阻RV2的另一端与所述电阻R13的另一端连接，所述可调电阻RV2的控制端与所述二极管D6的正极连接，所述集成运算放大器U5A的2号引脚同时与所述二极管D6的负极、所述电容C6的一端和所述电阻R14的一端连接，所述集成运算放大器U5A的1号引脚同时与所述电容C6的另一端、所述电阻R14的另一端和所述可调电阻RV3的一端连接，所述可调电阻RV3的另一端与所述电阻R15的一端连接，所述可调电阻RV3的控制端与所述二极管D7的正极连接，所述电阻R15的另一端同时与所述集成运算放大器U5A的3号引脚和所述集成运算放大器U6A的3号引脚连接，所述集成运算放大器U6A的2号引脚同时与所述电容C7的一端和所述二极管D7的负极连接，所述集成运算放大器U6A的1号引脚同时与所述电容C8的另一端和所述电容C7的另一端连接且输出信号。
在进一步的实施例中，功率放大模块包括：二极管D3、电阻R10、电阻R11、二极管D4、LED二极管D5、电阻R12、电容C7、集成电路U3、数字电位器U2。
在更进一步的实施例中，所述数字电位器U2的1号引脚、2号引脚输入信号，所述数字电位器U2的3号引脚与所述二极管D3的负极连接，所述二极管D3的正极同时与所述电阻R10的一端、所述电阻R11的一端和所述集成电路U3的7号引脚连接，所述电阻R11的另一端与所述二极管D4的负极连接，所述数字电位器U2的6号引脚与所述二极管D4的正极连接，所述电阻R10的另一端同时与所述数字电位器U2的8号引脚和所述集成电路U3的4号引脚、8号引脚连接，所述数字电位器U2的5号引脚同时与所述集成电路U5的5号引脚、2号引脚、6号引脚和所述电容C4的一端连接，所述集成电路U5的1号引脚与所述电容C4的另一端连接且接地，所述集成电路U5的3号引脚与所述LED二极管D5的正极连接且输出，所述LED二极管D5的负极与所述电阻R12的一端连接，所述电阻R12的另一端接地。
一种用于物联网光伏发电设备的故障监测系统的监测方法，为实现光伏发电远程监测数据采集，需要在数据采集单元对监测传感器基阵进行物联网框架设计，再进行判断通信信号；具体步骤如下：
步骤1、对采集的数据信号建立数据基阵，且数据基阵由多个子传感器基阵组成；
步骤11、系统进行发出信号采集指令信号；
步骤12、传感器采集的数据信号源传输至数据基阵，且分布到各个子传感器基阵；
步骤13、同时通信单元与监测系统建立物联网通讯信道；
步骤14、同时监测系统对子传感器基阵的采集信号进行采样，同时采样数据通过通讯信号进行传输；
步骤15、根据步骤14采集子传感器基阵的数据信号表达式为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002A
式中，(θ1)表示数据信号在通讯信道中的相位角；
G1(θ1)表示监测系统对采样数据信号的灵敏度；
T1(θ1)表示监测系统接收到采样数据信号所需时间；
N1表示采样数据信号传输干扰附加时间；
步骤16、根据步骤15给出的采样数据信号公式，采样数据信号的个数不同，从而数据信号在进行传输中的相位角、灵敏度和时间也不同，同时各个子传感器基阵的发射功率也会随着变换，可以进一步得出：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004A
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006A
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE008A
式中，XN（t）为第N个采样数据信号，
Figure 124508DEST_PATH_IMAGE010
为通讯信道额定功率；
步骤17、根据步骤15和步骤16进行的得出子传感器基阵的数据信号和发射功率，从而监测系统进行建立判断网络；
步骤18、进行光伏设备的故障判断且将判断信号进行反馈至系统，同时进行存储；
步骤19、系统根据判断信号做出相应的故障指令且输出值工作单元。
优选的，根据步骤17进行建立判断网络，具体可以分为以下步骤：
步骤2、首先建立信号分解层、比较判断层、分类输出层；
步骤21、进行子传感器基阵采样数据信号分类合并；从而得出：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE012A
式中，A（k）表示输出数据信号的正常状态；
B（k）为状态区分矩阵；
D（k）为光伏发电远程监测数据融合的均值为零， 但方差不为零的均匀扰动项；
C（k）为数据采集的分类函数
步骤21、其次将合并的子传感器基阵采样数据信号输入信号分解层
进行提取子传感器的输出电压、输出电流、短路电流、以及开路电压；
步骤22、对输入采样数据信号进行判别故障类型，利用比较判断层设置4个输入节点和4个输出节点，且输出电压、输出电流、短路电流、以及开路电压分别对应四个输入节点，四个输出节点对应故障类型；
步骤23、对信号中的输出电压、输出电流、短路电流、以及开路电压进行合并，且通过对应的4个输出节点进行输出至分类输出层，同时进行传输至系统中。
在进一步的实施例中，系统根据此时的输出电压、输出电流、短路电流、以及开路电压结合此时光伏设备内部采集温度进行判断，当短路故障时，开路电压会有明显的下降；开路故障时，短路电流会有明显的下降；同时当光伏设备内部采集温度下降时，短路电流随之下降；温度上升时，开路电压随之下降。
在进一步的实施例中，当存在短路电流和开路电压下降时，系统会通过功率放大模块进行提高信号转换速率，同时对输入的电压进行增益放大以及带通滤波，从而进行电压信号稳定，从而能实时准确地采集到多通道监测数据，数据输出的带宽较高，采集输出信道的均衡性较好，提高了光伏发电远程监测数据的准确检测和分析能力。
工作原理：当进行完成故障检测完成，输出信号会先通过功率放大模块进行提高转换效率，信号通过数字电位器U2的1号引脚、2号引脚输入，同时数字电位器U2配合集成电路U3组成占空比可调的脉冲振荡器，从而实现输入信号的功率调节，同时通过集成电路U3的3号引脚进行输入信号调节模块，当信号输入增益放大单元时，电阻R1与电阻R2分压输入放大器U1A，放大器U1A通过内部放大进行输出至由电阻R4、电阻R5、极性电容C1与极性电容C2组成的控制电路进行控制放大功率倍数，同时工作电压通过三极管Q3和三极管Q2配合电阻R9与电阻R8进行保护输入，三极管Q1进行配合电阻R6和电阻R7进行功率输出，其中可调电阻RV1进行调节工作阻抗，同时通过二极管D1与二极管D2导通进行输出至信号调节模块，通过输入信号，信号通过电阻R1和二极管D8分别保护输出至通讯单元；当信号输入带通滤波模块时，信号通过二极管D8输入集成运算放大器U4A，可调电阻RV2与可调电阻RV3进行调节从集成运算放大器U4A的输入信号的中心频率，通过是通过集成运算放大器U6A进行输出，同时输出信号至通讯单元，通讯单元与远程监控端进行连接从而进行信号传输。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种用于物联网光伏发电设备的故障监测系统，其特征在于，包括：
数据采集单元，通过设置在光伏发电设备的传感器进行光伏发电设备内部的数据采集；
故障监测单元，进行故障监测系统的控制，同时进行数据采集单元的控制与输出信号控制；
电源管理单元，进行为各个单元进行供电，同时进行电源的保护与管理；
功率放大模块，进行提高输出采集信号转换速率；
信号调节单元，进行输出采集信号的放大与滤波，从而使得输出信号更加稳定；
数据存储模块，进行采集信号的存储；
通讯单元，进行与远程监测端进远程通讯，建立通讯网络；
能源存储单元，进行电压能源存储。
2.根据权利要求1所述的一种用于物联网光伏发电设备的故障监测系统，其特征在于，所述信号调节单元包括：带通滤波模块和增益放大模块；
其中，所述增益放大模块包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、放大器U1A、电容C3、电阻R4、电阻R5、极性电容C1、极性电容C2、三极管Q1、电阻R6、电阻R7、可调电阻RV1、电阻R8、电阻R9、二极管D1、二极管D2、三极管Q2、三极管Q3；
所述电阻R1的一端输入信号，所述放大器U1A的3号引脚同时与所述电阻R1的另一端和所述电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端接地，所述放大器U1A的2号引脚同时与所述电阻R3的一端和所述电容C3的一端连接，所述电阻R3的另一端接地，所述放大器U1A的8号引脚输入+15V电压，所述放大器U1A的4号引脚输入-15V电压，所述放大器U1A的1号引脚同时与所述电阻R4的一端、所述电阻R5的一端和所述极性电容C1的一端和所述极性电容C2的一端连接，所述极性电容C1的另一端同时与所述电阻R4的另一端和所述三极管Q1的集电极连接，所述极性电容C2的另一端同时与所述电阻R5的另一端和所述三极管Q1的发射极连接，所述三极管Q1的基极同时与所述电阻R6的一端和所述电阻R7的一端连接，所述电阻R7的另一端与所述可调电阻RV1的一端连接，所述三极管Q3的基极同时与所述电阻R6的另一端、所述三极管Q1的集电极和所述电阻R8的一端连接，所述三极管Q3的集电极与所述电阻R8的另一端连接且输入+15V电压，所述三极管Q3的发射极与所述二极管D1的正极连接，所述三极管Q2的基极同时与所述可调电阻RV1的另一端、控制端、所述三极管Q1的发射极和所述电阻R9的一端连接，所述三极管Q2的发射极与所述电阻R9的另一端连接且输入-15V电压，所述三极管Q2的集电极与所述二极管D2的正极连接，所述二极管D2的负极同时与所述二极管D1的负极和所述电容C3的另一端连接且输出信号。
3.根据权利要求2所述的一种用于物联网光伏发电设备的故障监测系统，其特征在于，所述带通滤波模块包括：二极管D8、电容C5、电容C8、集成运算放大器U4A、可调电阻RV2、电阻R13、二极管D6、电容C6、电阻R14、集成运算放大器U5A、可调电阻RV3、电阻R15、二极管D7、电容C7、集成运算放大器U6A；
所述二极管D8的正极输入信号，所述集成运算放大器U4A的2号引脚同时与所述二极管D8的负极、所述电容C5的一端和所述电容C8的一端连接，所述集成运算放大器U4A的1号引脚同时与所述电容C5的另一端、所述可调电阻RV2的一端连接，所述集成运算放大器U4A的3号引脚同时与所述电阻R13的一端和所述集成运算放大器U5A的3号引脚连接且接地，所述可调电阻RV2的另一端与所述电阻R13的另一端连接，所述可调电阻RV2的控制端与所述二极管D6的正极连接，所述集成运算放大器U5A的2号引脚同时与所述二极管D6的负极、所述电容C6的一端和所述电阻R14的一端连接，所述集成运算放大器U5A的1号引脚同时与所述电容C6的另一端、所述电阻R14的另一端和所述可调电阻RV3的一端连接，所述可调电阻RV3的另一端与所述电阻R15的一端连接，所述可调电阻RV3的控制端与所述二极管D7的正极连接，所述电阻R15的另一端同时与所述集成运算放大器U5A的3号引脚和所述集成运算放大器U6A的3号引脚连接，所述集成运算放大器U6A的2号引脚同时与所述电容C7的一端和所述二极管D7的负极连接，所述集成运算放大器U6A的1号引脚同时与所述电容C8的另一端和所述电容C7的另一端连接且输出信号。
4.根据权利要求1所述的一种用于物联网光伏发电设备的故障监测系统，其特征在于，所述功率放大模块包括：二极管D3、电阻R10、电阻R11、二极管D4、LED二极管D5、电阻R12、电容C7、集成电路U3、数字电位器U2；
所述数字电位器U2的1号引脚、2号引脚输入信号，所述数字电位器U2的3号引脚与所述二极管D3的负极连接，所述二极管D3的正极同时与所述电阻R10的一端、所述电阻R11的一端和所述集成电路U3的7号引脚连接，所述电阻R11的另一端与所述二极管D4的负极连接，所述数字电位器U2的6号引脚与所述二极管D4的正极连接，所述电阻R10的另一端同时与所述数字电位器U2的8号引脚和所述集成电路U3的4号引脚、8号引脚连接，所述数字电位器U2的5号引脚同时与所述集成电路U5的5号引脚、2号引脚、6号引脚和所述电容C4的一端连接，所述集成电路U5的1号引脚与所述电容C4的另一端连接且接地，所述集成电路U5的3号引脚与所述LED二极管D5的正极连接且输出，所述LED二极管D5的负极与所述电阻R12的一端连接，所述电阻R12的另一端接地。
5.根据权利要求4所述的一种用于物联网光伏发电设备的故障监测系统，其特征在于，集成电路U3的型号为NE555，数字电位器U2的型号为X9312。
6.根据权利要求2所述的一种用于物联网光伏发电设备的故障监测系统，其特征在于，所述带通滤波模块的输入端和增益放大模块的输入端连接，所述带通滤波模块的输出端和增益放大模块的输出端连接。
7.一种权利要求2至5任一项所述的用于物联网光伏发电设备的故障监测系统的监测方法，其特征在于，为实现光伏发电远程监测数据采集，需要在数据采集单元对监测传感器基阵进行物联网框架设计，再进行判断通信信号；具体步骤如下：
步骤1、对采集的数据信号建立数据基阵，且数据基阵由多个子传感器基阵组成；
步骤11、系统进行发出信号采集指令信号；
步骤12、传感器采集的数据信号源传输至数据基阵，且分布到各个子传感器基阵；
步骤13、同时通信单元与监测系统建立物联网通讯信道；
步骤14、同时监测系统对子传感器基阵的采集信号进行采样，同时采样数据通过通讯信号进行传输；
步骤15、根据步骤14采集子传感器基阵的数据信号表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
式中，(θ1)表示数据信号在通讯信道中的相位角；
G1(θ1)表示监测系统对采样数据信号的灵敏度；
T1(θ1)表示监测系统接收到采样数据信号所需时间；
N1表示采样数据信号传输干扰附加时间；
步骤16、根据步骤15给出的采样数据信号公式，采样数据信号的个数不同，从而数据信号在进行传输中的相位角、灵敏度和时间也不同，同时各个子传感器基阵的发射功率也会随着变换，可以进一步得出：
Figure DEST_PATH_IMAGE004A
Figure DEST_PATH_IMAGE006A
Figure DEST_PATH_IMAGE008A
式中，XN（t）为第N个采样数据信号， QUOTE
Figure DEST_PATH_IMAGE010A
Figure DEST_PATH_IMAGE010AA
为通讯信道额定功率；
步骤17、根据步骤15和步骤16进行的得出子传感器基阵的数据信号和发射功率，从而监测系统进行建立判断网络；
步骤18、进行光伏设备的故障判断且将判断信号进行反馈至系统，同时进行存储；
步骤19、系统根据判断信号做出相应的故障指令且输出值工作单元。
8.根据权利要求7所述的一种用于物联网光伏发电设备的故障监测系统的监测方法，其特征在于，根据步骤17进行建立判断网络，具体可以分为以下步骤：
步骤2、首先建立信号分解层、比较判断层、分类输出层；
步骤21、进行子传感器基阵采样数据信号分类合并；从而得出：
Figure DEST_PATH_IMAGE012A
式中，A（k）表示输出数据信号的正常状态；
B（k）为状态区分矩阵；
D（k）为光伏发电远程监测数据融合的均值为零， 但方差不为零的均匀扰动项；
C（k）为数据采集的分类函数
步骤21、其次将合并的子传感器基阵采样数据信号输入信号分解层
进行提取子传感器的输出电压、输出电流、短路电流、以及开路电压；
步骤22、对输入采样数据信号进行判别故障类型，利用比较判断层设置4个输入节点和4个输出节点，且输出电压、输出电流、短路电流、以及开路电压分别对应四个输入节点，四个输出节点对应故障类型；
步骤23、对信号中的输出电压、输出电流、短路电流、以及开路电压进行合并，且通过对应的4个输出节点进行输出至分类输出层，同时进行传输至系统中。
9.根据权利要求8所述的一种用于物联网光伏发电设备的故障监测系统的监测方法，其特征在于，系统根据此时的输出电压、输出电流、短路电流、以及开路电压结合此时光伏设备内部采集温度进行判断，当短路故障时，开路电压会有明显的下降；开路故障时，短路电流会有明显的下降；同时当光伏设备内部采集温度下降时，短路电流随之下降；温度上升时，开路电压随之下降。
10.根据权利要求9所述的一种用于物联网光伏发电设备的故障监测系统的监测方法，其特征在于，当存在短路电流和开路电压下降时，系统会通过功率放大模块进行提高信号转换速率，同时对输入的电压进行增益放大以及带通滤波，从而进行电压信号稳定，从而能实时准确地采集到多通道监测数据，数据输出的带宽较高，采集输出信道的均衡性较好，提高了光伏发电远程监测数据的准确检测和分析能力。
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