CN112564619A - 基于温度测量的光伏离网电站故障检测装置 - Google Patents

基于温度测量的光伏离网电站故障检测装置 Download PDF

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CN112564619A CN202110046057.5A CN202110046057A CN112564619A CN 112564619 A CN112564619 A CN 112564619A CN 202110046057 A CN202110046057 A CN 202110046057A CN 112564619 A CN112564619 A CN 112564619A
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胡一博
李博文
夏之秋
王黎明
赵音
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Abstract

基于温度测量的光伏离网电站故障检测装置，属于太阳能光伏发电技术领域，其特征在于包括：光伏阵列、蓄电池组、控制器、温度传感器组、直流负载构成；控制模块根据光伏阵列的温度传感器的测量值，计算出光伏阵列是否出现热斑、隐裂、遮挡等故障。

Description

基于温度测量的光伏离网电站故障检测装置
技术领域
基于温度测量的光伏离网电站故障检测装置，属于太阳能光伏发电技术领域，尤其涉及离网电站故障检测技术。
背景技术
随着新能源应用的迫切需要，太阳能光伏发电的规模的不断扩大，离网光伏发电的运营、维护、管理等各个环节迫切需要智能转型升级以提高效率降低成本。因此需要实时准确地了解每一片光伏电池板的工作状态和蓄电池组的工作状态。目前的虽然有一些监测方法，但是都不太适合光伏组件离网的运行需要。如，专利申请号2020203163891《一种组件级的光伏电站故障检测系统》所公开的技术方法，仅适用于并网发电的运行条件。由于光伏组件和蓄电池组的工作状态受温度影响极大，仅仅检测输出端电压不能准确判断光伏组件的运行状态的好坏。目前的光伏电站都只能对一串光伏组件进行监控且不能顾及背板温度的影响，不能确定故障的类型，不能满足离网光伏电站的运营维护要求，本技术就是为了解决这一问题而设计的。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明基于温度测量的光伏离网电站故障检测装置，给出了解决上述问题的方法。
基于温度测量的光伏离网电站故障检测装置，其特征在于包括：光伏阵列、蓄电池组、控制器、温度传感器组、直流负载构成；
光伏阵列由多个光伏组件串联构成；
蓄电池组由多个蓄电池串联或并联构成；
控制器包括采样模块、开关转换模块、控制模块、通信模块；
采样模块包括光伏阵列端采样模块、蓄电池端采样模块；光伏阵列的输出端与光伏阵列端采样模块的输入端连接；蓄电池组的输出端与蓄电池端采样模块的输入端连接；
采样模块的输出端与控制模块的输入端连接，控制模块的输出端与开关转换模块的输入端连接，控制模块的输出端与通信模块的输入端连接；
光伏阵列端采样模块包括光伏阵列端电压采样模块、光伏阵列端电流采样模块，用于采集光伏阵列端的电压和电流值；蓄电池端采样模块包括蓄电池端电压采样模块、蓄电池端电流采样模块，用于采集蓄电池端的电压和电流值；
光伏阵列的输出端与开关转换模块的输入端连接，蓄电池组的输出端与开关转换模块的输入端连接，直流负载的输出端与开关转换模块的输入端连接；
温度传感器组由多个温度传感器阵列构成，每个光伏组件的背面接触式放置一个温度传感器阵列，温度传感器阵列由多个温度传感器构成，均匀分布于光伏组件的背面，用于测量光伏组件的背板温度；每个温度传感器的输出端都与控制模块的输入端连接；
开关转换模块包括充电PWM开关电路、放电开关电路；
通信模块用于将当前系统状态以及故障检测结果传出；
控制模块用于控制光伏阵列给蓄电池组的供电时间、光伏阵列给直流负载的供电时间、以及蓄电池组给负载的放电时间等；
控制模块根据蓄电池组的电流和电压值，检测出蓄电池组是否出现故障；
控制模块根据光伏阵列的电流和电压值，检测出光伏阵列是否出现故障。
控制模块根据光伏阵列的温度传感器的温度值，检测出光伏阵列是否出现热斑、隐裂、遮挡等故障，步骤如下：
步骤1设有K个光伏组件，第k个温度传感器阵列的每个温度传感器的温度值记作
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，将所有温度传感器测量出的温度值传送到控制模块中；
步骤2对于当前每个光伏组件的温度值进行排序，选取排在中间的两个值的平均值，作为第k个光伏组件的温度均值，记作T k ，则所有光伏组件的温度均值为：T 1, T 2, ...,T K 。
步骤3 计算每个光伏组件的温度值与它的温度均值的差值f k ，则：
Figure 141445DEST_PATH_IMAGE002
步骤4将光伏组件的局部状态分为正常类、遮挡类和热斑类，正常类为光伏组件没有故障；遮挡类为光伏组件局部被遮挡，温度会降低；热斑类为光伏组件局部产生热斑或隐裂，温度会升高；
步骤5 如果将x的百分比作为阈值范围，则：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
其中0<x<100，一般可取x等于30到50之间。
从而区分出光伏组件各个位置的状态，正常发电的位置温度正常，阴影遮挡的位置温度会降低，出现热斑和隐裂的位置温度会升高。
本发明的有益贡献是专门为离网运行的电站故障检测需要而打造，本发明的有益之处在于可以根据光伏组件的温度测量值加之当前的光伏组件的电流、电压参数实现对光伏组件进行故障类型检测。
附图1是基于温度测量的光伏离网电站故障检测装置的结构示意图。
附图2是控制器判断故障类型的流程图。
实施方法
如附图1基于温度测量的光伏离网电站故障检测装置，其特征在于包括：光伏阵列、蓄电池组、控制器、温度传感器组、直流负载构成。
光伏阵列由多个光伏组件串联构成。
蓄电池组由多个蓄电池串联或并联构成。
控制器包括采样模块、开关转换模块、控制模块、通信模块。
采样模块包括光伏阵列端采样模块、蓄电池端采样模块；光伏阵列的输出端与光伏阵列端采样模块的输入端连接；蓄电池组的输出端与蓄电池端采样模块的输入端连接。
采样模块的输出端与控制模块的输入端连接，控制模块的输出端与开关转换模块的输入端连接，控制模块的输出端与通信模块的输入端连接。
光伏阵列端采样模块包括光伏阵列端电压采样模块、光伏阵列端电流采样模块，用于采集光伏阵列端的电压和电流值；蓄电池端采样模块包括蓄电池端电压采样模块、蓄电池端电流采样模块，用于采集蓄电池端的电压和电流值。
光伏阵列的输出端与开关转换模块的输入端连接，蓄电池组的输出端与开关转换模块的输入端连接，直流负载的输出端与开关转换模块的输入端连接。
温度传感器组由多个温度传感器阵列构成，每个光伏组件的背面接触式放置一个温度传感器阵列，温度传感器阵列由多个温度传感器构成，均匀分布于光伏组件的背面，用于测量光伏组件的背板温度；每个温度传感器的输出端都与控制模块的输入端连接。
开关转换模块包括充电PWM开关电路、放电开关电路。
通信模块用于将当前系统状态以及故障检测结果传出。
控制模块用于控制光伏阵列给蓄电池组的供电时间、光伏阵列给直流负载的供电时间、以及蓄电池组给负载的放电时间等。
控制模块根据蓄电池组的电流和电压值，检测出蓄电池组是否出现故障。
控制模块根据光伏阵列的电流和电压值，检测出光伏阵列是否出现故障。
如附图2控制模块根据光伏阵列的温度传感器的温度值，检测出光伏阵列是否出现热斑、隐裂、遮挡等故障，步骤如下：
步骤1设有K个光伏组件，第k个温度传感器阵列的每个温度传感器的温度值记作
Figure 329719DEST_PATH_IMAGE001
，将所有温度传感器测量出的温度值传送到控制模块中。
步骤2对于当前每个光伏组件的温度值进行排序，选取排在中间的两个值的平均值，作为第k个光伏组件的温度均值，记作T k ，则所有光伏组件的温度均值为：T 1, T 2, ...,T K 。
步骤3 计算每个光伏组件的温度值与它的温度均值的差值f k ，则：
Figure 89865DEST_PATH_IMAGE002
步骤4将光伏组件的局部状态分为正常类、遮挡类和热斑类，正常类为光伏组件没有故障；遮挡类为光伏组件局部被遮挡，温度会降低；热斑类为光伏组件局部产生热斑或隐裂，温度会升高。
步骤5 如果将x的百分比作为阈值范围，则：
Figure 232264DEST_PATH_IMAGE004
其中0<x<100，一般可取x等于30到50之间。
从而区分出光伏组件各个位置的状态，正常发电的位置温度正常，阴影遮挡的位置温度会降低，出现热斑和隐裂的位置温度会升高。
本实施实例没有详细叙述的部件、工艺及字母均属本行业的公知部件和常用手段及常识，这里不一一叙述。

Claims (3)

1.基于温度测量的光伏离网电站故障检测装置，其特征在于包括：光伏阵列、蓄电池组、控制器、温度传感器组、直流负载构成；
所述光伏阵列由多个光伏组件串联构成；
所述蓄电池组由多个蓄电池串联或并联构成；
所述控制器包括采样模块、开关转换模块、控制模块、通信模块；
所述采样模块包括光伏阵列端采样模块、蓄电池端采样模块；所述光伏阵列的输出端与所述光伏阵列端采样模块的输入端连接；所述蓄电池组的输出端与所述蓄电池端采样模块的输入端连接；
所述采样模块的输出端与所述控制模块的输入端连接，所述控制模块的输出端与所述开关转换模块的输入端连接，所述控制模块的输出端与所述通信模块的输入端连接；
所述光伏阵列端采样模块包括光伏阵列端电压采样模块、光伏阵列端电流采样模块，用于采集光伏阵列端的电压和电流值；所述蓄电池端采样模块包括蓄电池端电压采样模块、蓄电池端电流采样模块，用于采集蓄电池端的电压和电流值；
所述光伏阵列的输出端与所述开关转换模块的输入端连接，所述蓄电池组的输出端与所述开关转换模块的输入端连接，所述直流负载的输出端与所述开关转换模块的输入端连接；
所述温度传感器组由多个温度传感器阵列构成，每个光伏组件的背面接触式放置一个温度传感器阵列，所述温度传感器阵列由多个温度传感器构成，均匀分布于光伏组件的背面，用于测量光伏组件的背板温度；每个温度传感器的输出端都与所述控制模块的输入端连接；
所述开关转换模块包括充电PWM开关电路、放电开关电路；
所述通信模块用于将当前系统状态以及故障检测结果传出。
2.根据权利要求1所述的基于温度测量的光伏离网电站故障检测装置，其特征还在于所述控制模块根据所述蓄电池组的电流和电压值，检测出所述蓄电池组是否出现故障；
所述控制模块根据光伏阵列的电流和电压值，检测出光伏阵列是否出现故障；
所述控制模块用于控制光伏阵列给蓄电池组的供电时间、光伏阵列给直流负载的供电时间、以及蓄电池组给负载的放电时间等。
3.根据权利要求1所述的基于温度测量的光伏离网电站故障检测装置，其特征还在于所述控制模块根据所述光伏阵列的温度传感器的温度值，检测出光伏阵列是否出现热斑、隐裂、遮挡等故障，步骤如下：
步骤1设有K个光伏组件，第k个温度传感器阵列的每个温度传感器的温度值记作
Figure RE-657218DEST_PATH_IMAGE001
，将所有温度传感器测量出的温度值传送到所述控制模块中；
步骤2对于当前每个光伏组件的温度值进行排序，选取排在中间的两个值的平均值，作为第k个光伏组件的温度均值，记作T k ，则所有光伏组件的温度均值为：T 1, T 2, ..., T K ；
步骤3 计算每个光伏组件的温度值与它的温度均值的差值f k ，则：
Figure RE-417364DEST_PATH_IMAGE002
步骤4将光伏组件的局部状态分为正常类、遮挡类和热斑类，正常类为光伏组件没有故障；遮挡类为光伏组件局部被遮挡，温度会降低；热斑类为光伏组件局部产生热斑或隐裂，温度会升高；
步骤5 如果将x的百分比作为阈值范围，则：
Figure RE-871348DEST_PATH_IMAGE003
其中0<x<100，一般可取x等于30到50之间；
从而区分出光伏组件各个位置的状态，正常发电的位置温度正常，阴影遮挡的位置温度会降低，出现热斑和隐裂的位置温度会升高。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113418925A (zh) * 2021-05-18 2021-09-21 平衡机器科技(深圳)有限公司 一种基于卫星影像的光伏板异常目标检测系统及方法

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