CN117559912B - 光伏故障监测系统、方法及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种光伏故障监测系统、方法及存储介质。该光伏故障监测系统，包括：至少一组光伏阵列，每一光伏阵列包括串接的多级光伏组件，各级光伏组件包括：光伏单元以及与光伏单元绑定的监控单元；监控单元，用于在所绑定的光伏单元的电源正常供电时，对接收到通信信号进行处理，并输出处理后的通信信号，在所绑定的光伏单元的电源失电时，将接收到的通信信号直接输出；处理模块，连接至少一组光伏阵列，用于获取光伏阵列中每一监控单元输出的通信信号，并根据每一监控单元输出的通信信号判断所绑定的光伏单元是否出现故障。
Description
技术领域
本申请涉及光伏技术领域，特别是涉及一种光伏故障监测系统、方法及存储介质。
背景技术
光伏瓦应用技术是利用太阳光可再生能源来产生电力，光伏瓦系统使屋面瓦与太阳能薄膜发电集成起来，使建筑物自身利用绿色、环保的太阳能资源产生电力，越来越受用户的青睐。
传统光伏瓦系统在进行故障检测时，通常是需要设置多个检测电路，实时检测光伏瓦系统的总电压、总电流、日发电量、总发电量等参数等，以判断光伏瓦是否出现故障，成本较高。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够低成本的判断光伏单元是否出现故障的光伏故障监测系统、方法、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
第一方面，本申请提供了一种光伏故障监测系统，包括：
至少一组光伏阵列，每一所述光伏阵列包括串接的多级光伏组件，各级光伏组件包括：光伏单元以及与所述光伏单元绑定的监控单元；
所述监控单元，用于在所绑定的所述光伏单元的电源正常供电时，对接收到的通信信号进行处理，并输出处理后的通信信号，在所绑定的所述光伏单元的电源失电时，将接收到的通信信号直接输出；
处理模块，连接所述至少一组光伏阵列，用于获取所述光伏阵列中每一监控单元输出的通信信号，并根据每一监控单元输出的通信信号判断所绑定的所述光伏单元是否出现故障。
在其中一个实施例中，所述监控单元中包括转换单元及主控单元；
所述转换单元用于在所绑定的所述光伏单元的电源失电时，将所述通信信号直接输出，在所绑定的所述光伏单元的电源正常供电时，将所述通信信号传输至所述主控单元；
所述主控单元用于对接收到的通信信号进行处理，并输出处理后的通信信号。
在其中一个实施例中，每个所述监控单元还包括：
上行端口，连接上一级监控单元；
下行端口，连接下一级监控单元；
所述转换单元中包括第一继电器，所述第一继电器连接所绑定的所述光伏单元的电源、所述上行端口、所述下行端口，以及所述主控单元；在所绑定的所述光伏单元的电源正常供电时，所述第一继电器用于控制所述上行端口连接至所述主控单元，以将所述上行端口接收到的所述通信信号传输至所述主控单元进行处理后输出至所述下行端口；在所绑定的所述光伏单元的电源失电时，所述第一继电器用于控制所述上行端口连接至所述下行端口，以将所述上行端口接收到的通信信号直接输出至所述下行端口。
在其中一个实施例中，所述第一继电器中的第一线圈连接所绑定的所述光伏单元的电源，所述第一继电器的第一输入端连接所述上行端口的发送端口，所述第一继电器的第二输入端连接所述上行端口的接收端口，所述第一继电器的第一输出端和第二输出端连接所述主控单元，所述第一继电器的第三输出端连接所述下行端口的发送端口，所述第一继电器的第四输出端连接所述下行端口的接收端口
在其中一个实施例中，所述转换单元还包括：第二继电器；
所述第二继电器连接上一级光伏单元的电源、所绑定的所述光伏单元的电源，以及下一级光伏单元，在所绑定的所述光伏单元的电源正常供电时，所述第二继电器，用于控制所述上一级光伏单元的电源连接至公共触点；在所绑定的所述光伏单元的电源失电时，所述第二继电器，用于控制所述上一级光伏单元的电源连接至所述下一级光伏单元。
在其中一个实施例中，所述转换单元还包括：开关晶体管和光耦；
所述光耦连接第二继电器、所述开关晶体管和所述第一线圈，所述开关晶体管连接所述第一线圈；
所述光耦，用于在所绑定的所述光伏单元的电源正常供电时控制所述开关晶体管处于导通状态，以使得所述第一线圈通电；在所绑定的所述光伏单元的电源失电时，控制所述第一线圈失电。
在其中一个实施例中，所述处理模块具体用于：
若检测到在第一预设时长内一所述监控单元输出的通信信号均为未处理的通信信号，则所绑定的所述光伏单元出现故障，输出故障信息；
和/或
若检测到预设时段内一所述监控单元输出的通信信号均为未处理的通信信号，则所绑定的所述光伏单元出现故障，输出所述故障信息。
在其中一个实施例中，基于当前的天气信息设置所述第一预设时长和/或所述预设时段。
在其中一个实施例中，所述处理模块还用于获取故障光伏单元中预设的标识信息，根据所述标识信息及预先设置的所述至少一组光伏阵列对应的光伏平面模型，获取所述故障光伏单元的位置信息。
第二方面，本申请还提供了一种光伏故障监测方法，应用于如第一方面或其任一实施例中所述的光伏故障检测系统，包括：
向所述至少一个光伏阵列输入检测通信信号；
获取所述光伏阵列中每一监控单元基于所述检测通信信号反馈的通信信号；
根据每一监控单元输出的通信信号判断所绑定的所述光伏单元是否出现故障。
在其中一个实施例中，还包括：
获取故障光伏单元的预设的标识信息；
获取预先设置的所述至少一组光伏阵列对应的光伏平面模型；
根据所述标识信息及所述光伏平面模型，获取所述故障光伏单元的位置信息，其中，所述光伏平面模型包含每一所述光伏单元的标识信息以及所述标识信息所对应的位置信息。
在其中一个实施例中，所述向所述至少一个光伏阵列输入检测通信信号之前，所述方法还包括：
接收所述至少一个光伏阵列中每一监控单元发送的所绑定光伏单元的标识和所处光伏阵列中的位置信息；
基于所述每一监控单元发送的所绑定光伏单元的标识和所处光伏阵列中的位置信息，对所述至少一个光伏阵列进行建模以得到光伏平面模型。
在其中一个实施例中，所述根据每一监控单元输出的通信信号判断所绑定的所述光伏单元是否出现故障，包括：
若检测到在第一预设时长内一所述监控单元输出的通信信号均为未处理的通信信号，则所绑定的所述光伏单元出现故障，输出故障信息；
和/或
若检测到预设时段内一所述监控单元输出的通信信号均为未处理的通信信号，则所绑定的所述光伏单元出现故障，输出故障信息。
第三方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
向所述至少一个光伏阵列输入检测通信信号；
获取所述光伏阵列中每一监控单元基于所述检测通信信号反馈的通信信号；
根据每一监控单元输出的通信信号判断所绑定的所述光伏单元是否出现故障。
第四方面，本申请还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
向所述至少一个光伏阵列输入检测通信信号；
获取所述光伏阵列中每一监控单元基于所述检测通信信号反馈的通信信号；
根据每一监控单元输出的通信信号判断所绑定的所述光伏单元是否出现故障。
上述光伏故障监测系统、方法、存储介质和计算机程序产品，光伏故障监测系统中包括至少一组光伏阵列，每一光伏阵列包括串接的多级光伏组件，各级光伏组件包括：光伏单元以及与光伏单元绑定的监控单元；监控单元，用于在所绑定的光伏单元的电源正常供电时，对接收到通信信号进行处理，并输出处理后的通信信号，在所绑定的光伏单元的电源失电时，将接收到的通信信号直接输出；处理模块，连接至少一组光伏阵列，用于获取光伏阵列中每一监控单元输出的通信信号，并根据每一监控单元输出的通信信号判断所绑定的光伏单元是否出现故障。该系统中，通过监控单元在所绑定的光伏单元的电源正常供电时，对接收到通信信号进行处理，并输出处理后的通信信号，在所绑定的光伏单元的电源失电时，将接收到的通信信号直接输出，这样处理模块可以根据每一监控单元输出的通信信号判断所绑定的光伏单元是否出现故障，如此无需设置用于检测光伏单元的电压、电流、日发电量、总发电量的检测电路就可以判断出哪一个光伏单元是否出现故障，可以通过较低成本实现光伏单元的故障检测。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为一种光伏组件中的光伏单元与监控单元绑定的示意图；
图2为一种光伏系统结构示意图；
图3为一种监控单元的串行通信流程示意图；
图4为一种应用终端显示光伏平面模型的示意图；
图5为一种光伏故障监测系统的结构示意图；
图6为一种监控单元的结构示意图一；
图7A为一种监控单元的结构示意图二；
图7B为一种监控单元的结构示意图三；
图8为一种第一继电器的示意图；
图9为一种转换单元的结构示意图；
图10为另一种转换单元的结构示意图；
图11为还一种转换单元的结构示意图；
图12为以如图10所示的转换单元为例的两级转换单元的连接示意图；
图13为一种光伏故障检测方法的流程示意图一；
图14为一种光伏故障检测方法的流程示意图二。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
光伏瓦（Building Integrated Photovoltaic，BIPV）应用技术是利用太阳光可再生能源来产生电力的技术，其光伏瓦既可以安装在建筑物上，又可以作为多功能建筑材料构成实际的建筑物部件。光伏瓦产品及系统使屋面瓦与太阳能薄膜发电集成起来，使建筑物自身利用绿色、环保的太阳能资源产生电力，越来越受用户的青睐。
目前的光伏瓦系统在建模及故障检测方面存在一些缺陷：
（1）传统光伏瓦系统在建模方面存在的缺陷：在光伏瓦安装拼接时，需要手动对每一光伏瓦片进行编号，并记录安装位置，以在终端系统上显示每一光伏瓦的安装位置，以对光伏瓦进行监控，手动编码定位，安装效率低，也容易出错。
（2）传统光伏瓦系统在故障监测方面存在的缺陷：采样监测组串式光伏瓦的总电压、总电流、日发电量、总发电量等参数的方式对光伏瓦进行故障检测，但该方法不能对每个光伏瓦进行单独的监测，当某一个光伏瓦发生故障时，无法确认具体哪一个光伏故障；通过在每一光伏瓦片上设置检测装置，检测每一光伏瓦的电压、电流等参数对光伏瓦进行故障监测，该方法虽然能够对每个光伏瓦进行监测，但其成本高。
传统光伏瓦系统在建模方面存在的缺陷，本申请中提供一种光伏系统的自动平面建模方法，可以根据光伏组件的连接关系，自动确定其实际物理安装位置。进一步的，还可以将其直观地呈现于显示终端上，方便用户查看。
本申请中，光伏系统是指至少一组光伏阵列组成的系统，每一光伏阵列包括串接的多级光伏组件，各级光伏组件包括：光伏单元以及与光伏单元绑定的监控单元。
其中，上述光伏单元可以为光伏瓦，光伏板，或者，其他光伏器件。
在一些实施例中，本申请中光伏系统的自动平面建模方法中，可以将光伏单元与监控单元在出厂时绑定，作为一个光伏组件，并为一个光伏组件中的光伏单元与监控单元设置同一序列号来表示，也就是说将一个光伏组件中的光伏单元与监控单元作为一个整体。
示例性的，图1为一种光伏组件中的光伏单元与监控单元绑定的示意图。图1中将光伏单元100和监控单元200绑定为一个光伏组件。
示例性的，图2为一种光伏系统结构示意图，该光伏系统中包括多组光伏阵列，每一光伏阵列包括串接的多级光伏组件，即依序串接的多级光伏组件，各级光伏组件包括：光伏单元100以及与光伏单元100绑定的监控单元200，每一光伏阵列连接一个功能单元300（图2中是以个光伏阵列和4个功能单元为例的），这些功能单元300又连接通信模块400，通信模块400可以与应用终端500通信。
其中，图2所示的光伏系统中的功能单元300可以为具有通信功能的功能元器件，含有通信功能的微型逆变器，上述图2中功能单元300的主要作用为发送和/或接收连接的光伏组件（光伏单元100以及与光伏单元100绑定的监控单元200）的通信信号，以及与通信模块400进行通信。需说明的是，在一些场景中光伏系统可以不使用功能模块，也就是说光伏系统中的功能单元300是可选的。
上述图2中的通信模块400用于将与各个功能模块及光伏单元进行通信，并将收集的光伏单元的信息发送至终端，以使终端上能够显示光伏系统的信息。
在一些实施例中，上述图2中的功能单元300以及通信模块400可以集成在一个处理模块中，也可是两个独立模块。
在一些实施例中，本申请中光伏系统中每一光伏阵列中的光伏组件之间通过手拉手的连接方式，以实现功率回路的串接、通信回路的级联。通信回路中，上一级监控单元的下行端口为下一级监控单元的上行端口供电，以保障下一级监控单元对上一级监控单元的通信功能的正常实现。
在一些实施例中，本申请每一级监控单元通过通信的问答与响应来确定后端连接的光伏单元在光伏阵列中所处的实际行位置。通信模块与功能单元之间、功能单元与光伏阵列中第一级监控单元之间，可以通过通信的切换问答与响应来确定每一级监控单元所绑定光伏单元所处的实际列位置，以此实现整体的平面物理定位。
示例性的，图3为一种监控单元的串行通信流程示意图，该通信流程可以包括以下步骤：
401、查询下一级光伏单元的序列号。
其中，光伏单元的序列号也即监控单元的序列号。光伏单元的序列号用于唯一的指示光伏单元。
402、判断是否收到下一级光伏单元的序列号。
其中，下一级光伏单元的序列号也即下一级监控单元的序列号。
如果收到下一级光伏单元的序列号，说明存在下一级光伏单元，此时可以执行下述步骤403和步骤404；如果未收到下一级光伏单元的序列号，说明不存在下一级光伏单元，此时可以执行下述步骤405。
403、在收到的上一级的位置编号的基础上加1，得到自身的位置编号，并将自身的位置编号发送至下一级监控单元。
示例性的，假设上一级的位置编号为“1”，那么当前级收到“1”之后可以加1，得到当前级的位置编号为“2”，这样就可以为每一级的监控单元的位置进行编号，以使得通过位置编号可以知道其在光伏阵列中的位置。
404、将自身序列号与收到的下一级光伏单元的序列号打包上传至上一级监控单元。
405、将自身序列号上传至上一级监控单元。
在如图2所示的光伏系统中，在光伏系统安装完成后，即每一光伏阵列安装完成后，每一级监控单元通过通信的问答与响应来确定后端连接的光伏单元在光伏阵列中所处的实际行位置。通信模块与功能单元之间、功能单元与光伏阵列中第一级监控单元之间，可以通过通信的切换问答与响应来确定每一级监控单元所绑定光伏单元所处的实际列位置，光伏单元所处的实际行位置可以通过所连接的是哪个功能单元来获知，以此实现整体光伏系统中至少一个光伏阵列中每个光伏单元的平面物理定位。
本申请中，在如图2所示的光伏系统中，在通信模块获取到至少一个光伏阵列中每个光伏单元的行位置、列位置以及与序列号的对应关系后，可以建模得到至少一个光伏阵列对应的光伏平面模型，该光伏平面模型包含每一光伏单元的标识信息以及标识信息所对应的位置信息，其中，标识信息可以为上述序列号，也可以是用户根据自身需求，设置的标号或者序号，位置信息可以为上述行位置和列位置。
在建模得到该光伏平面模型之后，在后续确定故障光伏单元之后，就可以根据故障光伏单元的预设的标识信息，以及预设的该光伏平面模型，获取故障光伏单元在该光伏平面模型中的位置信息。
在一些实施例中，在如图2所示的光伏系统中，通信模块获取到至少一个光伏阵列中每个光伏单元的行位置、列位置以及与序列号的对应关系后，可以将这些信息转换为无线数据（Wi-Fi、蓝牙、3/4/5G、Sub-1G等）传输给应用终端，并且使得应用终端可以建模得到至少一个光伏阵列对应的光伏平面模型，并在应用终端上显示该光伏平面模型，应用终端显示的该光伏平面模型中包括至少一个阵列中每个光伏单元的子模型以及这些子模型的位置关系。
图4为一种应用终端显示光伏平面模型的示意图。如图4所示可以看出该光伏平面模型为N个光伏阵列的模型，每个光伏阵列中包括M个光伏单元，因此该光伏平面模型为一个M行N列的光伏平面模型。
通过上述建模过程，可以获知每一光伏单元的标识信息以及标识信息所对应的位置信息，以便于后根据故障光伏单元的预设的标识信息，以及预设的该光伏平面模型，获取故障光伏单元在该光伏平面模型中的位置信息。
进一步的，将光伏平面模型在应用终端上显示之后，还可以在后续定位故障光伏单元之后，在显示的光伏平面模型突出的显示（例如标红）故障光伏单元对应的子模型，从而可以直观看到出现故障的光伏单元在至少一个阵列中的位置。
本申请为了解决传统光伏瓦系统在故障监测方面存在的缺陷，提供了一种光伏故障监测系统，该系统包括：
至少一组光伏阵列，每一光伏阵列包括串接的多级光伏组件，各级光伏组件包括：光伏单元以及与光伏单元绑定的监控单元；
监控单元，用于在所绑定的光伏单元的电源正常供电时，对接收到通信信号进行处理，并输出处理后的通信信号，在所绑定的光伏单元的电源失电时，将接收到的通信信号直接输出；
处理模块，连接至少一组光伏阵列，用于获取光伏阵列中每一监控单元输出的通信信号，并根据每一监控单元输出的通信信号判断所绑定的光伏单元是否出现故障。
示例性的，图5为一种光伏故障监测系统的结构示意图，图5中是以光伏故障监测系统中包括两组光伏阵列，分别为光伏阵列61和光伏阵列62，并且包括处理模块63为例进行示例的。其中，每一光伏阵列包括串接的多级光伏组件，各级光伏组件包括：光伏单元600以及与光伏单元600绑定的监控单元611。
需说明的是，光伏单元的电源即光伏电池板的输出的电能，当光伏组件在出现故障时，即光伏单元出现故障时，光伏电池板无法工作输出电能，因此，在光伏单元的电源失电时，将接收的通信信号直接输出，保证了串接的光伏组件正常通信的同时，以此作为光伏单元故障检测依据，以实现低成本的光伏故障检测系统。
上述光伏故障监测系统，该系统中，通过监控单元在所绑定的光伏单元的电源正常供电时，对接收到通信信号进行处理，并输出处理后的通信信号，在所绑定的光伏单元的电源失电时，将接收到的通信信号直接输出，这样处理模块可以根据每一监控单元输出的通信信号判断所绑定的光伏单元是否出现故障，如此无需设置用于检测光伏单元的电压、电流、日发电量、总发电量的检测电路就可以判断出哪一个光伏单元是否出现故障，可以通过较低成本实现光伏单元的故障检测。
在一些实施例中，光伏故障监测系统中的上述监控单元中可以包括转换单元及主控单元；转换单元用于在所绑定的光伏单元的电源失电时，将通信信号直接输出，在所绑定的光伏单元的电源正常供电时，将通信信号传输至主控单元；主控单元用于对接收到的通信信号进行处理，并输出处理后的通信信号。
示例性的，图6为一种监控单元的结构示意图一，图6包括转换单元71及主控单元72，该监控单元的输入端连接转换单元71的输入端71a，转换单元71的输出端71b连接主控单元72和该监控单元的输出端。
上述监控单元中转换单元用于在所绑定的光伏单元的电源失电时，将通信信号直接输出不去经过主控单元处理，而在所绑定的光伏单元的电源正常供电时，将通信信号传输至主控单元；由主控单元对接收到的通信信号进行处理，并输出处理后的通信信号，这样的方案在所绑定的光伏单元的电源失电以及所绑定的光伏单元的电源正常供电时由于是否被主控单元处理的不同，会使得输出的通信信号不同，由此处理模块就可以基于光伏组件输出通信信号的不同就可以获知光伏单元的电源正常供电还是电源失电，从而确定所绑定的光伏单元是否存在故障。
在图6的基础上，图7A为一种监控单元的结构示意图二，该图7A包括转换单元71及主控单元72，还包括如图7A所示的上行端口73、上行隔离通信单元74、下行隔离通信单元75、下行端口76和隔离电源模块77。
其中，上行端口73用于接收输入的通信信号，上行隔离通信单元74用于隔离上行端口73的发送和接收信号，下行隔离通信单元75用于隔离下行端口76的发送和接收信号，隔离电源模块77用于与光伏单元的电源连接。
在一些实施例中，每个监控单元包括转换单元及主控单元，且每个监控单元还包括：上行端口，连接上一级监控单元；下行端口，连接下一级监控单元；转换单元中包括第一继电器，第一继电器连接所绑定的光伏单元的电源、上行端口、下行端口，以及主控单元；在所绑定的光伏单元的电源正常供电时，第一继电器用于控制上行端口连接至主控单元，以将上行端口接收到的通信信号传输至主控单元进行处理后输出至下行端口；在所绑定的光伏单元的电源失电时，第一继电器用于控制上行端口连接至下行端口，以将上行端口接收到的通信信号直接输出至下行端口。
示例性的，在图6的基础上，图7B为一种监控单元的结构示意图三，该图7B包括转换单元71、主控单元72，还包括上行端口73，下行端口76，转换单元71中包括第一继电器K1，图7B中将本级监控单元表示为监控单元70，上一级监控单元表示为监控单元60，下一级监控单元表示为监控单元80，可以看出监控单元70中上行端口73连接上一级监控单元60，下行端口76连接下一级监控单元80，第一继电器K1连接所绑定的光伏单元的电源、上行端口73、下行端口76，以及主控单元72。
示例性的，图8为一种第一继电器的示意图，该第一继电器K1中的第一线圈S1连接所绑定的光伏单元的电源，也即图8中的E点连接所绑定的光伏单元的电源负极，F点连接所绑定的光伏单元的电源正极，第一继电器K1的第一输入端G点连接上行端口的发送端口，第一继电器K1的第二输入端H点连接上行端口的接收端口，第一继电器K1的第一输出端X点和第二输出端Z点连接主控单元，第一继电器K1的第三输出端I点连接下行端口的发送端口，第一继电器K1的第四输出端J点连接下行端口的接收端口。
上述监控单元中，转换单元主要通过第一继电器控制在所绑定的光伏单元的电源失电时，将通信信号直接输出不去经过主控单元处理，而在所绑定的光伏单元的电源正常供电时，将通信信号传输至主控单元；由主控单元对接收到的通信信号进行处理，并输出处理后的通信信号，如此处理模块就可以基于所出通信信号的不同就可以获知光伏单元的电源正常供电还是电源失电，从而确定所绑定的光伏单元是否存在故障。
在一些实施例中，该转换单元中包括第一继电器和第二继电器。
图9为一种转换单元的结构示意图，该转换单元中包括上述第一继电器K1和第二继电器K2，图中的线圈S2为第二继电器中的线圈。图9中E点连接所绑定的光伏单元的电源负极，F点连接所绑定的光伏单元的电源正极，第一继电器K1的第一输入端G点，连接上行端口的发送端口，第一继电器K1的第二输入端H点连接上行端口的接收端口，第一继电器K1的第一输出端X点和第二输出端Z点连接主控单元，第一继电器K1的第三输出端I点连接下行端口的发送端口，第一继电器K1的第四输出端J点连接下行端口的接收端口。
其中，第二继电器K2连接所绑定的光伏单元的电源，即图9中第二继电器K2中的第二线圈S2两端的E点连接所绑定的光伏单元的电源负极，F点连接所绑定的光伏单元的电源正极；第二继电器K2连接上一级光伏单元的电源，图9中的A点连接上级光伏单元的电源正极及上一级光伏单元所绑定的监控单元（也即上一级监控单元）中的C点，B点连接上一级光伏单元的电源负极及上级光伏单元所绑定的监控单元（也即上一级监控单元））中的D点；第二继电器K2还连接下一级光伏单元，即图9中C点连接下级光伏单元的A点；D点连接下级光伏单元的B点。上述第二继电器K2，可以在所绑定的光伏单元的电源正常供电时，第二继电器K2，用于控制上一级光伏单元的电源连接至公共触点，即如9中的S点和R点；在所绑定的光伏单元的电源失电时，第二继电器，用于控制上一级光伏单元的电源连接至下一级光伏单元。
可选的，在图中还可以包括二极管D1。
图10为另一种转换单元的结构示意图，该转换单元中包括上述第一继电器K1、第二继电器K2、开关晶体管Q1和光耦U1。
其中，图10中的A点、B点、C点、D点、E点、F点、G点、H点、X点、Z点、I点、J点、S点和R点，与图9中的相同，此处不再赘述。开关晶体管Q1的输入端连接第一线圈S1的第二端，开关晶体管Q1的输出端连接所绑定的光伏单元的电源负极(也即E点)；光耦U1，用于在所绑定的光伏单元的电源正常供电时控制开关晶体管Q1处于导通状态，以使得第一线圈S1通电；在所绑定的光伏单元的电源失电时，控制开关晶体管Q1处于断开状态，以使得第一线圈S1失电。
可选的，图10中还可以包括二极管D2、二极管D3、二极管D4以及电阻R1。
以图10为例，上述转换单元的工作原理如下：当光伏电源出现故障异常时，光伏单元的电源失电，此时第一继电器K1的第一线圈S1失电，控制第一继电器K1的公共触点与常闭触点连接，即A点与C点连接， B点与D点连接，此时S点及R点悬空，光耦U1的输入端失电，进而使得Q1处于断开状态，即第二继电器K2的第二线圈S2回路断开，第二继电器K2的公共触点与常闭触点连接，即G点与I点连接，H点与J点连接，即将上行端口与下行端口连接，将从上行端口接收到的通信信号直接发送至下行端口，从而将光伏单元的通信线路旁路。
以图11为例，图11为还一种转换单元的结构示意图，图11为图10改变为光伏电源正常工作时的连接关系。上述转换单元的工作原理如下：当光伏电源正常工作时，即光伏单元的电源有电，则第一继电器K1的第一线圈S1通电，控制第一继电器K1开关的常开触点与公共触点连接，即A点与S点连接， B点与R点，另外由于光耦U1的输入端接收上级电源的电能，则光耦U1输出端导通，进而控制Q1导通，进而使得第二继电器K2的第二线圈通电，控制G点与X点连接，H点与Z点连接。
由于X点和Z点连接到主控单元的输入端，因此可以将从上行端口接收到的通信信号发送至主控单元进行处理，以使得光伏单元输出处理后的通信信号。
为了便于理解多级光伏组件连接时，相邻两级转换单元的连接情况，本申请提供了两级转换单元的连接示意图，图12为以如图10所示的转换单元为例的两级转换单元的连接示意图。
在一些实施例中，如图5所示的光伏故障监测系统中的处理模块63具体用于：若检测到在第一预设时长内一监控单元输出的通信信号均为未处理的通信信号，则所绑定的光伏单元出现故障，输出故障信息。
基于光伏单元在阴天下雨等天气下，太阳能不充足时会需要较长时间来产生电能，或者，有些有间断性的产生电能，因此可以设置一个第一预设时长，并检测是否在该第一预设时长内均输出的是未处理的通信信号，如果确定在较长时间内（即第一预设时长）都输出的是未处理的通信信号，那么就可以确定是由于光伏单元故障导致监控单元输出的通信信号均为未处理的通信信号，从而可以提高检测准确性。
在一些实施例中，如图5所示的光伏故障监测系统中的处理模块63具体用于：若检测到预设时段内一监控单元输出的通信信号均为未处理的通信信号，则所绑定的光伏单元出现故障，输出故障信息。
基于光伏单元在夜晚时段，或者阴雨天的下午不会产生电能，因此可以设置一个预设时段（例如，白天），只检测在该预设时段内输出的是否为未处理的通信信号，如果确定在预设时段（即第一预设时长）都输出的是未处理的通信信号，那么就可以确定是由于光伏单元故障导致监控单元输出的通信信号均为未处理的通信信号，从而可以提高检测准确性。
在一些实施例中，如图5所示的光伏故障监测系统中的处理模块63具体用于：若检测到在预设时段内的第一预设时长内一监控单元输出的通信信号均为未处理的通信信号，则所绑定的光伏单元出现故障，输出故障信息。
同时设置预设时段和第一预设时长，这样可以进一步提高检测准确性。
在一些实施例中，基于当前的天气信息设置第一预设时长和/或预设时段，这样可以结合当前的天气信息与可利用太阳能之间的关系，设置合适的第一预设时长和/或预设时段。
在一些实施例中，如图5所示的光伏故障监测系统中的处理模块63，还用于获取故障光伏单元中预设的标识信息，根据标识信息及预先设置的至少一组光伏阵列对应的光伏平面模型，获取故障光伏单元的位置信息。其中，光伏平面模型包含每一光伏单元的标识信息以及标识信息所对应的位置信息
其中，故障光伏单元中预设的标识信息可以为故障光伏单元的序列号。该故障光伏单元的位置信息可以是故障光伏单元在光伏系统中的行位置和列位置。
上述实施例提供的光伏故障监测系统，通过故障光伏单元中预设的标识信息以及光伏平面模型，可以故障光伏单元获取光伏系统中的位置信息，从而在确定故障光伏单元后，还能定位出故障光伏单元的位置信息，从而便于对故障光伏单元进行及时处理。
本申请实施例提供一种光伏故障监测方法，图13为一种光伏故障检测方法的流程示意图一，该方法应用于上述实施例中的光伏故障检测系统，该方法可以包括但不限于以下步骤：
1301、向至少一个光伏阵列输入检测通信信号。
其中，该检测通信信号为用于检测至少一个光伏阵列中光伏单元是否出现故障的一种通信信号。
上述检测通信信号可以输入至每一监控单元，上述检测通信信号也可以输入每一光伏阵列中的第一级光伏组件中的监控单元，并由光伏阵列中的多级光伏组件中的监控单元进行逐级的通信传输。
1302、获取光伏阵列中每一监控单元基于检测通信信号反馈的通信信号。
基于上述实施例中的光伏故障检测系统，监控单元在光伏单元未出现故障时会对检测通信信号进行处理，输出处理后的通信信号，而监控单元在光伏单元未出现故障时则会将检测通信信号直接输出不去处理。
1303、根据每一监控单元输出的通信信号判断所绑定的光伏单元是否出现故障。
其中，根据每一监控单元输出的通信信号可以判断所绑定的光伏单元是否出现故障。
在一些实施例中，若检测到在第一预设时长内一监控单元输出的通信信号均为未处理的通信信号，则所绑定的光伏单元出现故障，输出故障信息。
基于光伏单元在阴天下雨等天气下，太阳能不充足时会需要较长时间来产生电能，或者，有些有间断性的产生电能，因此可以设置一个第一预设时长，并检测是否在该第一预设时长内均输出的是未处理的通信信号，如果确定在较长时间内（即第一预设时长）都输出的是未处理的通信信号，那么就可以确定是由于光伏单元故障导致监控单元输出的通信信号均为未处理的通信信号，从而可以提高检测准确性。
在一些实施例中，若检测到预设时段内一监控单元输出的通信信号均为未处理的通信信号，则所绑定的光伏单元出现故障，输出故障信息。
基于光伏单元在夜晚时段，或者阴雨天的下午不会产生电能，因此可以设置一个预设时段（例如，白天），只检测在该预设时段内输出的是否为未处理的通信信号，如果确定在预设时段（即第一预设时长）都输出的是未处理的通信信号，那么就可以确定是由于光伏单元故障导致监控单元输出的通信信号均为未处理的通信信号，从而可以提高检测准确性。
在一些实施例中，若检测到预设时段内的第一预设时长内一监控单元输出的通信信号均为未处理的通信信号，则所绑定的光伏单元出现故障，输出故障信息。
同时设置预设时段和第一预设时长，这样可以进一步提高检测准确性。
在一些实施例中，基于当前的天气信息设置第一预设时长和/或预设时段，这样可以结合当前的天气信息与可利用太阳能之间的关系，设置合适的第一预设时长和/或预设时段。
上述光伏故障监测方法，基于可以每一监控单元基于检测通信信号输出的通信信号判断所绑定的光伏单元是否出现故障，无需设置用于检测光伏单元的电压、电流、日发电量、总发电量的检测电路就可以判断出哪一个光伏单元是否出现故障，可以通过较低成本实现光伏单元的故障检测。
本申请实施例提供一种光伏故障监测方法，图14为一种光伏故障检测方法的流程示意图二，该方法应用于上述实施例中的光伏故障检测系统，该方法可以包括但不限于以下步骤：
1401、向至少一个光伏阵列输入检测通信信号。
在一些实施例中，在向至少一个光伏阵列输入检测通信信号之前，可以先
接收至少一个光伏阵列中每一监控单元发送的所绑定光伏单元的标识和所处光伏阵列中的位置信息；基于每一监控单元发送的所绑定光伏单元的标识和所处光伏阵列中的位置信息，对至少一个光伏阵列进行建模以得到光伏平面模型。
1402、获取光伏阵列中每一监控单元基于检测通信信号反馈的通信信号。
1403、根据每一监控单元输出的通信信号判断所绑定的光伏单元是否出现故障。
这对上述步骤1401至步骤1403的描述，可以参照上述针对步骤1301至步骤1303的相关描述，此处不再赘述。
1404、获取故障光伏单元的预设的标识信息。
其中，获取故障光伏单元的预设的标识信息可以是接收故障光伏单元发送的该故障光伏单元的标识信息。
1405、获取预先设置的至少一组光伏阵列对应的光伏平面模型。
其中，该光伏平面模型可以为预先保存的该至少一组光伏阵列生成的模型，具体的模型生成过程可以基于上述实施例中的光伏系统的自动平面建模方法实现。
1406、根据故障光伏单元的标识信息及光伏平面模型，获取故障光伏单元的位置信息。
其中，光伏平面模型包含每一光伏单元的标识信息以及标识信息所对应的位置信息。
由于光伏平面模型包含每一光伏单元的标识信息以及标识信息所对应的位置信息，因此基于故障光伏单元的标识信息，可以从光伏平面模型中获取到故障光伏单元的位置信息，从而可以精准定位到故障光伏单元。
本申请中，应用终端可以借助每一光伏单元的标识信息以及标识信息所对应的位置信息，显示光伏平面模型，应用终端显示的该光伏平面模型中包括至少一个阵列中每个光伏单元的子模型以及这些子模型的位置关系。进一步的，将光伏平面模型在应用终端上显示之后，还可以在后续定位故障光伏单元之后，在显示的光伏平面模型突出的显示（例如标红）故障光伏单元对应的子模型，从而可以直观看到出现故障的光伏单元在至少一个阵列中的位置，提高人机交互性能。
应该理解的是，虽然如上的各实施例所涉及的流程图中的各级步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
向所述至少一个光伏阵列输入检测通信信号；
获取所述光伏阵列中每一监控单元基于所述检测通信信号反馈的通信信号；
根据每一监控单元输出的通信信号判断所绑定的所述光伏单元是否出现故障。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
获取故障光伏单元的预设的标识信息；
获取预先设置的所述至少一组光伏阵列对应的光伏平面模型；
根据所述标识信息及所述光伏平面模型，获取所述故障光伏单元的位置信息，其中，所述光伏平面模型包含每一所述光伏单元的标识信息以及所述标识信息所对应的位置信息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：所述向所述至少一个光伏阵列输入检测通信信号之前：
接收所述至少一个光伏阵列中每一监控单元发送的所绑定光伏单元的标识和所处光伏阵列中的位置信息；
基于所述每一监控单元发送的所绑定光伏单元的标识和所处光伏阵列中的位置信息，对所述至少一个光伏阵列进行建模以得到光伏平面模型。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：所述根据每一监控单元输出的通信信号判断所绑定的所述光伏单元是否出现故障，包括：
若检测到在第一预设时长内一所述监控单元输出的通信信号均为未处理的通信信号，则所绑定的所述光伏单元出现故障，输出故障信息；
和/或
若检测到预设时段内一所述监控单元输出的通信信号均为未处理的通信信号，则所绑定的所述光伏单元出现故障，输出故障信息。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
向所述至少一个光伏阵列输入检测通信信号；
获取所述光伏阵列中每一监控单元基于所述检测通信信号反馈的通信信号；
根据每一监控单元输出的通信信号判断所绑定的所述光伏单元是否出现故障。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
获取故障光伏单元的预设的标识信息；
获取预先设置的所述至少一组光伏阵列对应的光伏平面模型；
根据所述标识信息及所述光伏平面模型，获取所述故障光伏单元的位置信息，其中，所述光伏平面模型包含每一所述光伏单元的标识信息以及所述标识信息所对应的位置信息。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：所述向所述至少一个光伏阵列输入检测通信信号之前：
接收所述至少一个光伏阵列中每一监控单元发送的所绑定光伏单元的标识和所处光伏阵列中的位置信息；
基于所述每一监控单元发送的所绑定光伏单元的标识和所处光伏阵列中的位置信息，对所述至少一个光伏阵列进行建模以得到光伏平面模型。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：所述根据每一监控单元输出的通信信号判断所绑定的所述光伏单元是否出现故障，包括：
若检测到在第一预设时长内一所述监控单元输出的通信信号均为未处理的通信信号，则所绑定的所述光伏单元出现故障，输出故障信息；
和/或
若检测到预设时段内一所述监控单元输出的通信信号均为未处理的通信信号，则所绑定的所述光伏单元出现故障，输出故障信息。
需要说明的是，本申请所涉及的用户信息（包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等）和数据（包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等），均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据，且相关数据的收集、使用和处理需要符合相关规定。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器（ReRAM）、磁变存储器（Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM）、铁电存储器（Ferroelectric Random Access Memory，FRAM）、相变存储器（Phase Change Memory，PCM）、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器（Static Random AccessMemory，SRAM）或动态随机存取存储器（Dynamic RandomAccess Memory，DRAM）等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各级技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (12)
1.一种光伏故障监测系统，其特征在于，包括：
至少一组光伏阵列，每一所述光伏阵列包括串接的多级光伏组件，各级光伏组件包括：光伏单元以及与所述光伏单元绑定的监控单元；
所述监控单元，用于在所绑定的所述光伏单元的电源正常供电时，对接收到的通信信号进行处理，并输出处理后的通信信号，在所绑定的所述光伏单元的电源失电时，将接收到的通信信号直接输出；每个所述监控单元包括：转换单元、主控单元、上行端口和下行端口，所述主控单元用于对接收到的通信信号进行处理，并输出处理后的通信信号，所述上行端口连接上一级监控单元，所述下行端口连接下一级监控单元，所述转换单元中包括第一继电器，所述第一继电器连接所绑定的所述光伏单元的电源、所述上行端口、所述下行端口，以及所述主控单元；在所绑定的所述光伏单元的电源正常供电时，所述第一继电器用于控制所述上行端口连接至所述主控单元，以将所述上行端口接收到的所述通信信号传输至所述主控单元；在所绑定的所述光伏单元的电源失电时，所述第一继电器用于控制所述上行端口连接至所述下行端口，以将所述上行端口接收到的通信信号直接输出至所述下行端口；
处理模块，连接所述至少一组光伏阵列，用于获取所述光伏阵列中每一监控单元输出的通信信号，并根据每一监控单元输出的通信信号判断所绑定的所述光伏单元是否出现故障。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一继电器中的第一线圈连接所绑定的所述光伏单元的电源，所述第一继电器的第一输入端连接所述上行端口的发送端口，所述第一继电器的第二输入端连接所述上行端口的接收端口，所述第一继电器的第一输出端和第二输出端连接所述主控单元，所述第一继电器的第三输出端连接所述下行端口的发送端口，所述第一继电器的第四输出端连接所述下行端口的接收端口。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述转换单元还包括：第二继电器；
所述第二继电器连接上一级光伏单元的电源、所绑定的所述光伏单元的电源，以及下一级光伏单元，在所绑定的所述光伏单元的电源正常供电时，所述第二继电器，用于控制所述上一级光伏单元的电源连接至公共触点；在所绑定的所述光伏单元的电源失电时，所述第二继电器，用于控制所述上一级光伏单元的电源连接至所述下一级光伏单元。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述转换单元还包括：开关晶体管和光耦；
所述光耦连接第二继电器、所述开关晶体管和所述第一线圈，所述开关晶体管连接所述第一线圈；
所述光耦，用于在所绑定的所述光伏单元的电源正常供电时控制所述开关晶体管处于导通状态，以使得所述第一线圈通电；在所绑定的所述光伏单元的电源失电时，控制所述开关晶体管处于断开状态，以使得所述第一线圈失电。
5.根据权利要求1至4任一项所述的系统，其特征在于，所述处理模块具体用于：
若检测到在第一预设时长内一所述监控单元输出的通信信号均为未处理的通信信号，则所绑定的所述光伏单元出现故障，输出故障信息；
和/或
若检测到预设时段内一所述监控单元输出的通信信号均为未处理的通信信号，则所绑定的所述光伏单元出现故障，输出所述故障信息。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，基于当前的天气信息设置所述第一预设时长和/或所述预设时段。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理模块还用于获取故障光伏单元中预设的标识信息，根据所述标识信息及预先设置的所述至少一组光伏阵列对应的光伏平面模型，获取所述故障光伏单元的位置信息。
8.一种光伏故障监测方法，应用于如权利要求1-7任一项所述的光伏故障检测系统，其特征在于，包括：
向所述至少一个光伏阵列输入检测通信信号；
获取所述光伏阵列中每一监控单元基于所述检测通信信号反馈的通信信号；
根据每一监控单元输出的通信信号判断所绑定的所述光伏单元是否出现故障。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
获取故障光伏单元的预设的标识信息；
获取预先设置的所述至少一组光伏阵列对应的光伏平面模型；
根据所述标识信息及所述光伏平面模型，获取所述故障光伏单元的位置信息，其中，所述光伏平面模型包含每一所述光伏单元的标识信息以及所述标识信息所对应的位置信息。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述向所述至少一个光伏阵列输入检测通信信号之前，所述方法还包括：
接收所述至少一个光伏阵列中每一监控单元发送的所绑定光伏单元的标识和所处光伏阵列中的位置信息；
基于所述每一监控单元发送的所绑定光伏单元的标识和所处光伏阵列中的位置信息，对所述至少一个光伏阵列进行建模以得到光伏平面模型。
11.根据权利要求8至10任一项所述的方法，其特征在于，所述根据每一监控单元输出的通信信号判断所绑定的所述光伏单元是否出现故障，包括：
若检测到在第一预设时长内一所述监控单元输出的通信信号均为未处理的通信信号，则所绑定的所述光伏单元出现故障，输出故障信息；
和/或
若检测到预设时段内一所述监控单元输出的通信信号均为未处理的通信信号，则所绑定的所述光伏单元出现故障，输出故障信息。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求8至10中任一项所述的方法的步骤。
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