CN203251076U - 一种抗pid电路及其监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抗PID电路及其监控装置。抗PID电路包括光伏电池、逆变器、接地电路；光伏电池正极通过正极继电器与逆变器直流输入的正极相连；光伏电池负极通过负极继电器与逆变器直流输入的负极相连；接地电路包括熔断保护电路和电流传感器；熔断保护电路由并联的熔断器和保护电阻组成；接地电路的一端接逆变器直流输入的负极，经熔断保护电路，经电流传感器,另一端接地。本实用新型可以有效解决光伏电池板的PID现象，同时对整个光伏电池板阵列进行对地漏电保护和检测，避免触电事故，快速检测对地短路故障。

Description

一种抗PID电路及其监控装置

技术领域

本实用新型涉及光伏电池板和接地电路。

背景技术

PID是英文“Potential induced degradation”的缩写，即潜在电势诱导衰减，是太阳能电池板特有形象。最早是美国著名的光伏制造商Sunpower公司在2005年发现的，国内外多家企业以及科研机构在发现PID现象后，从组件结构等方面进行了不同程度的研究，但均不能有效解决PID现象，很大程度上降低了光伏电站在高温高湿地区的发电量，使得光伏电站在东部沿海地区的发展受到严重阻碍，本实用新型方案从光伏系统入手，通过负极接地的方式有效的控制了PID现象的发生，并安装多项保护措施，增加系统安全性，成功攻克了这一国内外的技术难题。

太阳能电池板组件对地负偏压作用下，使得玻璃、封装材料之间存在漏电流，大量电荷聚集在电池片表面，电池表面的钝化效果恶化，导致填充系数FF，短路电流Isc、开路电压Voc出现降低，使组件的性能低于设计标准。经观测，太阳能电池板组件在长期负偏压作用下，两年内可以产生40％性能衰减。在2010年NREL 和Solon公司也证实了无论电池板组件采用何种技术的P型晶硅电池片，组件在对地负偏压情况下都存在PID的风险。

产生PID的主要原因与电池板自身的特性、并网发电系统特性、逆变器类型、外部温度、湿度、电池接地方式等综合因素有关。通常情况下，对地呈现负偏压情况下，同时外界出现高温、高湿等环境的电池板更容易产生PID现象。所以电池板PID现象通常发生在有露水或者雾的清晨，或者白天雨后。同时不同品牌的电池板组件的PID程度也会不同。另外电池板对地负偏压越大，PID现象越严重。

受PID现象影响的因素有可逆的极化效应和不可逆的电气腐蚀。可逆的极化效应可以恢复，组件表面清洁干燥后，极化效应会消失，不会对电池板造成永久的损坏。不可逆的电气腐蚀，受环境的温度、湿度影响。

由于PID问题是由于光伏电池板组件对地呈现负偏压造成，因此可以通过光伏电池板组件负极接地的方式消除PID问题。

发明内容

本实用新型所要解决的问题是消除和预防光伏电池板PID问题，并对光伏电池板进行漏电检测和保护。

为解决上述问题，本实用新型采用的方案如下：

一种抗PID电路，包括光伏电池、逆变器；光伏电池正极通过正极继电器与逆变器直流输入的正极相连；光伏电池负极通过负极继电器与逆变器直流输入的负极相连；其特征在于，它还包括接地电路；所述接地电路包括熔断保护电路；所述熔断保护电路由并联的熔断器和保护电阻组成；所述接地电路的一端接逆变器直流输入的负极，经所述熔断保护电路，另一端接地。

进一步，所述接地电路还包括电流传感器，所述电流传感器一端连接所述熔断保护电路，另一端接地。

进一步，所述正极继电器和负极继电器和电流传感器连接监控装置，实现对光伏电池板组件进行远程漏电监控，并进行故障保护。

进一步，所述接地电路还包括正极电压传感器和负极电压传感器；所述正极电压传感器一端接逆变器直流输入的正极，另一端接地；所述负极电压传感器一端接逆变器直流输入的负极，另一端接地；所述正极电压传感器和负极电压传感器连接监控装置。

一种监控装置，它连接上述的正极继电器、负极继电器、电流传感器、正极电压传感器和负极电压传感器，它通过对电流传感器、正极电压传感器、负极电压传感器传递来的数据的分析，判断光伏电池板的漏电情况，并对正极继电器和负极继电器的开关控制实现光伏电池板的保护。

本实用新型的技术效果为：

1、通过对光伏电池板组件负极的接地，消除和预防PID问题。

2、通过在接地电路中安装熔断保险丝，实现触电保护。

3、通过接地电路中安装电流传感器，监视光伏电池板漏电情况，漏电过大时，通过控制正极继电器和负极继电器的开合保护光伏电池板，并可以即使对光伏电池板维护。

4、通过对正极对地电压和负极对地电压的监测，分析漏电情况。

本实用新型的实际效益和影响：

1、增加太阳能组件的实际运行寿命，降低衰减率，减少运行中组件的更换数量，降低了光伏电站的运行成本。

2、提高东部沿海地区光伏电站发电量，增加了光伏电站在东部沿海地区的经济收益。使大型光伏电站得以在沿海高温高湿地区大量推广。

3、增加直流侧保护系统，防止安全事故发生。

附图说明

图1是本实用新型的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，一种抗PID电路，包括光伏电池VC、逆变器DA、接地电路。光伏电池VC的正极经正极继电器SW1连接逆变器DA直流输入的正极。光伏电池VC即太阳能电池板阵列。光伏电池VC的负极经负极继电器SW2连接逆变器DA直流输入的负极。逆变器DA用于将直流电转换成交流电后将交流电送入公共供电线路VSS。接地电路接于逆变器DA直流输入的负极与负极继电器SW2之间。接地电路包括熔断保护电路和电流传感器PA。熔断保护电路由图中熔断器F和保护电阻R组成。熔断器F和保护电阻R并联。熔断保护电路和电流传感器PA串联。熔断保护电路的一端接逆变器DA直流输入的负极，另一端接电流传感器PA。电流传感器PA，一端接熔断保护电路，另一端接地G.。即，接地电路的一端接逆变器DA直流输入的负极，经所述熔断保护电路，另一端接地G。正极继电器SW1和负极继电器SW2，以及电流传感器PA通过网络与监控装置相连。即监控装置可以获得正极继电器SW1和负极继电器SW2的状态，也可以直接控制正极继电器SW1和负极继电器SW2的开关。电流传感器PA监测到的电流数据通过网络发送至监控装置。

上述结构下，进一步，本实用新型的接地电路还包括正极电压传感器PV1和负极电压传感器PV2；正极电压传感器PV1一端接逆变器DA直流输入的正极，另一端接地G.。负极电压传感器PV2一端接逆变器DA直流输入的负极，另一端接地。正极电压传感器PV1和负极电压传感器PV2都与监控装置相连。正极电压传感器PV1和负极电压传感器PV2分别用于测量光伏电池板正极和负极的对地电压。

上述电路结构下，当光伏电池板正极与接地发生短路时，光伏电池板正极、接地、熔断器、光伏电池板负极形成回路，熔断器烧断后回路断开，从而保护光伏电池板。保护电阻R是大阻抗电阻，当熔断器烧断后，保护电阻依然接地，从而使得光伏电池板负极依然接地，消除PID。另一方面，当光伏电池板正极与接地发生漏电的情形下，该情形可能是发生人体触电或接触性短路，光伏电池板正极、接地、熔断器、光伏电池板负极形成漏电回路，电流传感器PA可以监测到漏电电流，监控装置接收到电流传感器PA发出的漏电电流，假如漏电电流超出一定范围，监控装置可以直接断开负极继电器SW2，从而保护光伏电池板和人员安全，并通过告警系统通知工作人员进行维护。进一步，监控装置还采集光伏电池板正极和负极的对地电压。通过对正极负极对地电压的分析，以及网络电流的分析可以进一步判断光伏电池板的漏电情形，这种分析和前面的直接测量是相互互补的，也是对前面光伏电池板状态的进一步分析。

上述电路结构在具体实施时，可以将上述的接地电路设置在汇流箱内。汇流箱是为了减少太阳能光伏电池阵列与逆变器之间的连线。汇流箱内可以将光伏电池阵列分组，每组负极经一熔断保护电路和电流传感器后连接汇流箱箱体，汇流箱箱体本身接地。

监控装置一般是由远程控制主机以及运行于主机上的软件系统构成，该监控装置的软件系统也可以直接集成到远动系统中，作为电力监控的一部分。

Claims (6)

1.一种抗PID电路，包括光伏电池、逆变器；光伏电池正极通过正极继电器与逆变器直流输入的正极相连；光伏电池负极通过负极继电器与逆变器直流输入的负极相连；其特征在于，它还包括接地电路；所述接地电路包括熔断保护电路；所述熔断保护电路由并联的熔断器和保护电阻组成；所述接地电路的一端接逆变器直流输入的负极，经所述熔断保护电路，另一端接地。

2.如权利要求1所述的抗PID电路，其特征在于，所述接地电路还包括电流传感器，所述电流传感器一端连接所述熔断保护电路，另一端接地。

3.如权利要求1所述的抗PID电路，其特征在于，所述正极继电器和负极继电器连接监控装置。

4.如权利要求2所述的抗PID电路，其特征在于，所述正极继电器和负极继电器和电流传感器连接监控装置。

5.如权利要求4所述的抗PID电路，其特征在于，所述的接地电路还包括正极电压传感器和负极电压传感器；所述正极电压传感器一端接逆变器直流输入的正极，另一端接地；所述负极电压传感器一端接逆变器直流输入的负极，另一端接地；所述正极电压传感器和负极电压传感器连接监控装置。

6.一种监控装置，其特征在于，它连接权利要求5所述的正极继电器、负极继电器、电流传感器、正极电压传感器和负极电压传感器，它通过对电流传感器、正极电压传感器、负极电压传感器传递来的数据的分析，判断光伏电池板的漏电情况，并对正极继电器和负极继电器的开关控制实现光伏电池板的保护。