-
Diese Offenbarung betrifft das Ermitteln eines Fehlers auf einem Schaltkreis. Insbesondere, aber ohne Beschränkung, betrifft diese Offenbarung ein Verfahren und ein Gerät zum Ermitteln eines Lichtbogens auf einem Schaltkreis mit einer Solarzellenanordnung.
-
Elektrische Energie kann durch ein elektrisches Verteilungssystem auf eine Reihe von verschiedenen Weisen verteilt werden, wobei beispielhafte Weisen beinhalten: durch überirdische Elektrizitätsleitungen mit exponierten Leitern, durch isolierte Untergrundkabel oder über feste Leiter in einer elektrischen Untergrundstation. Elektrische Fehler können in elektrischen Verteilungssystemen aus einer Reihe von Gründen auftreten, wobei beispielhafte Gründe beinhalten: Wasserkriechspuren entlang einer isolierenden Komponente; ein Zusammenbruch der isolierenden Eigenschaften eines Isolators, zum Beispiel aufgrund des Alters oder dem Ausgesetztsein des Isolators den Elementen; und Fremdkörpern oder leitendes Material, welches auf Sammelleiter fällt. Elektrische Fehler, wie elektrische Lichtbögen, erzeugen erhebliche Anteile an Hitze und können so gefährlich sein und zu Feuer und/oder Schäden an Teilen des elektrischen Verteilungssystems führen.
-
Solarzellen sind Stromquellen, welche Gleichstrom-Ausgabespannungen erzeugen, wenn Sonnenstrahlung auf sie fällt. Die Spannungsausgabe durch eine Solarzelle ist bezogen auf den Strahlungspegel, welcher auf die Solarzelle fällt, und selbst bei relativ niedrigen Strahlungspegeln kann eine Solarzelle eine beträchtliche Gleichstromspannung (> 100 V Gleichspannung) erzeugen. Dementsprechend kann ein Fehler in einem System mit einer oder mehreren Solarzellen zur Erzeugung von beträchtlichen Hitzemengen oder selbst von Feuer führen, welche Schaltkreiskomponenten beschädigen können und Leute in Gefahr bringen, welche sich in der Nähe des Fehlers befinden.
-
Gesichtspunkte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung sind in den beigefügten Ansprüchen dargelegt.
-
Ein Ansatz zum Ermitteln eines Lichtbogens auf einem Schaltkreis mit einer Solarzellenanordnung ist beschrieben. Der Ansatz enthält das Ermitteln, dass eine Spannung, welche durch die Solarzellenanordnung erzeugt ist, unterhalb einer Grenzspannung liegt, und daher einen Lichtbogen auf dem Schaltkreis anzeigt. Der Ansatz kann ferner enthalten, die Grenzspannung zu ermitteln. Der Ansatz kann ferner enthalten, Solarstrahlungspegelinformation zu empfangen, welche einen Solarstrahlungspegel bei der Solarzellenanordnung anzeigt und dann das Ermitteln der Grenzspannung basierend auf der empfangenen Solarstrahlungspegelinformation.
-
Als eine Möglichkeit enthält der Ansatz das Empfangen von Temperaturinformation, welche eine Temperatur bei der Solarzellenanordnung anzeigt und dann das Ermitteln der Grenzspannung basierend auf der empfangenen Temperaturinformation. Vorteilhafterweise kann durch Verwenden der Temperaturinformation die Grenzspannung größer sein als sie sonst gewesen wäre und dadurch die Unterscheidungsfähigkeit des Ansatzes zu erhöhen, wenn ein Lichtbogen aufgetreten ist.
-
Als eine Möglichkeit enthält der Ansatz das Empfangen von Lastinformation, welche eine Last anzeigt, die mit der Solarzellenanordnung verbunden ist und dann das Ermitteln der Grenzspannung basierend auf der empfangenen Lastinformation. Vorteilhafterweise kann durch Verwenden der Lastinformation die Schwellenspannung größer sein als sie ansonsten wäre und dadurch die Unterscheidungsfähigkeit des Ansatzes erhöhen, wenn ein Lichtbogen aufgetreten ist.
-
Gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Fehlers in einem Schaltkreis mit einer Solarzellenanordnung bereitgestellt, die aus einer oder mehreren Solarzellen gebildet ist. Sonnenstrahlungspegelinformation wird empfangen hinsichtlich eines Sonnenstrahlungspegels bei der Solarzellenanordnung. Die empfangene Information kann eine Solarstrahlungspegelinformation sein, die bei der Solarzellenanordnung genommen ist oder in der unmittelbaren Umgebung davon – zum Beispiel auf der gleichen Stelle wie die Solarzellenanordnung. Informationen hinsichtlich einer Spannung, welche durch die Solarzellenanordnung erzeugt ist, wird empfangen und eine Grenzspannung für den Sonnenstrahlungspegel, welcher durch die empfangene Sonnenstrahlungspegelinformation angezeigt wird, wird ermittelt. Die Schwellenspannung wird verglichen mit der Spannung, welche durch die empfangene Spannungsinformation angezeigt wird und für den Fall, dass die Spannung, welche durch die empfangene Spannungsinformation angezeigt wird, über der ermittelten Grenzspannung liegt, wird eine Ermittlung durchgeführt, dass die Spannung, welche durch die empfangene Spannungsinformation angezeigt wird, einen Fehler anzeigt. Sobald das wahrscheinliche Vorliegen eines Fehlers ermittelt wurde, kann ein Signal, welches diese Ermittlungen anzeigt, gesendet werden, und dadurch einen Isolator in die Lage versetzen, nach Empfang des Signals einen Teil des Schaltkreises zu isolieren, um den Fehler zu entfernen.
-
Es wird hier auch ein Verfahren und ein entsprechendes Gerät zum Ermitteln eines Fehlers auf einem Schaltkreis mit einer Solarzellenanordnung beschrieben, wobei das Verfahren das Messen eines Sonnenstrahlungspegels der Solarzellenanordnung enthält, Messen einer Spannung, welche durch die Solarzellenanordnung erzeugt wird, Vergleichen der gemessenen Spannung mit einer Grenzspannung, die mit der gemessenen Strahlungspegel in Verbindung steht, und als Antwort auf den Vergleich, ermitteln, dass die gemessene Spannung einen Fehler anzeigt.
-
Vorteilhafterweise, da eine Solaranlage bereits Mittel aufweisen kann zum Messen von Sonnenstrahlungspegel, welche in der Nähe ihrer Solarzellen installiert sind (zum Beispiel mittels einer meteorologischen Messstation), kann das hier beschriebene Verfahren eingesetzt werden, ohne das Erfordernis, zusätzliche Sonnenstrahlungspegelmessausrüstung zu installieren. Ferner, da Solarzellenanordnungen, welche Gleichstrom über einen Gleichstromspannungssammelleiter bereitstellen, bereits Mittel aufweisen zum Messen von Spannung auf dem Gleichstromspannungssammelleiter, wobei der hier beschriebene Ansatz implementiert werden kann ohne das Erfordernis für zusätzliche Spannungsmessschaltkreise. Auch können Solarzellenanordnungen Isolationsvorrichtungen aufweisen, welche damit verbunden sind und so kann der hier beschriebene Ansatz implementiert werden, ohne das Erfordernis für zusätzliche Isolationsvorrichtungen.
-
Wenn ein Kurzschluss oder ein Blitz auftritt zwischen den positiven und negativen Anschlüssen der Solarzelle oder der Solarzellenanordnung kann die dadurch bereitgestellte Spannung wesentlich abfallen und der dadurch erzeugte Strom verstärkt sich. Dementsprechend kann ein vorliegender Lichtbogen weiter existieren bis die Stromquelle (die Solarzelle und/oder die Solarzellenanordnung) isoliert ist. Durch Bereitstellen von Mitteln zum Ermitteln des Vorliegens eines Fehlers kann eine Handlung vorgenommen werden, um Feuer und/oder Schäden, welche durch den Fehler erzeugt werden, zu verhindern.
-
Beispiele der vorliegenden Offenbarung werden jetzt unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erklärt, in denen:
-
1 ein beispielhaftes Diagramm eines Gerätes zum Ermitteln eines Fehlers auf einem Schaltkreis mit einer Solarzellenanordnung zeigt;
-
2 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Ermitteln eines Fehlers auf einem Schaltkreis mit einer Solarzellenanordnung darstellt zeigt;
-
3 einen Graphen, welcher eine beispielhafte Beziehung zwischen dem Solarstrahlungspegel, welcher einer Solarzellenanordnung unterworfen ist und einer folglich erzeugten Ausgabespannung darstellt zeigt;
-
4 die beispielhafte Beziehung von 3 und zusätzlich eine Kurve, welche Grenzspannungen für die Sonnenstrahlungspegel von 3 darstellt zeigt;
-
5 einen Graphen einer beispielhaften Beziehung zwischen dem Sonnenstrahlungspegel bei einer Solarzellenanordnung und der Spannung, welche durch die Anordnung erzeugt wird, wenn die Anordnung bei einer Vielzahl von Temperaturen vorliegt zeigt;
-
6 den Graphen von 5 gemeinsam mit beispielhaften Grenzspannungen zur Verwendung ohne dem Wissen von Temperatur oder Lastinformationen zeigt;
-
7 den Graphen von 5 gemeinsam mit beispielhaften Grenzspannungen zur Verwendung mit dem Wissen der Lastinformation, aber ohne dem Wissen der Temperaturinformation zeigt;
-
8 den Graphen von 5 gemeinsam mit beispielhaften Grenzspannungen zur Verwendung mit dem Wissen der Temperaturinformation, aber ohne dem Wissen der Lastinformation zeigt; und
-
9 den Graphen von 5 gemeinsam mit beispielhaften Grenzspannungen zur Verwendung ohne dem Wissen an Temperatur und Lastinformation zeigt.
-
Einige Energiequellen, wie Solarzellen, können stark strombegrenzt sein. Für einige Solarzellen, sobald die Solarzelle einer geringen Menge an Sonnenstrahlung ausgesetzt wurde, führt ein Anstieg des Strahlungspegels nicht zu einem bedeutenden Anstieg in dem Strom, welcher durch die Solarzelle erzeugt wird. Unter Umständen, wo ein Fehler in einem Schaltkreis auftritt, welcher durch eine stark strombegrenzte Quelle versorgt wird, hat der Erfinder gewürdigt, dass die Stromquelle nicht in der Lage sein wird, zusätzlichen Strom bereitzustellen und so wird der Fehler den bezogenen Strom nicht wesentlich erhöhen. Dementsprechend wird ein Überstromansatz zum Ermitteln von Fehlern unter derartigen Umständen nicht funktionieren.
-
1 zeigt ein Diagramm eines beispielhaften Gerätes zum Ermitteln eines Fehlers auf einem Schaltkreis 110 mit einer Solarzellenanordnung 112 mit einer oder mehr Solarzellen, welche angeordnet sind, um elektrische Energie einer Last 114 bereitzustellen. Ein Strahlungsmesser 116 und ein Temperaturmesser 117 sind in der Nähe der Solarzellenanordnung 112 angeordnet, um entsprechend in der Lage zu sein, einen Solarstrahlungspegel zu messen, welcher die Menge an Solarstrahlung anzeigt, welche auf die Solarzellenanordnung 112 trifft, und um eine Temperatur zu messen, welche die Temperatur bei der Solarzellenanordnung 112 anzeigt. Ein Spannungsmesser 118 kann mit dem Schaltkreis 110 gekoppelt sein, um in der Lage zu sein, eine Spannung zu messen, welche durch die Solarzellenanordnung 112 erzeugt wird. In einem Beispiel weist der Schaltkreis 110 einen Gleichstromspannungssammelleiter auf, welcher durch die Solarzellenanordnung versorgt wird, und die Spannung wird bei dem Gleichstromspannungssammelleiter gemessen. 1 zeigt auch einen Computer 120 mit einer Eingabe-/Ausgabevorrichtung 122, einem Prozessor 124 und einem Speicher 126, wobei der Computer 120 betriebsbereit ist, um über die Eingabe-/Ausgabevorrichtung 122 und von einem computerlesbaren Medium 123 computerlesbare Programmanweisungen zur Speicherung in dem Speicher 126 zu laden und welche, wenn sie auf dem Prozessor 124 ausgeführt werden, den Computer 120 dazu bringen, sämtliche oder Teile von einem der hier beschriebenen Verfahren auszuführen. Die Eingabe-/Ausgabevorrichtung 122 ist mit dem Strahlungsmesser 116 gekoppelt, um in der Lage zu sein, von dem Strahlungsmesser 116 Sonnenstrahlungspegelinformation zu empfangen, welche einen Sonnenstrahlungspegel bei der Solarzellenanordnung 112 anzeigt. Die Eingabe-/Ausgabevorrichtung 122 ist ferner betriebsbereit, um von dem Spannungsmesser 118 Spannungsinformationen zu empfangen, welche die Spannung angibt, welche durch die Solarzellenanordnung 112 an dem Schaltkreispunkt 113 erzeugt wird. Die Eingabe-/Ausgabevorrichtung 122 ist mit einem Isolator 128 verbunden, welcher angeordnet ist, um nach Empfang eines Signals von der Eingabe-/Ausgabevorrichtung 122 zumindest einen Abschnitt des Schaltkreises 110 elektrisch zu isolieren – in diesem Beispiel ist der Isolator 128 angeordnet, um die Last 114 von der Solarzellenanordnung 112 zu isolieren. Als eine Möglichkeit nimmt der Isolator die Form einer Unterbrechervorrichtung an, welche angeordnet ist, um einen physikalischen Bruch in einem Schaltkreis mechanisch zu erzeugen. Die Last 114 kann wahlweise mit der Eingabe-/Ausgabevorrichtung 122 verbunden sein, um in der Lage zu sein, den Computer 120 mit Lastinformationen zu versorgen.
-
Ein Fachmann wird würdigen, dass obwohl das oben Beschriebene eine Solarzellenanordnung beschreibt, welche eine Last versorgt und einen Isolator, der angeordnet ist, um die Last von der Solarzellenanordnung zu isolieren, als eine andere oder zusätzliche Möglichkeit, der Isolator angeordnet sein kann, um eine oder mehrere Unterabschnitte der Solarzellenanordnung von einer oder mehreren anderen Abschnitten der Solarzellenanordnung zu isolieren.
-
2 zeigt ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Ermitteln eines Fehlers auf dem Schaltkreis von 1 darstellt. Bei Schritt 202 wird eine Sonnenstrahlungspegelinformation, welcher einen Sonnenstrahlungspegel bei der Solarzellenanordnung 112 anzeigt, bei dem Computer 120 von dem Strahlungsmesser 116 empfangen. Die Sonnenstrahlungspegelinformation kann in der Form eines digitalen Signals vorliegen, zum Beispiel in einer Datenübertragung in Paketform und/oder kann in der Form eines analogen Signals vorliegen, zum Beispiel einer Spannung, welche durch eine photovoltaische Zelle bereitgestellt wird.
-
Bei Schritt 204 wird Spannungsinformation, welche eine Spannung anzeigt, welche durch die Solarzellenanordnung 112 erzeugt wird, bei dem Computer 120 von dem Spannungsmesser 118 empfangen. Die Spannungsinformation kann in der Form eines digitalen Signals, zum Beispiel einer Datenübertragung in Paketform vorliegen und/oder kann in der Form eines analogen Signals vorliegen.
-
Bei Schritt 206 wird eine Grenzspannung für den Sonnenstrahlungspegel ermittelt, welcher die empfangene Sonnenstrahlungspegelinformation anzeigt, wobei die Grenzspannung anzeigend ist für die Beschränkung der erwarteten und/oder annehmbaren Betriebsspannungen für zumindest einen Teil der Solarzellenanordnung, wenn die Anordnung einem Sonnenstrahlungspegel unterzogen wird, welcher äquivalent ist zu dem Sonnenstrahlungspegel, welcher durch die empfangene Sonnenstrahlungspegelinformation angezeigt wird. Beispielhafte Ansätze zum Ermitteln der Grenzspannung beinhalten: Verweisen auf Herstellerangaben der erwarteten Betriebseigenschaften von zumindest einem Teil der Solarzellenanordnung 112, Verweisen auf empirisch ermittelte Messungen der Leistung von zumindest einem Teil der Solarzellenanordnung 112, Verweisen auf Kalibrationsdaten für zumindest einen Teil der Solarzellenanordnung 112 und/oder Berechnen der Grenzspannung aus der Theorie. Verfahrensschritt 206 kann ferner beinhalten das Zugreifen auf eine Nachschlagetafel, Datenbank und/oder gespeicherte Gleichungsparameter, um die Grenzspannung zu ermitteln.
-
Bei Schritt 208 wird die ermittelte Grenzspannung verglichen mit der Spannung, welche durch die ermittelte Spannungsinformation angezeigt wird. Basierend auf dem Vergleich wird bei Schritt 210 eine Ermittlung durchgeführt, ob oder ob nicht die Spannung, welche durch die empfangene Spannungsinformation angezeigt wird, einen Fehler anzeigt. In dem Beispiel von 2 ist das Ermittlungskriterium, ob oder ob nicht die Spannung, welche durch die empfangene Spannungsinformation angezeigt wird, über der Grenzspannung liegt. Wenn die Spannung, welche durch die empfangene Spannungsinformation angezeigt wird, über der Grenzspannung liegt, dann wurden die Grenzen der erwarteten und/oder annehmbaren Betriebsspannungen überschritten und ein Fehler wird angezeigt durch die Spannung, welche durch die empfangene Spannungsinformation angezeigt wird.
-
Als ein weiterer Schritt in dem Verfahren von 2 wird bei Schritt 210 ermittelt, dass ein Fehler angezeigt wird, und das Verfahren kann zu Schritt 212 fortschreiten. Alternativ, wenn ermittelt wird, dass bei Schritt 210 ein Fehler nicht angezeigt wird, kann das Verfahren zu Schritt 202 zurückkehren. Bei Schritt 212 wird ein Signal, welches den Fehler anzeigt, erzeugt und zu dem Computer 120 über die Eingabe/Ausgabevorrichtung 122 übertragen. Das Signal kann in der Form eines Alarms vorliegen, zum Beispiel eines hörbaren Alarms, blitzendes Licht oder anderer visueller Anzeigen, und/oder kann ein elektronisches Signal sein, wie eine Kommunikation in Paketform oder über Schaltkreis geschaltet und kann Informationen enthalten, die verwendet werden können, um die Ermittlung eines Fehlers aufzuzeichnen – zum Beispiel durch Aufnahme des Datums und/oder der Zeit des Fehlers/Signals.
-
Bei Schritt 214 kann das Verfahren fortschreiten, um zumindest einen Teil des Schaltkreises zu isolieren – zum Beispiel die Last 114. Insbesondere ist der Isolator 128 ausgestaltet, nach Empfang des Signals, welches bei Schritt 212 erzeugt ist, um eine Isolationsübung in Bezug auf den Schaltkreis 110 durchzuführen – wie ein elektrisches Isolieren der Last 214 von der Solarzellenanordnung 112.
-
Obwohl die Schritte 202 und 204, welche gezeigt werden, nachfolgend in 2 ausgeführt werden, wird der Fachmann verstehen, dass die Schritte 202 und 204 aufeinanderfolgend in einer beliebigen Reihenfolge und/oder wahlweise durchgeführt werden können.
-
Obwohl in 2 der Schritt 212 gezeigt ist, dass er vor Schritt 214 auftritt, würde ein Fachmann verstehen, dass die Schritte 212 und 214 versetzt zueinander oder kombiniert werden können; er würde ferner verstehen, dass einer oder beide dieser Schritte weggelassen werden können.
-
3 bildet einen anschaulichen Graphen einer beispielhaften Beziehung ab (gezeichnet als Kurve 300) zwischen dem Sonnenstrahlungspegel und der Solarzellenanordnung und der Spannung, welche durch die Anordnung erzeugt wird. Der Sonnenstrahlungspegel bei der Solarzellenanordnung wird auf der x-Achse gezeigt und die Spannung, welche folglich durch die Solarzellenanordnung erzeugt wird, ist auf der y-Achse gezeigt. Dementsprechend, wenn eine Solarzellenanordnung die aufgezeichnete Beziehung zwischen Strahlungspegel und erzeugter Spannung aufweist, einem Sonnenstrahlungspegel unterzogen wird mit einem Wert „a” dann, unter normalem Betrieb, würde man erwarten, dass eine Spannung vom Wert „b” durch diese Solarzellenanordnung erzeugt wird.
-
4 zeigt den Graphen von 3 auf welchem eine Kurve 410 gezeichnet ist, die eine ermittelte Grenzspannung zeigt, welche mit dem Strahlungspegel bei der Solarzellenanordnung variiert. Zusätzlich ist eine Spannung, welche einen Fehler anzeigt, dargestellt. Insbesondere würde für einen Solarstrahlungspegel „a” eine Spannung, welche zwischen der erwarteten Spannung „b” und der Grenzspannung „c” liegt, mit einem normalen/annehmbaren Betrieb der Solarzellenanordnung in Verbindung gebracht. Dennoch würde eine Spannung von „d”, welche unterhalb des unteren Bereiches von annehmbaren Spannungen liegt, welche mit dem Sonnenbestrahlungspegel „a” in Verbindung sind, das Vorliegen eines Fehlers anzeigen.
-
Solarzellenanordnungen können verwendet werden um eine oder mehrere Umrichter oder andere Lasten mit Energie zu versorgen, welche mehrere Betriebszustände aufweisen. Zum Beispiel kann ein Umrichter einen „Ein”-Zustand aufweisen, in welchem er angeordnet ist, um Strom von der Solarzellenanordnung zu ziehen und einen „Aus”-Zustand, in welchem der Umrichter sich selbst von der Solarzellenanordnung abtrennt. Da Umrichter in einem „An”-Zustandsstrom zu Solarzellenanordnungen zurückführen können, mit denen sie verbunden sind, für den Fall eines Lichtbogens oder eines anderen Fehlers, kann der Umrichter eine Änderung des Stromes, welcher zu der Solarzellenanordnung zurückgeführt wird, beobachten und kann sich so in einen „Aus”-Zustand versetzen. Ein Umrichter der jedoch einfach seinen „Aus”-Zustand ändert, ist nicht ausreichend, zu bewirken, dass ein Fehler zum Ende kommt. Auch wird ein Umrichter in einem „Aus”-Zustand die Solarzellenanordnung anders beladen als ein Umrichter in einem „Aus”-Zustand. Ferner kann das Ändern der Last, welche mit der Solarzellenanordnung verbunden ist, folglich die Spannung ändern, welche durch die Solarzellenanordnung erzeugt wird, und so kann die Kenntnis der Last, welche mit der Solarzellenanordnung verbunden ist, verwendet werden, um die Ermittlung der Grenzspannung zu verbessern. Als eine Möglichkeit ist eine Last, welche einen Umrichter enthält, angeordnet, um einen Zustand über ihre Information dem Computer bereitzustellen, um zu ermöglichen, dass diese Information berücksichtigt wird, wenn Grenzspannungen ermittelt werden.
-
Die Spannung, welche durch eine Solarzellenanordnung erzeugt ist, kann von der Temperatur bei dem Solarzellenfeld abhängen. 5 stellt einen Graphen einer beispielhaften Beziehung zwischen dem Sonnenbestrahlungspegel bei der Solarzellenanordnung und der Spannung dar, welche durch die Solarzellenanordnung erzeugt wird, wenn die Solarzellenanordnung sich bei einer Vielzahl von Temperaturen befindet. Die Beziehungen sind auf für zwei beispielhafte Szenarien gezeigt: (i) Wenn die Last mit dem Schaltkreis verbunden ist, welcher die Solarzellenanordnung aufweist (gestrichelte Kurven); und (ii) wenn die Last nicht mit dem Schaltkreis verbunden ist, welcher die Solarzellenanordnung aufweist (durchgehende Kurven). Der Sonnenbestrahlungspegel bei der Solarzellenanordnung ist auf der x-Achse gezeigt und die Spannung, welche folglich durch die Solarzellenanordnung erzeugt wird ist auf der y-Achse gezeigt.
-
Kurve 510 bildet die Beziehung zwischen der Spannung ab, welche durch die Solarzellenanordnung erzeugt wird und dem Sonnenbestrahlungspegel bei der Solarzellenanordnung, wenn die Solarzellenanordnung sich bei einer Temperatur von –25°C befindet und die Last abgetrennt ist. Das heißt, Kurve 510 zeigt die Beziehung zwischen der erwarteten Spannung eines offenen Schaltkreise und der Strahlung, wenn die Solarzelle sich bei –25°C befindet. Kurve 550 zeigt die Beziehung zwischen der Spannung, welche durch die Solarzellenanordnung erzeugt wird und dem Sonnenbestrahlungspegel bei der Solarzellenanordnung, wenn sich die Solarzellenanordnung bei einer Temperatur von –25°C befindet und mit der Last verbunden ist. Kurve 520 zeigt die Beziehung zwischen der Spannung und dem Strahlungspegel, wenn die Solarzellenanordnung sich bei 0°C befindet und die Last nicht angeschlossen ist; Kurve 560 zeigt die Beziehung zwischen der Spannung, welche durch die Solarzellenanordnung erzeugt wird, und dem Bestrahlungspegel, wenn sich die Solarzellenanordnung bei 0°C befindet und die Last angeschlossen ist. Kurve 530 zeigt die Beziehung zwischen der Spannung und dem Bestrahlungspegel, wenn sich die Solarzellenanordnung bei 25°C befindet und die Last abgetrennt ist; Kurve 570 zeigt die Beziehung zwischen der Spannung, welche durch die Solarzellenanordnung erzeugt wird und dem Bestrahlungspegel, wenn die Solarzellenanordnung sich bei 25°C befindet und die Last angeschlossen ist. Kurve 540 zeigt die Beziehung zwischen der Spannung und dem Bestrahlungspegel, wenn die Solarzellenanordnung sich bei 50°C befindet und die Last abgetrennt ist; Kurve 560 zeigt die Beziehung zwischen der Spannung, welche durch die Solarzellenanordnung erzeugt wird und dem Bestrahlungspegel, wenn die Solarzellenanordnung sich bei 50°C befindet und die Last angeschlossen ist.
-
Wenn beispielsweise eine Solarzellenanordnung mit den Eigenschaften von 5 sich bei einer Temperatur von –25°C befunden hat und mit der Last verbunden war und einem Sonnenbestrahlungspegel von 300 W/m2 unterzogen wurde, dann würde man während des normalen Betriebes eines Spannung von etwa 750 V erwarten, die erzeugt wird. Die erwartete Spannung eines offenen Schaltkreises einer Solarzellenanordnung unter derartigen Umständen würde etwa 900 V betragen.
-
6 zeigt den Graphen von 5 und bildet zusätzlich einen „Auslösebereich” 600 ab, welcher durch eine Grenzspannung 610 gebunden ist. Wenn bei einem gegebenen Umstand, der Kreuzungspunkt auf den Graphen von 6 bei dem Bestrahlungspegel und die Spannung, welche durch die Solarzellenanordnung erzeugt wird, innerhalb des Auslösebereiches 600 liegt, dann würde das Lichtbogenermittlungsgerät ermitteln, dass die Spannung, welche durch die Solarzellenanordnung erzeugt wird, einen Lichtbogen anzeigt. In dem Beispiel von 6 variiert die Grenzspannung 610 nicht kontinuierlich, sondern ist stattdessen konstant für einige Werte der Sonnenbestrahlungspegel bei der Solarzellenanordnung. Insbesondere ist die Grenzspannung 610 gleich 0 für niedrige Bestrahlungswerte, aber nicht 0 für Bestrahlungspegel oberhalb einer Bestrahlungsschwelle 640. Wenn der Bestrahlungspegel bei der Solarzellenanordnung unterhalb der Bestrahlungsschwelle 640 liegt, dann ermittelt die Lichtbogenermittlungsvorrichtung keine beliebige empfangene Spannungsinformation, welche einen Lichtbogen anzeigt.
-
Um zu verhindern, dass der Isolator fälschlicherweise aktiviert wird, ist der Auslösebereich 600 von 6 so definiert, um unterhalb der Kurven 510 bis 580 von 6 zu liegen. Dies gestaltet eine Vorrichtung so aus, um im Einklang mit dem Auslösebereich 600 von 6 unempfindlich sowohl gegenüber der Temperatur der Solarzellenanordnung und zu dem Vorliegen oder Nicht-Vorliegen einer beliebigen Last zu arbeiten.
-
Da eine gewisse Abweichung von der theoretischen Form der Kurven 510 bis 580 von 6 und denjenigen welche in der Praxis auftreten – beispielsweise aufgrund von Messfehlern, ist die Grenzspannung so ausgewählt, um etwas unterhalb des Minimums der erwarteten Spannung für den Bereich von erwarteten Betriebstemperaturen und Lasten zu liegen. Die Differenz zwischen der minimalen erwarteten Spannung und der Grenzspannung wird in 6 durch Bezugszeichen 620 angezeigt. 6 zeigt auch durch das Bezugszeichen 630 an, den maximalen Bereich an Spannungen, über welche eine Spannung, die durch die Solarzellenanordnung erzeugt wird, von der obersten der Kurven 510 bis 580 abweichen kann, ohne das Vorliegen eines Fehlers anzuzeigen.
-
7 zeigt auch den Graphen von 5 und bildet zusätzlich einen Auslösebereich 700 mit einer Grenzspannung 710 und einem Grenzbestrahlungsniveau 740 ab. In diesem Fall hat das Gerät Lastinformationen empfangen, welche anzeigen, dass die Last nicht mit dem Schaltkreis verbunden ist, den die Solarzellenanordnung aufweist, aber keine Temperaturinformation anzeigt, welche eine Temperatur der Solarzellenanordnung angibt. Die Grenzspannung 710 wird ermittelt, um bei einem Wert zu liegen, welcher ausreichend niedrig ist, um unempfindlich zu sein gegenüber der Temperatur des Solarzellenfeldes und dennoch ausreichend hoch ist, um die Information zu berücksichtigen, welche empfangen wurde und die anzeigt, dass die Last nicht angeschlossen ist. Die Differenz zwischen der minimalen erwarteten Spannung und der Grenzspannung wird in 7 durch Bezugszeichen 720 angegeben und der maximale Bereich an Spannungen über welche eine Spannung, die durch die Solarzellenanordnung erzeugt wird, von der obersten der Kurven 510 bis 580 abweichen kann, ohne das Vorliegen eines Fehlers anzuzeigen, ist in 7 durch das Bezugszeichen 730 angegeben. Wie man sieht, durch Berücksichtigen der empfangenen Information, welche angibt, dass die Last nicht angeschlossen ist, kann der maximale Bereich von Spannungen, über welche eine Spannung, die durch die Solarzellenanordnung erzeugt ist, von der obersten der Kurven 510 bis 580 abweichen, ohne das Vorliegen eines Fehlers 730 anzugeben, im Vergleich zu der von 6 reduziert sein.
-
8 zeigt den Graphen von 5 und bildet zusätzlich eine Auslösebereich 800 mit einer Grenzspannung 810 und einem Grenzbestrahlungsniveau 840 ab. In diesem Fall hat das Gerät Temperaturinformationen empfangen, welche angeben, dass die Temperatur bei der Solarzellenanordnung –25°C beträgt, aber keine Lastinformation empfangen hat, welche angibt, ob die Last an dem Schaltkreis mit der Solarzellenanordnung angeschlossen ist oder nicht. Die Grenzspannung 810 wird ermittelt um bei einem Wert zu liegen, welcher ausreichend niedrig ist, um unempfindlich zu sein, ob die Last an dem Schaltkreis mit der Solarzellenanordnung angeschlossen ist oder nicht, und zudem ausreichend hoch ist, um die empfangene Temperaturinformation zu berücksichtigen. Die Differenz zwischen der minimalen erwarteten Spannung und der Grenzspannung ist in 8 durch Bezugszeichen 820 angegeben und der Maximalbereich an Spannungen über welche eine Spannung, die durch die Solarzellenanordnung erzeugt ist, und von der obersten der Kurven 510 bis 580 abweiche kann, ohne das Vorliegen eines Fehlers anzuzeigen, ist in 8 durch Bezugszeichen 830 angegeben. Wie man sieht, durch Berücksichtigen der empfangenen Temperaturinformation, kann der maximale Bereich der Spannungen, über welche eine Spannung, die durch die Solarzellenanordnung erzeugt wird, von der obersten der Kurven 510 bis 580 abweichen, ohne das Vorliegen eines Fehlers 830 anzuzeigen, wird im Vergleich mit der von 6 reduziert.
-
Das Gerät kann sowohl eine Temperaturinformation empfangen, welche die Temperatur bei der Solarzellenanordnung anzeigt und eine Lastinformation empfangen, welche anzeigt, dass die Last nicht angeschlossen ist. 9 zeigt den Graphen von 5 und bildet zusätzlich einen Auslösebereich 900 mit einer Grenzspannung 910 und einem Grenzbestrahlungsniveau 940 ab. In diesem Fall hat das Gerät eine Temperaturinformation empfangen, welche anzeigt, dass die Temperatur bei der Solarzellenanordnung –25°C beträgt und hat auch eine Lastinformation empfangen, welche anzeigt, dass die Last nicht mit dem Schaltkreis mit der Solarzellenanordnung verbunden ist. Die Grenzspannung 910 wird festgelegt, um ausreichend hoch zu sein, um die empfangene Temperaturinformation zu berücksichtigen und die empfangene Lastinformation zu berücksichtigen. Die Differenz zwischen der minimalen erwarteten Spannung und der Grenzspannung ist in 9 mit Bezugszeichen 920 angegeben und der Maximalbereich von Spannungen, über welche eine Spannung, die durch die Solarzellenanordnung erzeugt wird, kann von der obersten der Kurven 510 bis 580 abweichen, ohne das Vorliegen eines Fehlers anzuzeigen, welche in 9 mit Bezugszeichen 930 angegeben ist. Wie man sieht, durch Berücksichtigen sowohl der empfangenen Temperaturinformation und der empfangenen Lastinformation wird der maximale Bereich von Spannungen, über welche eine Spannung, die durch die Solarzellenanordnung erzeugt wird, von der obersten der Kurven 510 bis 580 abweichen kann, ohne das Vorliegen eines Fehlers 930 anzuzeigen, reduziert, wenn er mit derjenigen von 6, 7 und 8 verglichen wird.
-
Ein Fachmann wird würdigen, dass obwohl 1 zeigt, dass der Isolator 128 angeordnet ist, um die Last 114 des Schaltkreises 110 zu isolieren, könnte der Isolator anstelle dessen ausgestaltet sein, um verschiedene Abschnitte des Schaltkreises zu isolieren. Zum Beispiel könnte der Isolator ausgestaltet sein, um nur einen Teil der Last 114 zu isolieren und/oder einen Abschnitt der Solarzellenanordnung zu isolieren. Ein Fachmann wird ferner verstehen, dass obwohl im obigen der Isolator beschrieben ist mit dem Aufweisen eines mechanischen Unterbrechers zum Unterbrechen eines Schaltkreises, andere Vorrichtungen mit der gleichen oder äquivalenten Funktionalität äquivalent eingesetzt werden könnten.
-
Als eine Möglichkeit wird ein Gerät mit: einem Sonnenstrahlungsdetektor, einer Solarzellenanordnung und einem Spannungsmesser zum Messen einer Spannung, welche durch die Solarzellenanordnung bereitgestellt wird, angeordnet, um zu ermitteln ob die gemessene Spannung einen Fehler in der Solarzellenanordnung anzeigt.
-
Ein Fachmann wird auch verstehen, dass die hier verwendete Bezeichnung „Isolation” und des Verbes „zu isolieren” die elektrische Isolation einer Vorrichtung/Komponente betrifft und dass dementsprechend, damit eine derartige Vorrichtung/Komponente isoliert wird, eine Handlung vorgenommen werden muss, um zu verhindern, dass Strom zwischen dieser Vorrichtung/Komponente und einer anderen Vorrichtung/Komponente des Schaltkreises fließt. Entsprechend können zwei Vorrichtungen/Komponenten einen gemeinsamen Verbindungspunkt teilen, zum Beispiel Erdung/Masse, um noch innerhalb des Kontextes dieser Offenbarung isoliert zu werden, wenn Strom nicht in der Lage ist, zwischen diesen Vorrichtungen/Komponenten zu fließen.
-
Ein Fachmann wird würdigen, dass die Grenzspannung, welche verwendet wird, um zu ermitteln, dass eine Spannung, welche durch die Solarzellenanordnung erzeugt wird, einen Fehler anzeigt, kontinuierlich oder diskontinuierlich mit dem Bestrahlungsniveau der Solarzellenanordnung variieren kann.
-
Ein Fachmann wird würdigen, dass die obige Beschreibung in Bezug zu der Spannung, welche durch die empfangene Spannungsinformation angezeigt wird, welche über der Grenzspannung liegt, bedeuten könnte, dass die Spannung, welche durch die empfangene Spannungsinformation angezeigt wird, unterhalb der Grenzspannung liegt. Als eine Möglichkeit legen das Verfahren und Gerät die hier beschrieben sind, eine Grenzspannung fest, welche einen Bereich von annehmbaren Werten für die Spannung beschreibt, welche durch die empfangene Spannungsinformation angezeigt wird, die durch die empfangene Sonnenbestrahlungspegelinformation gegeben ist. Die gemessene Spannung wird dann mit der Grenzspannung verglichen und ein Fehler wird ermittelt, wenn die gemessene Spannung unterhalb der Grenzspannung liegt.
-
Ein Fachmann wird verstehen, dass der Begriff „Sonnenbestrahlungspegel” die Messung der Leistung betrifft, welche einem Objekt pro Einheitsfläche verliehen wird als eine Folge der Sonnenbestrahlung, welche auf das Objekt trifft. Verschiedene Einheiten können verwendet werden beim Messen eines Sonnenbestrahlungspegels und beispielhafte Einheiten beinhalten Watt/m2. Ein Fachmann würde verstehen, dass die Verwendung von verschiedenen Einheiten für die Messung der Leistung, welche einem Objekt pro Einheitsfläche verliehen wird, als eine Folge der Sonnenbestrahlung, welche auf das Objekt einfällt, nicht die Natur der zugrundeliegenden Quantität, welche gemessen wird, ändern kann. In der Tat können in einigen Implementierungen, zum Beispiel in denjenigen, welche ein analoges elektrisches Signal erzeugen, welches das Sonnenbestrahlungsniveau anzeigt, die gemessene Größe völlig unterschiedliche Einheiten aufweisen (zum Beispiel Volt) ohne von der zugrundeliegenden Information abzuweichen, welche durch die gemessene Größe über das Sonnenbestrahlungsniveau geliefert wird. Als eine Möglichkeit kann das Sonnenbestrahlungsniveau als eine binäre Größe mit einer „1” bewertet werden, welche anzeigt, dass eine Bestrahlung auftritt und eine „0”, welche anzeigt, dass keine Bestrahlung auftritt (oder umgekehrt). Entsprechend kann die Sonnenbestrahlungsniveauinformation, welche das Sonnenbestrahlungsniveau anzeigt, auch eine binäre Größe sein. Auch wird ein Fachmann erkennen, das Sonnenbestrahlungsniveaus durch eine Anzahl von verschiedenen Mitteln gemessen werden können, zum Beispiel: Pyranometer, Pyrheliometer und/oder photovoltaische Zellen.
-
Es wird hier ein Gerät beschrieben zum Ermitteln eines Lichtbogens auf einem Schaltkreis mit einer Solarzellenanordnung. Das Gerät ist angeordnet, um zu ermitteln, dass eine Ausgabe der Solarzellenanordnung unterhalb eines Grenzwertes liegt und daher einen Lichtbogen auf dem Schalkreis anzeigt.
-
Ein Fachmann wird würdigen, dass während eine Lastinformation anzeigen kann, ob eine Last mit der Solarzellenanordnung verbunden ist oder nicht, zusätzlich oder alternativ die Lastinformation die Größe einer Last angeben kann, welche mit der Solarzellenanordnung verbunden ist, beispielsweise durch Anzeigen einer Lastimpedanz.
-
Ein Fachmann wird würdigen, dass die Begriffe „Bestrahlungsdichte”, „Bestrahlungsdichtepegel” und „Bestrahlungspegel” innerhalb dieser Offenbarung ausgetauscht werden können.
-
Ein computerlesbares Medium kann computerlesbare Anweisungen tragen, die nach Ausführung durch einen Prozessor den Prozessor dazu bringen, einige oder alle der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen.
