[发明专利]基于电压电流的光伏阵列故障检测装置与方法

说明书

本发明为基于电压电流的光伏阵列故障检测装置与方法，其中装置包括至少一个主机与多个从机，光伏组件的每条串联支路上设有一个电流传感器和多个电压传感器，每条串联支路上的光伏组件以检测分辨率为单位被分为若干组，相邻四组光伏组件构成最小电压检测模型；在每个最小电压检测模型设置三个电压传感器和一个继电器以检测四组光伏组件串联后两端的电压；设置在每条串联支路上的电压传感器通过所述从机连接至所述主机，继电器的控制端与所述从机连接；设置在每条串联支路上的电流传感器与所述主机连接。本发明采用电压传感器复用技术，在复用处设置继电器，避免了检测盲区，简化了计算过程，能够用较少的传感器检测出故障位置。

技术领域

本发明涉及光伏阵列故障检测的研究领域，具体为基于电压电流的光伏阵列故障检测装置与方法。

背景技术

光伏电池单体的端电压较低，不符合电力利用的要求，需要将光伏电池单体通过串并联的方式连接，同时加以封装，构成光伏电站的基本个体，即光伏组件。光伏组件在本文中等同于光伏电池板。光伏组件的端电压从5V到40V不等，功率也从20W到300W不等，但是输出电流和功率还是无法满足光伏发电的需要，这时就需要将参数相同的光伏组件继续通过串并联方式组合在一起，组成光伏阵列。

目前，光伏阵列的故障检测方法主要有：基于神经网络的故障诊断方法、基于红外图像分析的故障诊断方法、基于数学模型法故障诊断、时域反射分析法、对地电容测量法和基于电压电流法。其中基于电压电流的方法是所有方法中最直接、最简单有效的方法。

基于电压电流的检测方法利用电流传感器及电压传感器对光伏组件进行故障定位。现在的光伏电站主要采用SP结构，如图1所示，光伏组件先进行串联，然后各个串联支路再并联，从而构成SP结构，接着接入汇流箱。

现有的电压电流故障检测技术至少存在以下的缺点和不足：有一类故障检测技术不存在盲区，能过检测故障位置，但所用的传感器较多；还有一类故障检测技术是把传感器进行复用，却产生了检测盲区，如果只有一个光伏组件发生故障能够很好检测出来，如果有两个或者两个以上光伏组件发生故障，就会产生较大的检测盲区，需要人工排查，实用性不高；再有一类故障检测技术，所使用的传感器很少，又能很好的定位故障点，但是算法极其复杂，要建立一个庞大的故障数据库，大大增加了系统复杂程度，实用性低。

例如，在2012年7月11日公开的中国发明专利申请CN102565663A中，所采用的光伏阵列故障诊断方法针对SP型光伏阵列结构，在每串电池板上设置若干个电压传感器和一个电流传感器，每个电压传感器并联在多个电池板之间，从而以较少的电压传感器及电流传感器来对光伏阵列的故障进行定位。该发明专利基于传感器复用的技术，容易产生检测盲区，虽然降低了成本，但是故障定位的精度不高，人工排查的工作量较大，实用性并不高。

发明内容

为解决现有技术所存在的技术问题，本发明提供基于电压电流的光伏阵列故障检测装置与方法，采用电压传感器复用技术，并在复用处设置继电器，避免了检测盲区，同时简化了计算过程，能够用较少的传感器检测出故障光伏组件的位置。

本发明基于电压电流的光伏阵列故障检测装置采用以下技术方案：基于电压电流的光伏阵列故障检测装置，光伏阵列采用SP结构，光伏阵列故障检测装置包括至少一个主机与多个从机，光伏组件的每条串联支路上设有一个电流传感器和多个电压传感器，每条串联支路上的光伏组件以检测分辨率为单位被分为若干组，相邻四组光伏组件构成最小电压检测模型；

在每个最小电压检测模型设置三个电压传感器和一个继电器，其中第一电压传感器连接在最小电压检测模型的第一组光伏组件和第二组光伏组件串联后的两端，第二电压传感器连接在最小电压检测模型的第二组光伏组件和第三组光伏组件串联后的两端，第三电压传感器用于测量最小电压检测模块的电压值，继电器位于第二电压传感器与第二组光伏组件、第三组光伏组件之间，通过控制继电器的开关以使第二电压传感器分别测量第三组光伏组件两端的电压、第二组光伏组件与第三组光伏组件串联后两端的电压；