本實(shí)用新型涉及一種在光伏電站中對光伏組件進(jìn)行在線檢測的方法及系統(tǒng)，屬于檢測控制領(lǐng)域，尤其是光伏發(fā)電的光伏組件在線檢測。
背景技術(shù)：
隨著國家節(jié)能減排的需求和清潔能源的興起，各種利用清潔能源的發(fā)電設(shè)備也越來越普及，尤其近幾年國家大力發(fā)展光伏發(fā)電，截止2015年我國光伏電站裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到了45GW，成為世界上光伏電站裝機(jī)量最大的國家。
光伏電站的核心是光伏組件，由20-22塊光伏組件串聯(lián)，成為光伏組串，將多個(gè)光伏組串通過匯流箱匯流，最終接入逆變器進(jìn)行逆變并網(wǎng)發(fā)電。在實(shí)際的運(yùn)行過程中，由于光伏組件的制造原因，各個(gè)組件本身性能并不相同，尤其在后期運(yùn)行過程中，組件會(huì)發(fā)生各種性能變化，如由鳥糞，灰塵遮擋等導(dǎo)致的組件性能降低等，而由于光伏組串是多塊組件串聯(lián)，組串的最大功率輸出取決于性能最差的光伏組件，目前已公開的技術(shù)或普遍采用的技術(shù)是通過在匯流箱中加入對光伏組串的電流電壓監(jiān)控，對比多組串的數(shù)據(jù)來識別問題組串，再由人工來進(jìn)行具體光伏組件的識別和修理。這種方式僅能夠?qū)⒐收隙ㄎ坏浇M串而無法定位到組件，且外觀無明顯差異時(shí)，維修費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而對于組件參數(shù)不匹配導(dǎo)致的整體發(fā)電效率降低目前沒有有效的檢測方法。為了解決上述問題，為了將光伏電站的監(jiān)控細(xì)化到組件，以大幅降低運(yùn)維成本，提升整體發(fā)電量，特進(jìn)行了本實(shí)用新型發(fā)明。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的是解決在光伏發(fā)電中無法對指定光伏組件進(jìn)行在線檢測的問題，通過在光伏組件的輸出端并聯(lián)一個(gè)受控短路裝置，由控制系統(tǒng)發(fā)出指令來短路光伏組串中的某一塊光伏組件，通過對光伏組串的輸出電壓及電流檢測即可分析得出被短路組件的性能參數(shù)，找出光伏組串中的問題光伏組件并報(bào)警，為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
一種光伏組件在線檢測系統(tǒng)，本實(shí)用新型特征在于，在每一光伏組件上并聯(lián)短路裝置，采用電壓檢測電路對光伏組串進(jìn)行電壓測量，采用電流檢測電路進(jìn)行電流檢測，以及采用智能控制電路形成所述控制系統(tǒng)實(shí)行綜合控制。
本實(shí)用新型所述的系統(tǒng)由智能控制電路分別與光伏組件并聯(lián)的短路裝置、電壓檢測電路、電流檢測電路、供電電源電路、防雷模塊、手工控制電路、聲光報(bào)警電路、數(shù)據(jù)傳輸與通訊電路；數(shù)據(jù)傳輸與通訊電路還與終端管理系統(tǒng)連接；其中，光伏組串中的每一塊光伏組件都并聯(lián)安裝了一個(gè)短路裝置，在光伏組串的直流輸出端并聯(lián)電壓檢測電路，串聯(lián)電流檢測電路； 在光伏組串的輸出端串聯(lián)有防反二極管，電流檢測電路輸出至防反二極管，在防反二極管后面并聯(lián)供電電源電路，在光伏組串的直流輸出端設(shè)置防雷模塊，供電電源電路為控制電路供電，智能控制電路通過接收手工控制電路或數(shù)據(jù)傳輸與通訊電路的相關(guān)指令控制指定的短路裝置，并收集電壓檢測電路與電流檢測電路的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過聲光報(bào)警電路報(bào)警或通過數(shù)據(jù)傳輸與通訊電路上傳數(shù)據(jù)至終端管理系統(tǒng)。
本實(shí)用新型短路裝置和智能控制電路通過信號控制電纜相連接，由智能控制電路根據(jù)指令或程序設(shè)定控制短路裝置進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作。
本實(shí)用新型短路裝置選用電流大于10A，耐壓不小于100V受控短路裝置。
本實(shí)用新型數(shù)據(jù)傳輸與通訊電路選用485接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通過外接載波或無線模塊等方式和終端管理系統(tǒng)進(jìn)行連接。
本實(shí)用新型智能控制電路可同時(shí)控制和檢測多路光伏組串中的任意光伏組件的短路裝置，并獲取指定光伏組件的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)。
本實(shí)用新型智能控制電路可接受手工控制電路發(fā)出的手工指令或通過數(shù)據(jù)傳輸與通訊電路接受由終端管理系統(tǒng)發(fā)出的指令。
本實(shí)用新型可根據(jù)設(shè)置自動(dòng)完成相應(yīng)的組件測試工作，并將相應(yīng)測試結(jié)果上傳至終端管理系統(tǒng)。
本實(shí)用新型智能控制電路與受控短路裝置之間信號電纜過長時(shí)，可通過在光伏組串終端增加中繼電路來實(shí)現(xiàn)長距離控制并簡化控制電纜數(shù)量。
本實(shí)用新型可單獨(dú)設(shè)計(jì)成一種裝置或?qū)⒈痉椒ê拖到y(tǒng)集成到智能匯流箱中。
本實(shí)用新型所述的防反二極管，安裝在電流檢測裝置之后，如果匯流箱中已經(jīng)設(shè)置有防反二極管，則在本系統(tǒng)中防反二極管可以不安裝。
本實(shí)用新型最少支持一路光伏組串的檢測，通過智能控制電路可實(shí)現(xiàn)多路光伏組串的在線檢測。
本實(shí)用新型的有益效果在于，通過采用本實(shí)用新型的裝置或匯流箱可以直接監(jiān)控到每一塊光伏組件，故障定位更精確，可以在無明顯故障情況下挑選出參數(shù)異常的組件，提高光伏組串的整體發(fā)電能力，降低光伏電站的綜合運(yùn)維成本，且本實(shí)用新型的光伏組件在線檢測方法，系統(tǒng)成本低安裝方便，遠(yuǎn)低于目前通過在組加上安裝獨(dú)立的組件監(jiān)控模塊的成本，且可靠性大大增強(qiáng)，本實(shí)用新型產(chǎn)品化后可在所有采用光伏組串進(jìn)行發(fā)電的場景進(jìn)行推廣應(yīng)用，具備極大的推廣價(jià)值。
附圖說明
圖1為一種光伏組件在線檢測的方法及系統(tǒng)原理圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，下面將結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說明，以方便技術(shù)人員理解。
一種光伏組件在線檢測系統(tǒng)，本實(shí)用新型特征在于，在每一塊光伏組件1上并聯(lián)短路裝置2，采用電壓檢測電路3對光伏組串進(jìn)行電壓測量，采用電流檢測電路4對光伏組串進(jìn)行電流檢測，以及采用智能控制電路8形成所述控制系統(tǒng)實(shí)行綜合控制。
本實(shí)用新型所述的系統(tǒng)由智能控制電路8分別與光伏組件1并聯(lián)的短路裝置2、電壓檢測電路3、電流檢測電路4、供電電源電路6、防雷模塊7、手工控制電路9、聲光報(bào)警電路10、數(shù)據(jù)傳輸與通訊電路11；數(shù)據(jù)傳輸與通訊電路11還與終端管理系統(tǒng)12連接；其中，光伏組串中的每一塊光伏組件1都并聯(lián)安裝了一個(gè)短路裝置2，在光伏組串的直流輸出端并聯(lián)電壓檢測電路3，串聯(lián)電流檢測電路4；在光伏組串的輸出端串聯(lián)有防反二極管5，電流檢測電路4輸出至防反二極管5，在防反二極管5后面并聯(lián)供電電源電路6，在光伏組串的直流輸出端設(shè)置防雷模塊7，供電電源電路6為控制電路8供電，智能控制電路8通過接收手工控制電路9或數(shù)據(jù)傳輸與通訊電路11的相關(guān)指令控制制定的短路裝置2，并收集電壓檢測電路3與電流檢測電路4的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過聲光報(bào)警電路10報(bào)警或通過數(shù)據(jù)傳輸與通訊電路11上傳數(shù)據(jù)至終端管理系統(tǒng)12。
本實(shí)用新型短路裝置2和智能控制電路8通過信號控制電纜相連接，由智能控制電路8根據(jù)指令或程序設(shè)定控制短路裝置2進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作。
本實(shí)用新型短路裝置2選用電流大于10A，耐壓不小于100V的受控短路裝置。優(yōu)選地可以采用電流大于10A，耐壓不小于100V的可控硅或滿足相應(yīng)參數(shù)要求的場效應(yīng)管，也可以采用壽命不小于1萬次的繼電器。
本實(shí)用新型數(shù)據(jù)傳輸與通訊電路11選用485接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通過外接載波或無線模塊等方式和終端管理系統(tǒng)12進(jìn)行連接。
本實(shí)用新型智能控制電路8可同時(shí)控制和檢測多路光伏組串中的任意光伏組件1的短路裝置2，并獲取指定光伏組件1的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)。
本實(shí)用新型智能控制電路8可接受手工控制電路9發(fā)出的手工指令或通過數(shù)據(jù)傳輸與通訊電路11接受由終端管理系統(tǒng)12發(fā)出的指令。
本實(shí)用新型可根據(jù)設(shè)置自動(dòng)完成相應(yīng)的組件測試工作，并將相應(yīng)測試結(jié)果上傳至終端管理系統(tǒng)12。
本實(shí)用新型智能控制電路8與受控短路裝置2之間信號電纜過長時(shí)，優(yōu)選地可在光伏組串終端通過設(shè)置中繼電路來實(shí)現(xiàn)長距離控制并簡化控制電纜數(shù)量。
本實(shí)用新型可單獨(dú)設(shè)計(jì)成一種裝置或?qū)⒈痉椒ê拖到y(tǒng)集成到智能匯流箱中。
本實(shí)用新型所述的防反二極管，安裝在電流檢測裝置之后，如果匯流箱中已經(jīng)設(shè)置有防反二極管，則在本系統(tǒng)中防反二極管可以不安裝。
本實(shí)用新型最少支持一路光伏組串的檢測，通過智能控制電路8可實(shí)現(xiàn)多路光伏組串的在線檢測。
本實(shí)用新型是一種用于光伏組件的在線檢測的系統(tǒng)，其核心思想是根據(jù)光伏組件的自身特性和目前光伏電站的工作模式來進(jìn)行在線光伏組件性能檢測，光伏組件屬于恒流源，其自身特性決定其可被短路，在光伏電站中，一般由20-22個(gè)光伏組件串聯(lián)起來，構(gòu)成光伏組串，由多串光伏組串通過匯流箱進(jìn)行直流匯流，最后進(jìn)入并網(wǎng)逆變器進(jìn)行逆變后并網(wǎng)輸出電能。而光伏組串的最大輸出功率又取決于性能最低的那塊光伏組件，本實(shí)用新型就是通過對光伏組串中的光伏組件按次序進(jìn)行短路，短路后對光伏組串進(jìn)行輸出電壓及輸出電流進(jìn)行測量，通過前后數(shù)據(jù)的對比即可得到被短路光伏組件的性能參數(shù)，從而識別出組串中性能最低的光伏組件，達(dá)到報(bào)警閥值的將進(jìn)行報(bào)警。
本實(shí)用新型在實(shí)際應(yīng)用過程中，如果光伏電站的匯流箱安裝有防反二極管，則可以取消獨(dú)立檢測裝置內(nèi)的防反二極管，避免由于多個(gè)防反二極管導(dǎo)致的功率損失，如果匯流箱安裝有防雷裝置的，則可以取消獨(dú)立檢測裝置的防雷裝置以降低成本。在獨(dú)立檢測裝置中，需要按照需要檢測的光伏組串的路數(shù)來設(shè)置相應(yīng)的電壓檢測及電流檢測電路，附圖為針對一路光伏組串的原理示意圖，針對多路光伏組串，需要設(shè)置多路電流電壓檢測電路。由智能控制電路根據(jù)實(shí)際光伏組串?dāng)?shù)量來擴(kuò)充相應(yīng)的控制接口，通過控制接口輸出控制信號來控制相應(yīng)光伏組串的短路裝置動(dòng)作，并進(jìn)行相應(yīng)光伏組串的電壓及電流數(shù)據(jù)的采集。
在實(shí)際的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，可以直接在智能匯流箱中采用本系統(tǒng)，充份利用智能匯流箱已經(jīng)具備的光伏組串的電流電壓檢測電路，供電電源電路及數(shù)據(jù)傳輸與通訊電路等，只需要在光伏組件1上安裝短路裝置2，在智能匯流箱的智能控制電路中增加相應(yīng)的控制接口就可以實(shí)現(xiàn)對光伏組件的在線檢測功能。
通過上述說明應(yīng)能夠清晰的了解本實(shí)用新型的工作原理和具體的工作場景，其核心原理就是針對光伏組件可短路的特性和光伏組串的最大輸出取決于組串中性能最低的組件這一常識；采用本實(shí)用新型不僅可以設(shè)計(jì)制造出專用的光伏組件在線檢測裝置，也可以設(shè)計(jì)制造出具備光伏組件在線檢測功能的智能匯流箱或其它實(shí)現(xiàn)光伏組件在線檢測設(shè)備。凡是通過采用對光伏組串中的光伏組件進(jìn)行短路來進(jìn)行組串檢測的各種方法、裝置或系統(tǒng)都應(yīng)在本實(shí)用新 型的保護(hù)之列。