專利名稱：太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)及其故障探測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能光伏科技領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)及其故障探測(cè)方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)一般至少包括直流光伏組件，用于產(chǎn)生直流電；組件逆變器，用于將直流電轉(zhuǎn)換成交流電；組件接口，用于從直流光伏組件接收直流電；導(dǎo)線；交流接口，用于從其它模塊接收交流電或者連接到交流電網(wǎng)；通信線路，用于傳輸數(shù)據(jù)和控制
信號(hào)等。在目前的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)中，當(dāng)需要維護(hù)或接近系統(tǒng)時(shí)(例如常規(guī)維修、救火)， 即便將并網(wǎng)的電閘斷開，如果光伏組件仍然工作，則其會(huì)產(chǎn)生高壓電，對(duì)人身安全造成威脅。當(dāng)有人在晚上偷盜太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的部件時(shí)，由于光伏組件不產(chǎn)生電流或電壓， 所以通常的檢測(cè)電流、電壓的方法不能及時(shí)探測(cè)到系統(tǒng)故障，進(jìn)而采取防護(hù)措施。同樣地， 如果在晚上出現(xiàn)系統(tǒng)失效，例如電纜連接的斷開等，也無(wú)法被及時(shí)地探測(cè)到。另外，光伏組件有時(shí)也會(huì)工作異常，例如光伏組件上有泥土或其他污染物，組件內(nèi)電池片損壞等等情況，能夠及時(shí)地監(jiān)測(cè)和糾正這些異常和故障對(duì)于光伏系統(tǒng)的性能、可靠性和安全性都很必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)及其故障探測(cè)方法， 在太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，能夠及時(shí)地探測(cè)到故障的發(fā)生，進(jìn)而識(shí)別故障的位置和種類。本發(fā)明另要解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)及其故障探測(cè)方法， 在太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，能夠?qū)Υ俗詣?dòng)采取相應(yīng)的糾正行為。本發(fā)明還要解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)及其故障探測(cè)方法， 在需要維護(hù)系統(tǒng)時(shí)，能夠主動(dòng)地輸入控制命令，要求各個(gè)交流光伏組件停止產(chǎn)生交流電，確保維護(hù)人員的人身安全。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，包括多個(gè)交流光伏組件，彼此串聯(lián)連接，組成交流光伏組件串，用于根據(jù)太陽(yáng)能產(chǎn)生交流電；數(shù)據(jù)處理模塊，與所述交流光伏組件串相連接，用于通過(guò)電力線通信技術(shù)獲取所述各個(gè)交流光伏組件的電力參數(shù)，探測(cè)并識(shí)別所述太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)存在的異?；蛘吖收?；系統(tǒng)分析模塊，與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連接，用于從所述數(shù)據(jù)處理模塊搜集系統(tǒng)數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲(chǔ)、分析、繪圖或者展示?？蛇x地，所述太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)還包括
故障控制模塊，與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連接，用于主動(dòng)輸入控制命令，要求所述各個(gè)交流光伏組件停止產(chǎn)生交流電?？蛇x地，所述每個(gè)交流光伏組件包括直流光伏組件和組件逆變器，所述直流光伏組件的電纜接頭與所述組件逆變器的輸入電纜接頭相連接?？蛇x地，所述組件逆變器具有逆變器主體，所述逆變器主體包括電力轉(zhuǎn)換電路，其輸入端與所述直流光伏組件相連接，用于將直流電轉(zhuǎn)化為交流電；監(jiān)測(cè)電路，與所述電力轉(zhuǎn)換電路相并聯(lián)，用于監(jiān)測(cè)所述電力轉(zhuǎn)換電路兩側(cè)的電力參數(shù)；通信電路，分別與所述監(jiān)測(cè)電路和所述組件逆變器的輸出電纜接頭相連接，用于根據(jù)所述監(jiān)測(cè)電路獲取的電力參數(shù)與所述數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行通信，或者接收所述故障控制模塊輸入的控制命令；控制電路，分別與所述電力轉(zhuǎn)換電路、監(jiān)測(cè)電路和通信電路相連接，用于根據(jù)所述通信電路接收到的控制命令或者所述監(jiān)測(cè)電路監(jiān)測(cè)到異常電力參數(shù)時(shí)關(guān)閉所述電力轉(zhuǎn)換電路?？蛇x地，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括電力線通信電路，與所述交流光伏組件串相連接，用于通過(guò)電力線通信技術(shù)與所述多個(gè)交流光伏組件進(jìn)行通信；內(nèi)存，與所述電力線通信電路相連接，用于獲取并存儲(chǔ)所述多個(gè)交流光伏組件的交流/直流工作曲線和各種直流故障曲線數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理電路，與所述內(nèi)存相連接，用于根據(jù)所述內(nèi)存中存儲(chǔ)的交流/直流工作曲線計(jì)算交流/直流平均曲線，將各個(gè)交流光伏組件的交流/直流工作曲線與所述交流/ 直流平均曲線進(jìn)行比較以判斷相應(yīng)的交流/直流光伏組件是否存在故障，以及將各個(gè)交流光伏組件的直流工作曲線和各種直流故障曲線進(jìn)行比較，判斷所述各個(gè)交流光伏組件存在何種故障；網(wǎng)絡(luò)通信電路，分別與所述數(shù)據(jù)處理電路、電力線通信電路、系統(tǒng)分析模塊和故障控制模塊相連接，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)處理電路的處理結(jié)果與所述系統(tǒng)分析模塊進(jìn)行通信， 或者將所述故障控制模塊輸入的控制命令傳送到各個(gè)交流光伏組件?？蛇x地，所述內(nèi)存包括工作曲線數(shù)據(jù)庫(kù)，分別與所述電力線通信電路和數(shù)據(jù)處理電路相連接，用于獲取并存儲(chǔ)所述多個(gè)交流光伏組件的交流/直流工作曲線數(shù)據(jù)；故障曲線數(shù)據(jù)庫(kù)，與所述數(shù)據(jù)處理電路相連接，用于預(yù)先存儲(chǔ)各種故障情形下的直流故障曲線數(shù)據(jù)。可選地，所述電力參數(shù)包括直流電/交流電的電流或者電壓。可選地，所述太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)還包括警報(bào)系統(tǒng)，與所述系統(tǒng)分析模塊相連接，用于當(dāng)所述系統(tǒng)分析模塊探測(cè)到所述太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)存在故障時(shí)將所述故障的信息向外發(fā)出警報(bào)。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的故障探測(cè)方法，包括步驟A.探測(cè)交流光伏組件，判斷所述交流光伏組件是否存在故障；
B.如果所述交流光伏組件存在故障，則探測(cè)直流光伏組件，判斷所述直流光伏組件是否存在故障；C.如果所述直流光伏組件存在故障，則將故障的直流光伏組件的直流工作曲線與故障曲線數(shù)據(jù)庫(kù)中的故障曲線進(jìn)行比較；D.根據(jù)上述比較的結(jié)果，判斷是否識(shí)別了所述故障；E.如果識(shí)別了所述故障，則產(chǎn)生所述故障的信息；F.將所述故障的信息顯示出來(lái)；G.如果所述直流光伏組件不存在故障，則認(rèn)定組件逆變器存在故障，并繼續(xù)執(zhí)行步驟E F。可選地，探測(cè)所述交流光伏組件并判斷是否存在故障包括步驟分別獲取所述多個(gè)交流光伏組件的交流工作曲線；計(jì)算所述交流工作曲線的交流平均曲線；將所述各個(gè)交流光伏組件的交流工作曲線與所述交流平均曲線相比較；判斷所述交流光伏組件是否存在故障?？蛇x地，探測(cè)所述直流光伏組件并判斷是否存在故障包括步驟分別獲取所述多個(gè)直流光伏組件的直流工作曲線；計(jì)算所述直流工作曲線的直流平均曲線；將所述各個(gè)直流光伏組件的直流工作曲線與所述直流平均曲線相比較；判斷所述直流光伏組件是否存在故障?？蛇x地，所述故障的信息包括所述故障發(fā)生的位置和種類?？蛇x地，所述故障的信息還包括針對(duì)所述故障的建議的糾正行為。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明通過(guò)監(jiān)測(cè)各個(gè)交流光伏組件與數(shù)據(jù)處理模塊之間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?，可以在光伏系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)地探測(cè)到故障的發(fā)生，進(jìn)而識(shí)別故障的位置和種類，以便維修人員盡快修理故障，降低對(duì)正常發(fā)電的影響。當(dāng)需要接近本發(fā)明的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)或者因其他原因需要緊急關(guān)閉系統(tǒng)時(shí)，用戶可以在故障控制模塊中輸入控制命令，要求停止組件逆變器中電力轉(zhuǎn)換電路的工作。此時(shí)，即便直流光伏組件仍然產(chǎn)生直流電，但是組件逆變器沒(méi)有輸出交流電，消除了潛在的觸電威脅，確保維護(hù)人員的人身安全。本發(fā)明還可以在發(fā)生故障時(shí)，針對(duì)所識(shí)別的故障的位置和種類自動(dòng)采取相應(yīng)的糾正行為，縮短受故障影響的時(shí)間。


本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)將通過(guò)下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變得更加明顯，其中圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的交流光伏組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的交流光伏組件的逆變器主體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 示意圖；圖5為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的故障探測(cè)方法的流程圖；圖6為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的探測(cè)交流光伏組件并判斷是否存在故障的方法的流程圖；圖7為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的探測(cè)直流光伏組件并判斷是否存在故障的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，該太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)可以包括多個(gè)交流光伏組件3011、3012、3013. . . 301N，彼此串聯(lián)連接，組成交流光伏組件串 302，用于根據(jù)太陽(yáng)能產(chǎn)生交流電；數(shù)據(jù)處理模塊307，依次通過(guò)電源插口 305和交流配電箱304與交流光伏組件串302相連接，用于通過(guò)電力線通信技術(shù)與各個(gè)交流光伏組件3011、3012、3013. . . 301N 進(jìn)行通信，獲取各個(gè)交流光伏組件3011、3012、3013. . . 301N的電力參數(shù)，以此來(lái)探測(cè)并識(shí)別太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)存在的異?；蛘吖收?，該數(shù)據(jù)處理模塊307可以是場(chǎng)可編程門陣列 FPGA (Field Programmable Gate Array)或者復(fù)雜可編程邏輯器件 CPLD (Complex Programmable Logic Device)等，但應(yīng)當(dāng)理解，數(shù)據(jù)處理模塊307并不限于采用這些形式， 其它合適的、被本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的技術(shù)形式都可用于本實(shí)施例中；系統(tǒng)分析模塊310，通過(guò)以太網(wǎng)電纜或者無(wú)線通信及本領(lǐng)域公知的其他類似的方法與網(wǎng)口設(shè)備309連接，然后再通過(guò)網(wǎng)口設(shè)備309與數(shù)據(jù)處理模塊307相連接，用于從數(shù)據(jù)處理模塊307搜集系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析、繪圖或者展示等過(guò)程。繼續(xù)參照?qǐng)D1所示，在本實(shí)施例中，該太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)可以還包括故障控制模塊 311，其通過(guò)網(wǎng)口設(shè)備309與數(shù)據(jù)處理模塊307相連接，用于在光伏系統(tǒng)需要維護(hù)或者因其他原因需要緊急關(guān)閉時(shí)，供用戶主動(dòng)輸入一控制命令。如圖1所示，該控制命令依次經(jīng)過(guò)網(wǎng)口設(shè)備309、數(shù)據(jù)處理模塊307、電源插口 305和交流配電箱304到達(dá)交流光伏組件串302， 要求其中的各個(gè)交流光伏組件3011、3012、3013. . . 301N停止產(chǎn)生交流電，確保維護(hù)人員不會(huì)受到觸電威脅。當(dāng)然，在維護(hù)人員對(duì)光伏系統(tǒng)完成維護(hù)或者故障已排除后需要重新開啟時(shí)，用戶也可以在故障控制模塊311處輸入另一控制命令，要求各個(gè)交流光伏組件3011、 3012,3013. . . 301N恢復(fù)正常工作，繼續(xù)產(chǎn)生交流電。圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的交流光伏組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。 如圖所示，該交流光伏組件301可以包括直流光伏組件100和組件逆變器100’，直流光伏組件100可以包括多電池片組成的面板101、直流電纜102和電纜接頭103，組件逆變器100’ 可以包括逆變器主體104、輸入電纜接頭105、輸入直流電纜106、輸出交流電纜107和交流電纜接頭108。其中，直流光伏組件100的電纜接頭103與組件逆變器100’的輸入電纜接頭105相連接。圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的交流光伏組件的逆變器主體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該逆變器主體104可以包括電力轉(zhuǎn)換電路201，其輸入端與直流光伏組件100相連接，用于將直流電轉(zhuǎn)化為交流電；監(jiān)測(cè)電路203，與電力轉(zhuǎn)換電路201相并聯(lián)，用于監(jiān)測(cè)電力轉(zhuǎn)換電路201兩側(cè)的電力參數(shù)，該電力參數(shù)根據(jù)需要可以包括電力轉(zhuǎn)換電路201輸入端的直流電的電流值和/或電壓值，還可以包括電力轉(zhuǎn)換電路201輸出端的交流電的電流值和/或電壓值；通信電路204，分別與監(jiān)測(cè) 電路203和組件逆變器100’的輸出電纜接頭108相連接，用于根據(jù)監(jiān)測(cè)電路203獲取的電力參數(shù)與數(shù)據(jù)處理模塊307進(jìn)行通信，或者通信電路 204還可以接收來(lái)自故障控制模塊311輸入的各種控制命令；控制電路202，分別與電力轉(zhuǎn)換電路201、監(jiān)測(cè)電路203和通信電路204相連接，用于根據(jù)通信電路204從故障控制模塊311接收到的控制命令關(guān)閉電力轉(zhuǎn)換電路201，或者監(jiān)測(cè)電路203監(jiān)測(cè)到異常電力常數(shù)時(shí)，出于保護(hù)交流光伏組件的考慮而關(guān)閉電力轉(zhuǎn)換電路 201，使其停止工作而輸出端不再有交流電輸出。而圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該數(shù)據(jù)處理模塊307可以包括電力線通信電路401，與交流光伏組件串302相連接，用于通過(guò)電力線通信技術(shù)與其中的多個(gè)交流光伏組件3011、3012、3013. . . 30IN中的各個(gè)通信電路204進(jìn)行通信；內(nèi)存402，與電力線通信電路401相連接，用于獲取并存儲(chǔ)多個(gè)交流光伏組件 3011,3012,3013. . . 301N的交流工作曲線和/或直流工作曲線，以及各種直流故障曲線數(shù)據(jù)，交流工作曲線和/或直流工作曲線可以為交流功率曲線、交流電流曲線、交流電壓曲線、直流功率曲線、直流電流曲線或者直流電壓曲線；數(shù)據(jù)處理電路403，與內(nèi)存402相連接，用于根據(jù)內(nèi)存402中存儲(chǔ)的各個(gè)交流光伏組件3011、3012、3013. . . 301N的交流工作曲線計(jì)算交流平均曲線，然后將各個(gè)交流光伏組件3011、3012、3013. . . 301N的交流工作曲線與計(jì)算所得的交流平均曲線進(jìn)行比較，通過(guò)比較兩者之間的差異(兩條曲線之間的具體差異以及差異大小都可以人為設(shè)定)，可以判斷相應(yīng)的交流光伏組件是否存在故障；如果經(jīng)過(guò)上述比較，認(rèn)定交流光伏組件3011、3012、 3013. . . 301N中的一個(gè)或者多個(gè)存在故障，則類似地，繼續(xù)根據(jù)內(nèi)存402中存儲(chǔ)的各個(gè)交流光伏組件3011、3012、3013. . . 301N的直流工作曲線計(jì)算直流平均曲線，然后將各個(gè)交流光伏組件3011、3012、3013. . . 301N的直流工作曲線與計(jì)算所得的直流平均曲線進(jìn)行比較，也是通過(guò)比較兩者之間的差異(兩條曲線之間的具體差異以及差異大小都可以人為設(shè)定)，也可以判斷前述存在故障的交流光伏組件中相應(yīng)的直流光伏組件是否存在故障；然后將各個(gè)交流光伏組件3011、3012、3013. . . 301N的直流工作曲線和內(nèi)存402中存儲(chǔ)的各種直流故障曲線進(jìn)行比較匹配，最終判斷出前述存在故障的交流光伏組件具體是存在何種故障；在本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理電路403可以采用數(shù)字信號(hào)處理器DSP(Digital Signal Processor)、中央處理器CPU或者查找表LUT (Lookup Table)等各種形式實(shí)現(xiàn)。但應(yīng)當(dāng)理解，數(shù)據(jù)處理電路403并不限于采用這些形式，其它合適的、被本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的技術(shù)形式都可用于本實(shí)施例中；網(wǎng)絡(luò)通信電路404，分別與數(shù)據(jù)處理電路403、電力線通信電路401、系統(tǒng)分析模塊 310和故障控制模塊311相連接，用于根據(jù)數(shù)據(jù)處理電路403的處理結(jié)果與系統(tǒng)分析模塊310進(jìn)行通信，或者將故障分析模塊311輸入的控制命令傳送到各個(gè)交流光伏組件3011、 3012,3013. . . 301N 的通信電路 204。其中，內(nèi)存402可以采用隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM (Random Access Memory)、只讀存儲(chǔ)器ROM (Read Only Memory)或者快閃存儲(chǔ)器Flash Memory等各種形式實(shí)現(xiàn)。但應(yīng)當(dāng)理解， 內(nèi)存402并不限于采用這些形式，其它合適的、被本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的技術(shù)形式都可用于本實(shí)施例中。繼續(xù)參照?qǐng)D4所示，在內(nèi)存402中可以建立有工作曲線數(shù)據(jù)庫(kù)4021，分別與電力線通信電路401和數(shù)據(jù)處理電路403相連接， 該工作曲線數(shù)據(jù)庫(kù)4021用于獲取并存儲(chǔ)各個(gè)交流光伏組件3011、3012、3013. . . 301N的交流工作曲線數(shù)據(jù)和直流工作曲線數(shù)據(jù)，該交流工作曲線數(shù)據(jù)和直流工作曲線數(shù)據(jù)是由各個(gè)交流光伏組件3011、3012、3013. . . 301N中相應(yīng)的組件逆變器100，的監(jiān)測(cè)電路203從電力轉(zhuǎn)換電路201的輸出端和輸入端獲得，然后通過(guò)其通信電路204分別發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊 307 的；故障曲線數(shù)據(jù)庫(kù)4022，與數(shù)據(jù)處理電路403相連接，該故障曲線數(shù)據(jù)庫(kù)4022預(yù)先存儲(chǔ)有各種故障情形下的直流故障曲線數(shù)據(jù)，以判斷交流光伏組件具體存在何種故障。在本發(fā)明中，太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)還可以包括一警報(bào)系統(tǒng)(未圖示)，與系統(tǒng)分析模塊 310相連接，用于當(dāng)系統(tǒng)分析模塊310探測(cè)到太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)中存在故障時(shí)將故障的信息向外發(fā)出警報(bào)。下面描述一下本發(fā)明的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)探測(cè)故障的發(fā)生(可能是系統(tǒng)自身的運(yùn)行故障，也可能是光伏系統(tǒng)遭到竊賊偷竊而造成的電纜斷開)，進(jìn)而識(shí)別故障的位置和種類、在維護(hù)系統(tǒng)之前執(zhí)行安全功能的示例過(guò)程。當(dāng)本發(fā)明的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障時(shí)，由于數(shù)據(jù)處理模塊307 — 直在和交流光伏組件串302中的各個(gè)交流光伏組件3011、3012、3013. . . 301N進(jìn)行著數(shù)據(jù)的通信，如果某個(gè)交流光伏組件出現(xiàn)異?；蛘吖收蠒r(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊307所獲取的電力參數(shù)會(huì)有異常，甚至與該交流光伏組件之間的通信中斷了，由此就能初步探測(cè)到太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)存在異?；蛘吖收?，并且能判斷出現(xiàn)異?；蛘吖收系奈恢煤头N類。特別地，如果光伏系統(tǒng)遭到竊賊偷竊，則交流光伏組件串302中的各個(gè)交流光伏組件3011、3012、3013. . . 301N中某處必然有電纜斷開。當(dāng)數(shù)據(jù)處理模塊307只收到某一交流光伏組件及其以上的交流光伏組件傳來(lái)的數(shù)據(jù)，而不能收到從其他交流光伏組件傳來(lái)的數(shù)據(jù)時(shí)，即數(shù)據(jù)通信終止于此，則數(shù)據(jù)處理模塊307知道在該處交流光伏組件下有電纜斷開，其原因很可能是遭到竊賊的偷竊了。例如，參見(jiàn)圖1所示，數(shù)據(jù)處理模塊307只接收到交流光伏組件3012和3011傳送來(lái)的各種數(shù)據(jù)，而一直未能接收到交流光伏組件3013及其以下的各交流光伏組件傳送來(lái)的各種數(shù)據(jù)，則可以判定在交流光伏組件3012與3013之間發(fā)生了電纜斷開。本發(fā)明一直需要監(jiān)測(cè)各個(gè)交流光伏組件3011、3012、3013. . . 301N與數(shù)據(jù)處理模塊307之間的數(shù)據(jù)傳輸，這一功能的實(shí)現(xiàn)所需要的電能是從別處電網(wǎng)取電，而不是從本太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)取電，因此這一功能在各個(gè)交流光伏組件3011、3012、3013. . . 301N沒(méi)有產(chǎn)生電力時(shí)仍然可以工作， 例如晚上或者所有交流光伏組件的太陽(yáng)光被遮擋時(shí)。當(dāng)需要工作人員接近本發(fā)明的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)或處理一些緊急情況時(shí)， 假如交流光伏組件上仍能被太陽(yáng)光照射到，那么本發(fā)明具有先行關(guān)閉交流光伏組件，使其停止產(chǎn)生交流電的安全功能。具體地，用戶可以通過(guò)在故障控制模塊311中輸入控制命令 (關(guān)閉命令)，該關(guān)閉命令通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊307、交流配電箱304等傳輸?shù)礁鱾€(gè)交流光伏組件3011,3012,3013. · · 301N。各個(gè)交流光伏組件3011,3012,3013. · · 301N的逆變器主體 104中的通信電路204接收到關(guān)閉命令后將該關(guān)閉命令發(fā)送給相應(yīng)的控制電路202，控制電路202在接收到該關(guān)閉命令后，關(guān)閉電力轉(zhuǎn)換電路201，從而使交流光伏組件3011、3012、 3013. . . 301N沒(méi)有交流電力輸出，這樣就不會(huì)對(duì)修護(hù)人員的人身安全造成威脅。圖5為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的故障探測(cè)方法的流程圖。如圖所示，該故障探測(cè)方法可以開始于步驟S501。在步驟S502中，探測(cè)交流光伏組件，判斷交流光伏組件是否存在故障。在本實(shí)施例中，由于數(shù)據(jù)處理模塊一直是和交流光伏組件串中的各個(gè)交流光伏組件進(jìn)行著數(shù)據(jù)的通信，探測(cè)可以通過(guò)監(jiān)測(cè)各個(gè)交流光伏組件與數(shù)據(jù)處理模塊之間是否有持續(xù)不斷地?cái)?shù)據(jù)傳輸來(lái)進(jìn)行的。當(dāng)數(shù)據(jù)處理模塊可以接收到所有交流光伏組件發(fā)送來(lái)的各種電力參數(shù)，包括其中的電力轉(zhuǎn)換電路兩側(cè)的直流電的或者交流電的電流 和電壓，則可以認(rèn)為各個(gè)交流光伏組件工作均正常，交流光伏組件不存在故障，流程返回步驟S502。如果在步驟S502中，當(dāng)數(shù)據(jù)處理模塊沒(méi)有接收到所有交流光伏組件發(fā)送來(lái)的各種電力參數(shù)，則可以認(rèn)為沒(méi)有收到電力參數(shù)的一個(gè)或者多個(gè)交流光伏組件存在故障，則流程進(jìn)入步驟S503。當(dāng)然，如果在步驟S502中，數(shù)據(jù)處理模塊有接收到交流光伏組件發(fā)送來(lái)的電力參數(shù)，但是該電力參數(shù)存在異常情況，這時(shí)探測(cè)某個(gè)交流光伏組件并判斷其是否存在故障的方法的流程圖可以如圖6所示。在圖6所示的本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的探測(cè)交流光伏組件并判斷是否存在故障的方法可以包括在步驟S601中，分別獲取多個(gè)交流光伏組件的交流工作曲線，在本實(shí)施例中，多個(gè)交流光伏組件的交流工作曲線是由其相應(yīng)的組件逆變器中的監(jiān)測(cè)電路從電力轉(zhuǎn)換電路的輸出端的交流電的電流和電壓獲得，然后通過(guò)其通信電路發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊的；在步驟S602中，計(jì)算交流工作曲線的交流平均曲線，交流平均曲線就是取各個(gè)交流光伏組件的交流工作曲線的中位數(shù)；在步驟S603中，將各個(gè)交流光伏組件的交流工作曲線與交流平均曲線相比較；在步驟S604中，判斷交流光伏組件是否存在故障，在本實(shí)施例中，例如各個(gè)交流光伏組件的交流工作曲線與交流平均曲線相比較存在明顯的差異(兩條曲線之間的具體差異種類以及差異大小都可以人為設(shè)定)，則可以判斷相應(yīng)的交流光伏組件存在故障，流程進(jìn)入步驟S503，如果各個(gè)交流光伏組件的交流工作曲線與交流平均曲線相比較不存在明顯的差異，則可以認(rèn)定相應(yīng)的交流光伏組件不存在故障，流程返回步驟S502?；氐綀D5中，在步驟S503中，探測(cè)直流光伏組件，判斷直流光伏組件是否存在故障。在本實(shí)施例中，探測(cè)可以通過(guò)監(jiān)測(cè)各個(gè)交流光伏組件的組件逆變器中的電力轉(zhuǎn)換電路輸入端的電力參數(shù)來(lái)進(jìn)行的。這時(shí)探測(cè)某個(gè)直流光伏組件并判斷其是否存在故障的方法的流程圖可以如圖7所示。在圖7所示的本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的探測(cè)直流光伏組件并判斷是否存在故障的方法可以包括在步驟S701中，分別獲取多個(gè)交流光伏組件的直流工作曲線，在本實(shí)施例中，多個(gè)交流光伏組件的直流工作曲線是由其相應(yīng)的組件逆變器中的監(jiān)測(cè)電路從電力轉(zhuǎn)換電路的輸入端的直流電的電流和電壓獲得，然后通過(guò)其通信電路發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊的；在步驟S702中，計(jì)算直流工作曲線的直流平均曲線，直流平均曲線就是取各個(gè)交流光伏組件的直流工作曲線的中位數(shù)；在步 驟S703中，將各個(gè)直流光伏組件的直流工作曲線與直流平均曲線相比較；在步驟S704中，判斷直流光伏組件是否存在故障，在本實(shí)施例中，例如各個(gè)交流光伏組件的直流工作曲線與直流平均曲線相比較存在明顯的差異(兩條曲線之間的具體差異種類以及差異大小都可以人為設(shè)定)，則可以判斷相應(yīng)的直流光伏組件存在故障，流程進(jìn)入步驟S504，如果各個(gè)交流光伏組件的直流工作曲線與直流平均曲線相比較不存在明顯的差異，則可以認(rèn)定相應(yīng)的直流光伏組件不存在故障，流程進(jìn)入步驟S508。繼續(xù)回到圖5中，在步驟S504中，將故障的直流光伏組件的直流工作曲線與故障曲線數(shù)據(jù)庫(kù)中的故障曲線進(jìn)行比較，看看是否能和預(yù)先存儲(chǔ)的某種故障情形下的故障曲線相匹配，以此來(lái)識(shí)別直流光伏組件存在的故障。然后，在步驟S505中，根據(jù)上述比較的結(jié)果，判斷是否識(shí)別了故障。如果步驟S505的判斷結(jié)果為“是”，則進(jìn)入步驟S506，否則進(jìn)入步驟S509而結(jié)束
本方法。在S506中，產(chǎn)生故障的信息，故障的信息可以包括故障的位置、種類等，如果系統(tǒng)已經(jīng)識(shí)別了故障的話，則故障的信息還可以進(jìn)一步包括對(duì)故障所采取的建議的糾正行為。接著，在S507中，將故障的信息顯示出來(lái)，可以顯示在系統(tǒng)分析模塊的屏幕上，也可以顯示在安保人員的移動(dòng)設(shè)備上，以方便維護(hù)人員對(duì)故障進(jìn)行盡快處理。在某些情況下， 系統(tǒng)甚至可以自動(dòng)糾正故障，例如當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別到某一故障其為系統(tǒng)某一個(gè)交流光伏組件上的直流光伏組件的面板上可能堆積了樹葉或者灰塵等，使得該交流光伏組件的交流電輸出較弱，則可以啟動(dòng)該交流光伏組件所配備的用于吹風(fēng)或者噴水等機(jī)械手，把遮蓋在吸收太陽(yáng)光的面板上的灰塵或樹葉去除，以提高太陽(yáng)能的利用效率。當(dāng)然，如果在步驟S503中判斷直流光伏組件不存在故障，則流程直接進(jìn)入步驟 S508而認(rèn)定組件逆變器存在故障，并繼續(xù)執(zhí)行步驟S506 S507，其具體內(nèi)容為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)不再重復(fù)描述。該故障探測(cè)方法可以結(jié)束于步驟S509。本發(fā)明通過(guò)監(jiān)測(cè)各個(gè)交流光伏組件與數(shù)據(jù)處理模塊之間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞剑梢栽诠夥到y(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)地探測(cè)到故障的發(fā)生，進(jìn)而識(shí)別故障的位置和種類，甚至可以采取的糾正行為。例如，當(dāng)有人偷竊太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)時(shí)，由于各交流光伏組件與其組件逆變器之間是緊密連接的，他們需要斷開各交流光伏組件之間的交流電纜。由于交流電纜彼此串聯(lián)形成了電力線，并進(jìn)行電力線載波通信，這種斷開會(huì)馬上造成斷開點(diǎn)以上的通信中斷。于是數(shù)據(jù)處理模塊馬上能探測(cè)到這個(gè)中斷，并能判斷電纜斷開的位置，然后數(shù)據(jù)處理模塊會(huì)向系統(tǒng)分析模塊發(fā)出信息，還可以進(jìn)一步在警報(bào)系統(tǒng)上顯示警示。當(dāng)安保人員獲取警示信息后，可以盡快抓捕竊賊，而維修人員則可以盡快修理故障，降低對(duì)正常發(fā)電的影響。另外，本發(fā)明還可以即時(shí)地監(jiān)控交流光伏組件和組件逆變器的異常工作，并識(shí)別異常工作的位置和種類，甚至建議可以采取糾正行為。數(shù)據(jù)處理模塊訪問(wèn)所有交流/直流光伏組件的工作曲線，取所有曲線的中位數(shù)，形成平均曲線。將每個(gè)交流/直流光伏組件的工作曲線與平均曲線對(duì)比，依此來(lái)判斷是否有故障。從直流光伏組件和組件逆變器探測(cè)到的信息可以分析、識(shí)別故障的位置和種類。例如，如果組件逆變器的輸出功率下降，而直流光伏組件的輸出正常，則組件逆變器存在故障。從直流光伏組件和組件逆變器探測(cè)到的信息還可以分析、識(shí)別故障的種類。比較工作曲線和正常曲線(對(duì)于有多個(gè)交流光伏組件組成的系統(tǒng)，平均曲線就是正常曲線)的區(qū)別特性可表明故障的種類。例如，當(dāng)工作曲線顯示在一小段時(shí)間內(nèi)，功率幾乎下降為零，然后又恢復(fù)正常，則在這段時(shí)間內(nèi)可能整個(gè)直流光伏組件上的太陽(yáng)光都被東西阻擋了，而那東西很快移開了，這很可能是云的遮蔽。又例如，當(dāng)工作曲線顯示在每天類似的時(shí)間段內(nèi)，直流光伏組件的功率下降，隨后又恢復(fù)正常，這很可能是由于樹木、建筑等固定物的陰影。多種故障情形下的直流故障組件的曲線被存入故障曲線數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)比較檢測(cè)到的有故障組件的工作曲線和故障曲線數(shù)據(jù)庫(kù)中的曲線，數(shù)據(jù)處理模塊能進(jìn)一步識(shí)別故障，建議糾正行動(dòng)。最后，本發(fā)明還具有安全功能。當(dāng)系統(tǒng)維護(hù)人員需要接近太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)或者是需要緊急關(guān)閉系統(tǒng)時(shí)，用戶可在故障控制模塊中輸入一控制命令，系統(tǒng)將命令傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理模塊，隨后經(jīng)電力線載波通信傳輸?shù)矫總€(gè)組件逆變器。組件逆變器內(nèi)的通信電路接收信號(hào)后，發(fā)出信號(hào)給控制電路，停止電力轉(zhuǎn)換電路的工作。此時(shí)，即便直流光伏組件仍然產(chǎn)生直流電，組件逆變器沒(méi)有輸出交流電，這一功能消除了原先太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)潛在的一個(gè)安全威脅。本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為 準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，包括多個(gè)交流光伏組件，彼此串聯(lián)連接，組成交流光伏組件串，用于根據(jù)太陽(yáng)能產(chǎn)生交流電；數(shù)據(jù)處理模塊，與所述交流光伏組件串相連接，用于通過(guò)電力線通信技術(shù)獲取所述各個(gè)交流光伏組件的電力參數(shù)，探測(cè)并識(shí)別所述太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)存在的異?；蛘吖收希幌到y(tǒng)分析模塊，與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連接，用于從所述數(shù)據(jù)處理模塊搜集系統(tǒng)數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲(chǔ)、分析、繪圖或者展示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，其特征在于，還包括故障控制模塊，與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連接，用于主動(dòng)輸入控制命令，要求所述各個(gè)交流光伏組件停止產(chǎn)生交流電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，其特征在于，所述每個(gè)交流光伏組件包括直流光伏組件和組件逆變器，所述直流光伏組件的電纜接頭與所述組件逆變器的輸入電纜接頭相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，其特征在于，所述組件逆變器具有逆變器主體，所述逆變器主體包括電力轉(zhuǎn)換電路，其輸入端與所述直流光伏組件相連接，用于將直流電轉(zhuǎn)化為交流電； 監(jiān)測(cè)電路，與所述電力轉(zhuǎn)換電路相并聯(lián)，用于監(jiān)測(cè)所述電力轉(zhuǎn)換電路兩側(cè)的電力參數(shù)；通信電路，分別與所述監(jiān)測(cè)電路和所述組件逆變器的輸出電纜接頭相連接，用于根據(jù)所述監(jiān)測(cè)電路獲取的電力參數(shù)與所述數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行通信，或者接收所述故障控制模塊輸入的控制命令；控制電路，分別與所述電力轉(zhuǎn)換電路、監(jiān)測(cè)電路和通信電路相連接，用于根據(jù)所述通信電路接收到的控制命令或者所述監(jiān)測(cè)電路監(jiān)測(cè)到異常電力參數(shù)時(shí)關(guān)閉所述電力轉(zhuǎn)換電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括電力線通信電路，與所述交流光伏組件串相連接，用于通過(guò)電力線通信技術(shù)與所述多個(gè)交流光伏組件進(jìn)行通信；內(nèi)存，與所述電力線通信電路相連接，用于獲取并存儲(chǔ)所述多個(gè)交流光伏組件的交流/ 直流工作曲線和各種直流故障曲線數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理電路，與所述內(nèi)存相連接，用于根據(jù)所述內(nèi)存中存儲(chǔ)的交流/直流工作曲線計(jì)算交流/直流平均曲線，將各個(gè)交流光伏組件的交流/直流工作曲線與所述交流/直流平均曲線進(jìn)行比較以判斷相應(yīng)的交流/直流光伏組件是否存在故障，以及將各個(gè)交流光伏組件的直流工作曲線和各種直流故障曲線進(jìn)行比較，判斷所述各個(gè)交流光伏組件存在何種故障；網(wǎng)絡(luò)通信電路，分別與所述數(shù)據(jù)處理電路、電力線通信電路、系統(tǒng)分析模塊和故障控制模塊相連接，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)處理電路的處理結(jié)果與所述系統(tǒng)分析模塊進(jìn)行通信，或者將所述故障控制模塊輸入的控制命令傳送到各個(gè)交流光伏組件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)存包括工作曲線數(shù)據(jù)庫(kù)，分別與所述電力線通信電路和數(shù)據(jù)處理電路相連接，用于獲取并存儲(chǔ)所述多個(gè)交流光伏組件的交流/直流工作曲線數(shù)據(jù)；故障曲線數(shù)據(jù)庫(kù)，與所述數(shù)據(jù)處理電路相連接，用于預(yù)先存儲(chǔ)各種故障情形下的直流故障曲線數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，其特征在于，所述電力參數(shù)包括直流電/交流電的電流或者電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)還包括 警報(bào)系統(tǒng)，與所述系統(tǒng)分析模塊相連接，用于當(dāng)所述系統(tǒng)分析模塊探測(cè)到所述太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)存在故障時(shí)將所述故障的信息向外發(fā)出警報(bào)。
9.一種太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的故障探測(cè)方法，包括步驟A.探測(cè)交流光伏組件，判斷所述交流光伏組件是否存在故障；B.如果所述交流光伏組件存在故障，則探測(cè)直流光伏組件，判斷所述直流光伏組件是否存在故障；C.如果所述直流光伏組件存在故障，則將故障的直流光伏組件的直流工作曲線與故障曲線數(shù)據(jù)庫(kù)中的故障曲線進(jìn)行比較；D.根據(jù)上述比較的結(jié)果，判斷是否識(shí)別了所述故障；E.如果識(shí)別了所述故障，則產(chǎn)生所述故障的信息；F.將所述故障的信息顯示出來(lái)；G.如果所述直流光伏組件不存在故障，則認(rèn)定組件逆變器存在故障，并繼續(xù)執(zhí)行步驟E F。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的故障探測(cè)方法，其特征在于，探測(cè)所述交流光伏組件并判斷是否存在故障包括步驟分別獲取所述多個(gè)交流光伏組件的交流工作曲線； 計(jì)算所述交流工作曲線的交流平均曲線；將所述各個(gè)交流光伏組件的交流工作曲線與所述交流平均曲線相比較； 判斷所述交流光伏組件是否存在故障。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的故障探測(cè)方法，其特征在于，探測(cè)所述直流光伏組件并判斷是否存在故障包括步驟分別獲取所述多個(gè)直流光伏組件的直流工作曲線； 計(jì)算所述直流工作曲線的直流平均曲線；將所述各個(gè)直流光伏組件的直流工作曲線與所述直流平均曲線相比較； 判斷所述直流光伏組件是否存在故障。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的故障探測(cè)方法，其特征在于，所述故障的信息包括所述故障發(fā)生的位置和種類。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的故障探測(cè)方法，其特征在于，所述故障的信息還包括針對(duì)所述故障的建議的糾正行為。
全文摘要
本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，包括多個(gè)交流光伏組件，彼此串聯(lián)連接，組成交流光伏組件串，用于根據(jù)太陽(yáng)能產(chǎn)生交流電；數(shù)據(jù)處理模塊，與交流光伏組件串相連接，用于通過(guò)電力線通信技術(shù)獲取各個(gè)交流光伏組件的電力參數(shù)，探測(cè)并識(shí)別太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)存在的異常或者故障；系統(tǒng)分析模塊，與數(shù)據(jù)處理模塊相連接，用于從數(shù)據(jù)處理模塊搜集系統(tǒng)數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲(chǔ)、分析、繪圖或者展示。本發(fā)明還提供一種太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的故障探測(cè)方法。本發(fā)明通過(guò)監(jiān)測(cè)各個(gè)交流光伏組件與數(shù)據(jù)處理模塊之間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?，可以在光伏系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)地探測(cè)到故障的發(fā)生，進(jìn)而識(shí)別故障的位置和種類，以便維修人員盡快修理故障，降低對(duì)正常發(fā)電的影響。
文檔編號(hào)H02N6/00GK102158129SQ20111003289
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者凌志敏, 羅宇浩 申請(qǐng)人:浙江昱能光伏科技集成有限公司