本發(fā)明涉及光伏技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶有光伏電池自損檢測(cè)監(jiān)控的光伏電池防雷器。

背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)能源日益枯竭的形勢(shì)下，新能源發(fā)掘及應(yīng)用技術(shù)成為全球國(guó)家支持，以及有關(guān)技術(shù)人員研究的熱點(diǎn)。太陽(yáng)能是一種清潔能源，理論上是無(wú)窮盡的，光伏發(fā)電是將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換為電能是獲取能源的有效途徑。隨著光伏發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)的成熟，全球許多國(guó)家都建立了大型光伏發(fā)電站。光伏電池作為直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的器件，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中至關(guān)重要。而感應(yīng)雷電脈沖稱為光伏電池?fù)p壞的因素之一，所以光伏陣列都安裝了防雷裝置。防雷裝置的失效會(huì)使得光伏電池失去了防雷電保護(hù)，同時(shí)失效的防雷裝置也可能出現(xiàn)自燃引起損失進(jìn)一步擴(kuò)大，因此需要及時(shí)更換失效的防雷裝置，同樣也必須及時(shí)更換損壞的光伏電池，否則轉(zhuǎn)換效率大大降低?，F(xiàn)有的防雷裝置或其他光伏設(shè)備都無(wú)法反應(yīng)光伏電池、防雷模塊的工作狀態(tài)，以及位置信息，導(dǎo)致光伏發(fā)電站運(yùn)營(yíng)維護(hù)、檢修工作量大，工作人員不安全，發(fā)現(xiàn)損壞部件不及時(shí)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
基于上述背景技術(shù)，本發(fā)明提出一種帶有光伏電池自損檢測(cè)監(jiān)控的光伏電池防雷器，目的在于完成了光伏電池防雷保護(hù)、光伏電池?fù)p壞自檢測(cè)、防雷模塊失效自檢測(cè)，以及光伏電池地址與工作狀態(tài)信息，防雷工作狀態(tài)信息的無(wú)線發(fā)送，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)掌握光伏電池及防雷模塊的工作狀態(tài)，助維護(hù)人員快速有效尋找并更換到損害的光伏電池和失效的防雷模塊，降低后續(xù)的設(shè)備毀壞和損失。其采用的技術(shù)方案如下：一種帶有光伏電池自損檢測(cè)監(jiān)控的光伏電池防雷器,包括微控制器模塊，及與所述微控制器模塊連接的光伏電池檢測(cè)模塊、光伏電池防雷模塊和無(wú)線通訊模塊；所述光伏電池檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)光伏電池的輸出電壓和\或輸出電流；所述光伏電池防雷模塊，用于檢測(cè)流經(jīng)防雷模塊的漏電流；所述微控制器模塊通過所述無(wú)線通訊模塊與遠(yuǎn)端或上位機(jī)連接，處理并反饋由光伏電池檢測(cè)模塊檢測(cè)到的電池輸出電壓和輸出電流信息，和由光伏電池防雷模塊檢測(cè)到的漏電流信息；所述光伏電池檢測(cè)模塊包括基于霍爾元件的直流檢測(cè)電路、電壓檢測(cè)電路；所述直流檢測(cè)電路包括電流霍爾元件U1、參考電壓元件U3、放大元件U2A，以及電阻網(wǎng)絡(luò)R1～R6，且與光伏電池正極輸出線串聯(lián)，將光伏電池輸出電流變換為電壓Vout輸送到微控制器模塊；所述電壓檢測(cè)電路包括穩(wěn)壓管DZ1、光耦U4和電阻R7、R8，且并連在光伏電池正負(fù)輸出線之間，將光伏電池輸出電壓檢測(cè)隔離輸出Vuout送至微控制器模塊；該放大元件U2A的負(fù)相端經(jīng)電阻R4和R1與電流霍爾元件U1連接，其正相端經(jīng)電阻R5與電流霍爾元件U1連接，其輸出端與負(fù)相端之間由電阻R6連接；該參考電壓元件U3具有接地的第一端、連接電阻R1和R4連接點(diǎn)的第二端、以及接入?yún)⒖茧妷旱牡谌耍娮鑂2、R3串聯(lián)連接于電阻R1和R4連接點(diǎn)與地端之間，電阻R2和R3的連接點(diǎn)與該參考電壓元件U3的第三端連接；該光耦U4的輸入側(cè)連接光伏電池的正負(fù)輸出線，其與光伏正輸出線之間串聯(lián)連接有該穩(wěn)壓管DZ1和電阻R7，光耦U4的輸出側(cè)經(jīng)電阻R8接及偏置電壓。于本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例當(dāng)中，所述防雷模塊包括三級(jí)雷電流泄放電路，漏電流檢測(cè)電路，以及熱保險(xiǎn)元件FUS；所述三級(jí)雷電流泄放電路包括由瞬敏二極管組TVS1、并聯(lián)限壓模塊組RVn和氣體放電管GD1組成的差模感應(yīng)雷電脈沖抑制電路，和由壓敏電阻RV1、RV2與氣體放電管GD2組成共模脈沖過電壓抑制電路；所述漏電流檢測(cè)電路由微弱漏電流放大器U5A、脈沖限壓器件TVS2、光耦U6，以及電阻網(wǎng)絡(luò)R9～R11組成，在防雷元件失效導(dǎo)致漏電流超過失效閥值時(shí)，代表失效的脈沖信號(hào)發(fā)送給微控制器模塊；該壓敏電阻RV1和RV2串聯(lián)后與該瞬敏二極管組TVS1、并聯(lián)限壓模塊組RVn和氣體放電管GD1并聯(lián)，且并聯(lián)后一端通過熱保險(xiǎn)元件FUS連接正極性端，另一端經(jīng)電阻R接地，該氣體放電管GD2一端連接RV1和RV2之間的連接點(diǎn)，另一端接地；該放大器U5A的負(fù)相端接地，其正相端連接電阻R，其輸出端連接光耦U6的輸入側(cè)，其輸出端與正相端之間連接有電阻R11；該光耦U6的輸入側(cè)兩接線端之間連接有該脈沖限壓器件TVS2。于本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例當(dāng)中，所述微控制器模塊包含AD轉(zhuǎn)換電路、地址設(shè)置面板，以及微控制器電路；所述微控制器電路包含單片機(jī)或其他微控制器芯片，以及維持微控制器芯片正常工作的外圍電路；所述AD轉(zhuǎn)換電路用于將檢測(cè)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；所述地址設(shè)置面板為普通的機(jī)械式按鍵，用于設(shè)置光伏電池的地址碼。于本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例當(dāng)中，所述微控制器模塊通過所述無(wú)線通訊模塊向遠(yuǎn)端或上位機(jī)發(fā)送無(wú)線數(shù)字信息，所述無(wú)線數(shù)字信息包括代表光伏電池所在區(qū)與行列的地址、光伏電池狀態(tài)信息，以及防雷模塊狀態(tài)信息。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：1)在光伏發(fā)電站光伏電池防雷模塊失效實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方面，目前暫無(wú)相關(guān)專利。通過檢測(cè)防雷模塊中限壓元件失效而產(chǎn)生漏電流，能夠?qū)崟r(shí)判斷防雷模塊是否失效，并能夠快速確定失效防雷模塊的位置，從而可做到及時(shí)更換防雷模塊。2)防雷模塊組設(shè)有溫度保險(xiǎn)絲，在防雷器件失效導(dǎo)致漏電流增大時(shí)，溫度保險(xiǎn)絲能夠自動(dòng)斷開，及時(shí)切斷防雷模塊與光伏電池的連接，可以防止防雷器件出現(xiàn)短路失效引起的火災(zāi)。附圖說明圖1為本發(fā)明的防雷器的原理框圖。圖2為本發(fā)明的微控制器模塊的原理框圖。圖3為本發(fā)明的光伏電池電流檢測(cè)模塊的直流檢測(cè)電路原理圖。圖4為本發(fā)明的光伏電池電壓檢測(cè)模塊的電壓檢測(cè)電路原理圖。圖5為本發(fā)明的防雷器的防雷模塊電路原理圖。具體實(shí)施方式如下結(jié)合附圖，對(duì)本申請(qǐng)方案作進(jìn)一步描述：如圖1所示，一種帶有光伏電池自損檢測(cè)監(jiān)控的光伏電池防雷器,包括微控制器模塊1，及與所述微控制器1模塊連接的光伏電池檢測(cè)模塊2、光伏電池防雷模塊3和無(wú)線通訊模塊4；所述光伏電池檢測(cè)模塊2，用于檢測(cè)光伏電池的輸出電壓和\或輸出電流；所述光伏電池防雷模塊3，用于檢測(cè)流經(jīng)防雷模塊3的漏電流；所述微控制器模塊1通過所述無(wú)線通訊模塊4與遠(yuǎn)端或上位機(jī)連接，處理并反饋由光伏電池檢測(cè)模塊2檢測(cè)到的電池輸出電壓和輸出電流信息，和由光伏電池防雷模塊3檢測(cè)到的漏電流信息。如圖2所示，所述微控制器模塊1包含AD轉(zhuǎn)換電路11、地址設(shè)置面板12，以及微控制器電路13；所述微控制器電路13包含單片機(jī)或其他微控制器芯片，以及維持微控制器芯片正常工作的外圍電路；所述AD轉(zhuǎn)換電路11用于將檢測(cè)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，AD轉(zhuǎn)為芯片型號(hào)可根據(jù)具體需要選擇；所述地址設(shè)置面板12為普通的機(jī)械式按鍵，用于設(shè)置光伏電池的地址碼。具體地，所述地址設(shè)置面板12采用矩陣數(shù)字鍵盤，用于設(shè)置光伏電池、或防雷模塊的地址信息。所述光伏電池檢測(cè)模塊2包括基于霍爾元件的直流檢測(cè)電路、電壓檢測(cè)電路；如圖3-4所示，所述直流檢測(cè)電路包括電流霍爾元件U1、參考電壓元件U3、放大元件U2A，以及電阻網(wǎng)絡(luò)R1～R6，且與光伏電池正極輸出線串聯(lián)，將光伏電池輸出電流變換為電壓Vout輸送到微控制器模塊；所述電壓檢測(cè)電路包括穩(wěn)壓管DZ1、光耦U4和電阻R7、R8，且并連在光伏電池正負(fù)輸出線之間，將光伏電池輸出電壓檢測(cè)隔離輸出Vuout送至微控制器模塊。該放大元件U2A的負(fù)相端經(jīng)電阻R4和R1與電流霍爾元件U1連接，其正相端經(jīng)電阻R5與電流霍爾元件U1連接，其輸出端與負(fù)相端之間由電阻R6連接；該參考電壓元件U3具有接地的第一端、連接電阻R1和R4連接點(diǎn)的第二端、以及接入?yún)⒖茧妷旱牡谌?，電阻R2、R3串聯(lián)連接于電阻R1和R4連接點(diǎn)與地端之間，電阻R2和R3的連接點(diǎn)與該參考電壓元件U3的第三端連接；該光耦U4的輸入側(cè)連接光伏電池的正負(fù)輸出線，其與光伏正輸出線之間串聯(lián)連接有該穩(wěn)壓管DZ1和電阻R7，光耦U4的輸出側(cè)經(jīng)電阻R8接及偏置電壓。如圖5所示，所述防雷模塊3包括三級(jí)雷電流泄放電路，漏電流檢測(cè)電路，以及熱保險(xiǎn)元件FUS；所述三級(jí)雷電流泄放電路包括由瞬敏二極管組TVS1、并聯(lián)限壓模塊組RVn和氣體放電管GD1組成的差模感應(yīng)雷電脈沖抑制電路，和由壓敏電阻RV1、RV2與氣體放電管GD2組成共模脈沖過電壓抑制電路；所述漏電流檢測(cè)電路由微弱漏電流放大器U5A、脈沖限壓器件TVS2、光耦U6，以及電阻網(wǎng)絡(luò)R9～R11組成，在防雷元件失效導(dǎo)致漏電流超過失效閥值時(shí)，代表失效的脈沖信號(hào)發(fā)送給微控制器模塊；該壓敏電阻RV1和RV2串聯(lián)后與該瞬敏二極管組TVS1、并聯(lián)限壓模塊組RVn和氣體放電管GD1并聯(lián)，且并聯(lián)后一端通過熱保險(xiǎn)元件FUS連接正極性端，另一端經(jīng)電阻R接地，該氣體放電管GD2一端連接RV1和RV2之間的連接點(diǎn)，另一端接地；該放大器U5A的負(fù)相端接地，其正相端連接電阻R，其輸出端連接光耦U6的輸入側(cè)，其輸出端與正相端之間連接有電阻R11；該光耦U6的輸入側(cè)兩接線端之間連接有該脈沖限壓器件TVS2。所述微控制器模塊1通過所述無(wú)線通訊模塊4向遠(yuǎn)端或上位機(jī)發(fā)送無(wú)線數(shù)字信息，所述無(wú)線數(shù)字信息包括代表光伏電池所在區(qū)與行列的地址、光伏電池狀態(tài)信息，以及防雷模塊狀態(tài)信息。本實(shí)施例的控制流程如下：(1)上電后，由微控制器模塊初始化各個(gè)模塊；(2)初始化后，通過設(shè)置面板光伏電池地址信息——地址信息包含三部分，分別為光伏電池陣列區(qū)域、所在行、所在列組成，光伏電池正常工作參數(shù)，防雷模塊失效閥值。(3)微控制器模塊接收光伏電池檢測(cè)模塊輸出的電流、電壓參數(shù)，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字量與預(yù)存參數(shù)作比較，確認(rèn)光伏電池工作狀態(tài)——用1表示正常、用0表示損壞；判斷防雷檢測(cè)電路輸出脈沖電平值，確認(rèn)防雷模塊工作狀態(tài)——用0表示正常，1表示失效。(4)微控制器模塊將光伏地址信息碼、光伏電池狀態(tài)碼，以及防雷模塊狀態(tài)碼組合成無(wú)線編碼，通過無(wú)線模塊發(fā)送至監(jiān)控中心。上述優(yōu)選實(shí)施方式應(yīng)視為本申請(qǐng)方案實(shí)施方式的舉例說明，凡與本申請(qǐng)方案雷同、近似或以此為基礎(chǔ)作出的技術(shù)推演、替換、改進(jìn)等，均應(yīng)視為本專利的保護(hù)范圍。