本發(fā)明涉及光伏發(fā)電系統(tǒng)的故障診斷，尤其涉及一種具有通過檢測溫度和電壓來診斷光伏發(fā)電系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障的故障診斷裝置的光伏發(fā)電系統(tǒng)以及光伏發(fā)電系統(tǒng)的故障診斷方法。

背景技術(shù)：

因使用過多的化石燃料，溫室效應(yīng)成了嚴(yán)重的問題，作為對此的應(yīng)對措施，替代能源的開發(fā)正在積極地進(jìn)行。這些替代能源中具有代表性的例子有：風(fēng)力發(fā)電、波力發(fā)電、太陽能發(fā)電。

其中，由于近年來可再生能源的普及政策以及太陽能電池單元價格的下降等影響，利用太陽能發(fā)電確保其競爭力并持續(xù)的擴(kuò)大普及。圖1示出韓國公開專利第10-2000-0002864號中公開的利用太陽能的發(fā)電系統(tǒng)的一個例子。如圖1所示，由多個太陽能電池單元(a1、…、e1、…)組成的太陽能電池組件(a、…、c、d、e)分別具有通信裝置4，且遠(yuǎn)程中央服務(wù)器5利用所述通信裝置4對太陽能電池組件進(jìn)行控制、管理及監(jiān)視。

但是，太陽能電池組件的故障(短路，斷線等)難以通過肉眼確認(rèn)，且系統(tǒng)初期幾乎不會發(fā)生故障。并且，雖然在逆變器一端按不同的字符串監(jiān)控電壓、電流、功率，但是在一些電池單元不工作時旁路二極管工作，故不容易判斷系統(tǒng)是否發(fā)生故障。

并且，當(dāng)逆變器或者旁路二極管發(fā)生故障時，由于出現(xiàn)與太陽能電池組件的故障相似的現(xiàn)象，尤其難以捕獲，并且，因逆變器或者旁路二極管發(fā)生故障引起的太陽能電池組件的二次溫度上升導(dǎo)致的烈火可能會帶來更大的損失。因此，需要還可以診斷逆變器和旁路二極管是否發(fā)生故障的裝置。

圖2是韓國授權(quán)專利公報第10-0919065號中公開的用于診斷太陽能電池組件的故障的技術(shù)。圖2中的光伏發(fā)電裝置50包括配置有多個電池組件10的電池組件組20，以及與電池組件組20進(jìn)行通信的運算部30。電池組件10內(nèi)部包括太陽能電池單元陳列、通信部、電壓監(jiān)視部、控制部、電源部以及充電部。電池組件10通過通信部與相鄰的電池組件10進(jìn)行通信，當(dāng)相鄰的電池組件10發(fā)生故障時，跳過故障的電池組件10給下一個電池組件同時傳輸自身的工作狀態(tài)和已發(fā)生故障的電池組件的工作狀態(tài)，并依次執(zhí)行。在光伏發(fā)電裝置50中，由充電部的電源驅(qū)動的電壓檢測部檢測從太陽能電池單元陣列產(chǎn)生的電能電壓，檢測的電壓超出規(guī)定的基準(zhǔn)值范圍時判斷為故障，并給相鄰的電池組件10傳輸故障信號，被傳輸?shù)男盘杺鬏斨吝\算部30，無需單獨的手動操作確認(rèn)過程，也能夠容易確認(rèn)發(fā)生故障的電池組件。

但是，如圖2所示，對各電池組件分別檢測電壓、電流等時，容易判斷是否發(fā)生故障，但存在初期投資費用過高的問題。因此，在消費者的立場上，具有這種故障診斷功能的光伏發(fā)電系統(tǒng)并不是優(yōu)先選擇，這使得出現(xiàn)可行性及替代能源生產(chǎn)效率低下的問題。

并且，韓國授權(quán)專利公報第10-0970280號中公開了一種光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，其在太陽能電池組件設(shè)置了跟蹤檢測部、功率輸出量檢測部、溫度檢測部、本地控制部以及通信部，從而能夠在溫度檢測部檢測出的溫度超出預(yù)先設(shè)定的范圍時，判斷為跟蹤錯誤等。但是，韓國授權(quán)專利公報第10-0970280號中的利用溫度檢測部的基于溫度檢測的故障診斷是檢測跟蹤錯誤等，因此無法檢測太陽能電池單元自身的損壞等引起的故障，如圖2所示，太陽能電池單元自身的故障診斷是通過檢測電壓或者電流完成，因此依舊出現(xiàn)圖2中公開的技術(shù)問題。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

1.韓國公開專利公報第10-2000-0002864號(公開日期：2000年1月15日)

2.韓國授權(quán)專利公報第10-0919065號(授權(quán)日期：2009年9月18日)

韓國授權(quán)專利公報第10-0970280號(授權(quán)日期：2010年7月7日)

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題而提出的本發(fā)明的目的在于，檢測出光伏發(fā)電系統(tǒng)中通過肉眼難以判斷的太陽能電池組件、逆變器、旁路二極管等的故障。

(二)技術(shù)方案

為解決上述目的而提出的本發(fā)明的光伏發(fā)電系統(tǒng)的故障診斷裝置包括：太陽能電池組件，由多個太陽能電池單元以格子狀布置形成；接線盒，與所述太陽能電池組件連接，以便輸出從所述太陽能電池組件產(chǎn)生的電源；逆變器，將由所述太陽能電池組件產(chǎn)生的直流電源轉(zhuǎn)換成負(fù)載所需的交流電源；服務(wù)器通信部，與所述太陽能電池組件進(jìn)行通信，其特征在于，包括：溫度傳感器部，檢測所述接線盒內(nèi)部溫度和所述太陽能電池組件表面溫度；電壓檢測傳感器，設(shè)置在所述接線盒；以及運算部，對所述溫度傳感器部的檢測值和電壓檢測傳感器的檢測值進(jìn)行比較運算，從而判斷所述太陽能電池組件或者接線盒內(nèi)部或者逆變器中的哪一個部分發(fā)生了故障。

并且，本發(fā)明作為具備故障診斷裝置的光伏發(fā)電系統(tǒng)的故障診斷方法，其另一個特征在于，包括：基準(zhǔn)溫度檢測步驟，在正常狀態(tài)下的規(guī)定時間內(nèi)進(jìn)行光伏發(fā)電的每一個太陽能電池組件的溫度變化利用所述表面溫度傳感器檢測，并作為基準(zhǔn)溫度變化進(jìn)行存儲；故障范圍設(shè)定步驟，對于處于誤操作狀態(tài)的太陽能電池組件，檢測所述規(guī)定時間內(nèi)太陽能電池組件的溫度變化，并將與同一時間段內(nèi)的基準(zhǔn)溫度變化的差異設(shè)定為故障范圍；工作溫度檢測步驟，所述每一個表面溫度傳感器檢測所述規(guī)定時間內(nèi)分別進(jìn)行光伏發(fā)電的太陽能電池組件的溫度變化并作為工作溫度變化進(jìn)行傳輸；以及故障診斷步驟，在同一時間段內(nèi)的所述基準(zhǔn)溫度變化和所述工作溫度變化之差超出所述故障范圍時，所述運算部判斷為故障。

并且，本發(fā)明作為具備故障診斷裝置的光伏發(fā)電系統(tǒng)的故障診斷方法，其又一個特征在于，包括以下步驟：監(jiān)視所述表面溫度傳感器和內(nèi)部溫度傳感器；當(dāng)所述表面溫度傳感器和內(nèi)部溫度傳感器的檢測值分別高于正常工作狀態(tài)時的值，檢查電壓檢測傳感器的檢測值；當(dāng)在檢查所述電壓檢測傳感器的檢測值的步驟中檢測出的電壓高于正常狀態(tài)下的電壓時，通過比較所述檢測出的電壓和所述太陽能電池陣列的開路電壓值，以判斷逆變器是否發(fā)生故障；以及當(dāng)在檢查所述電壓檢測傳感器的檢測值的步驟中檢測出的電壓低于正常狀態(tài)下的電壓時，檢查由所述內(nèi)部溫度傳感器檢測的溫度值，以判斷太陽能電池組件或者旁路二極管中的某一個是否發(fā)生故障，所述判斷逆變器是否發(fā)生故障的步驟和所述判斷太陽能電池組件或者旁路二極管中某一個是否發(fā)生故障的步驟沒有時間上的先后關(guān)系。

(三)有益效果

根據(jù)本發(fā)明，由于接線盒內(nèi)部設(shè)置有溫度傳感器和電壓傳感器，初期的設(shè)備投資費用低、能容易判斷出通過肉眼難以判斷的太陽能電池組件的故障、且能檢測出難以檢測的逆變器和旁路二極管的故障。因此，能顯著減少光伏發(fā)電系統(tǒng)的運作及維護(hù)所需的費用、時間、努力，并且，可顯著提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的耐久性。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)1中公開的光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是表示現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)2中公開的太陽能電池組件的故障診斷技術(shù)的圖。

圖3是具有故障診斷裝置的光伏發(fā)電系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)圖。

圖4是表示圖3中的接線盒120的圖。

圖5a是表示基于本發(fā)明的光伏發(fā)電系統(tǒng)的故障診斷方法的第一個實施例的流程圖。

圖5b是表示基于本發(fā)明的光伏發(fā)電系統(tǒng)的故障診斷方法的第二個實施例的流程圖。

圖6是表示基準(zhǔn)溫度變化A和開路時以及短路時的故障判斷范圍B、C的太陽能電池組件的溫度變化曲線圖。

圖7是表示基于出現(xiàn)故障的旁路二極管數(shù)量的電壓電流特性的圖表。

圖8是表示基于旁路二極管的故障引起的電流變化的溫度特性的曲線圖。

具體實施方式

下面，參照附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。在本發(fā)明的實施例中提出的特定結(jié)構(gòu)及功能性說明僅僅是為了說明基于本發(fā)明的概念的實施例而示例的，基于本發(fā)明概念的實施例可以以多種形式實施。并且，不能解釋為本發(fā)明限定于本說明書中說明的實施例，而應(yīng)理解為包括本發(fā)明的技術(shù)思想及技術(shù)范圍所包含的所有的變更物、等同物以及替代物。

本發(fā)明大體分為具有故障診斷裝置的光伏發(fā)電系統(tǒng)和所述光伏發(fā)電系統(tǒng)的故障診斷方法。并且，光伏發(fā)電系統(tǒng)的故障診斷方法分為，如圖5a所示的太陽能電池組件的故障診斷過程相關(guān)的第一實施例和如圖5b所示的不僅包括太陽能電池組件而且還包括逆變器和旁路二極管的太陽能發(fā)電系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)的故障識別方法相關(guān)的第二實施例。下面按順序首先說明具有故障診斷裝置的光伏發(fā)電系統(tǒng)，然后對光伏發(fā)電系統(tǒng)的故障診斷方法的兩個實施例依次進(jìn)行說明。

本發(fā)明的具有故障診斷裝置的光伏發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能電池組件、接線盒、逆變器、溫度傳感器部、電壓檢測傳感器以及運算部。太陽能電池組件由多個太陽能電池板以格子狀布置形成，所述太陽能電池板由太陽能電池單元以電連接的形式排列而形成。

太陽能電池組件110具有多個太陽能電池板111以格子狀布置的結(jié)構(gòu)，所述太陽能電池板具有太陽能電池單元排列而形成的太陽能電池單元陣列部。具有上述結(jié)構(gòu)的太陽能電池組件110內(nèi)部包括：用于控制單個太陽能電池組件110的控制部；在具有太陽追蹤功能的情況下，用于變更太陽能電池組件110方向的驅(qū)動模塊；以及向電源充電的充電電池；用于向外部供給產(chǎn)生的電功率的電源部等。

并且，所述太陽能電池單元陣列部的每個太陽能電池單元以格子狀布置，并按列電連接。并且，每個太陽能電池單元陣列部可以層疊形成，以便提高發(fā)電效率。如上所述，太陽能電池單元排列且電連接后，利用貼片機(jī)進(jìn)行貼片處理，從而制備每一個太陽能電池板111。

所述電源部接收從每一個太陽能電池板111產(chǎn)生的電源后，執(zhí)行波形轉(zhuǎn)換、紋波消除、整流、直流轉(zhuǎn)換等轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定電源的電源處理并進(jìn)行穩(wěn)定，然后將電源輸出至向充電電池或者外部供給電功率的電源控制部。

如圖3中的太陽能電池板110的圖所示，具有上述結(jié)構(gòu)的太陽能電池板111在每個太陽能電池板111上分別賦予如1、2、3、4、5、…的序列號或者其他連續(xù)的符號等標(biāo)識符，以便識別每個太陽能電池板111。并且，如圖3的顯示部160所示，由具有上述結(jié)構(gòu)的太陽能電池板111組成的每個太陽能電池組件110也可在每一個太陽能電池組件110上分別賦予標(biāo)識符，以便識別每個太陽能電池組件110。

并且，當(dāng)溫度檢測部120安裝在每一個太陽能電池組110時，分別賦予如1、2、3、4、5、…的序列號或者其他連續(xù)的符號等標(biāo)識符，以便識別對應(yīng)于每一個太陽能電池組件110的溫度檢測部。所述標(biāo)識符被賦予在用于控制所有太陽能電池組件110的控制部(未示出)的非易失性存儲器內(nèi)或者附加于每一個太陽能電池板111的太陽能電池組件的標(biāo)識符中而被存儲。

接線盒是內(nèi)部設(shè)置有連接至太陽能電池組件的端子的盒子，以便輸出從太陽能電池組件中產(chǎn)生的電源。如圖4所示，接線盒120具體包括：一個以上的母線122，其一端連接有太陽能電池組件的電池單元串；連接端子部120P，與母線122的另一端連接；輸出電源線部123，與連接端子部120P連接而輸出由太陽能電池組件110產(chǎn)生的電功率；旁路二極管部124，由連接母線122的旁路二極管124組成；箱體部C，內(nèi)置有連接端子部120P和旁路二極管124；溫度傳感器部125，太陽能電池組件110工作中，按規(guī)定的周期檢測所述箱體部C內(nèi)部的工作溫度；以及接線盒通信部126，將溫度傳感器125檢測的工作溫度轉(zhuǎn)換成溫度檢測信號后，輸出至外部故障診斷部。

逆變器30是將太陽能電池組件110中產(chǎn)生的直流電源轉(zhuǎn)換成負(fù)載所需的交流電源的裝置，以連接多個太陽能電池組件110的形式排列而形成的每一個太陽能電池陣列10可分別設(shè)置有一個逆變器或者多個太陽能電池陣列10連接在一個逆變器30。補(bǔ)充說明一下，將要后述的光伏發(fā)電系統(tǒng)的故障診斷方法的第二個實施例中，一個太陽能電池陣列10連接有一個逆變器30。

溫度傳感器部125是檢測接線盒120內(nèi)部溫度和太陽能電池組件110表面溫度的裝置。參照圖4，溫度傳感器部125具體包括：表面溫度傳感器125b，其設(shè)置于接線盒120內(nèi)部并檢測太陽能電池組件110的表面溫度；內(nèi)部溫度傳感器125a，同樣設(shè)置于接線盒120內(nèi)部并檢測接線盒120的內(nèi)部溫度；溫度值信號生成部(未示出)，在表面溫度傳感器125b和內(nèi)部溫度傳感器125a的溫度檢測值中附加太陽能電池組件標(biāo)識符，以生成溫度值信號；以及接線盒通信部126，將信號生成部產(chǎn)生的溫度值信號傳輸至所述故障診斷部。

接線盒通信部126將產(chǎn)生的溫度值信號傳輸至作為故障診斷部的實施例的圖3中的運算部150。此時，溫度傳感器125a、125b通過溫度傳感器線部129與接線盒通信部126連接。此時，接線盒通信部126在溫度傳感器125a、125b檢測出的太陽能電池組件的表面溫度值和接線盒內(nèi)部的溫度值中附加連接有接線盒120的太陽能電池組件110的標(biāo)識符，從而生成溫度值信號后，通過有線或者無線方式將其傳輸至運算部150。即，溫度傳感器125a、125b可以是將溫度值信號以有線的方式傳輸至運算部150的熱電偶或者利用無線方式的紫蜂(Zigbee)經(jīng)過路由器部130傳輸至運算部150的無線恒溫器等。溫度傳感器125a、125b可采用通過光譜分析的溫度檢測傳感器、熱電式傳感器等。

接線盒通信部126通過驅(qū)動電線部128接收從太陽能電池組件110產(chǎn)生的電能。因此，接線盒通信部126包括：電功率轉(zhuǎn)換部，將太陽能電池組件110產(chǎn)生的不穩(wěn)定直流電源穩(wěn)定成穩(wěn)定的直流電源后，轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)碾妷翰⒐┙o；通信部，內(nèi)置有傳輸溫度值信號的通信協(xié)議；以及通信板，具有能夠與外界進(jìn)行無線通信的天線127。

并且，包括具有所述結(jié)構(gòu)的溫度傳感器125a、125b和接線盒通信部126的溫度傳感器部125可拆卸地單獨設(shè)置在接線盒120的內(nèi)部。當(dāng)溫度傳感器部125可拆卸地設(shè)置在接線盒120時，被容易安裝在已設(shè)置的太陽能電池組件上，從而容易向不具有故障診斷功能的太陽能電池組件賦予故障診斷功能。

具有所述結(jié)構(gòu)的溫度傳感器125引起的太陽能電池組件110的溫度變化信息的生成，可以以規(guī)定時間為周期反復(fù)執(zhí)行，或者為減少用于傳送溫度變化信息的功耗，一天檢測一次并傳輸至運算部，以使接線盒通信部126以睡眠模式(sleep mode)工作，但優(yōu)選地，一天當(dāng)中日照射量最多時，檢測太陽能電池組件110的表面溫度及接線盒120內(nèi)部溫度并傳輸后以睡眠模式工作，從而能夠減少功耗、費用以及進(jìn)行準(zhǔn)確的故障診斷。

接線盒通信部126一般采用RF通信、藍(lán)牙等多種無線廣域網(wǎng)或者近場通信方式，但進(jìn)行利用串聯(lián)或者并聯(lián)通信信道的有線通信，將在溫度傳感器部125中檢測的包括太陽能電池組件110工作中的太陽能電池組件110的表面溫度、接線盒120內(nèi)部溫度信息和太陽能電池組件110標(biāo)識符的溫度值信號傳輸至運算部150。此時，當(dāng)接線盒通信部126無線傳輸溫度值信號時，將包含以無線檢測的溫度的溫度值信號通過無線來輸出，由路由器部130接收無線溫度值信號并傳輸至運算部150。

路由器部130通過無線信號接收接線盒120的溫度值信號后，存儲每一個太陽能電池組件110或者太陽能電池板111的標(biāo)識符，以便能夠確認(rèn)發(fā)信處，并將接收的每一個溫度值信號通過運算部通信部140傳輸至運算部150。其中，在具有多個運算部150的情況下，將每一個太陽能電池組件110和管理對應(yīng)的太陽能電池組件的運算部150進(jìn)行連接。為此，路由器部130具有每一個太陽能電池組件110的標(biāo)識符表和運算部150的地址表。

作為故障診斷部通信部的實施例的運算部通信部140一般為RF通信、藍(lán)牙等多種無線廣域網(wǎng)或者近場通信方式，但也能進(jìn)行利用串聯(lián)或者并聯(lián)的通信通道的有線通信。

運算部150接收從接線盒120傳輸?shù)臏囟戎敌盘柡?，將溫度值信號與已設(shè)定的基準(zhǔn)溫度變化或者故障判斷范圍進(jìn)行比較，判斷每一個太陽能電池組件110是否發(fā)生故障。

具有所述結(jié)構(gòu)的太陽能電池裝置100利用太陽能電池組件110工作中的太陽能電池組件110表面溫度和接線盒120內(nèi)部溫度，進(jìn)行太陽能電池組件110的整體故障診斷或者局部故障診斷，所述太陽能電池組件表面溫度和接線盒內(nèi)部溫度通過安裝在分別安裝于每個太陽能電池組件110的接線盒120的溫度傳感器125檢測并傳輸。并且，完成的故障診斷信息將全部或者局部故障顯示在顯示部160對應(yīng)的太陽能電池組件110上。因此，本發(fā)明不需要像現(xiàn)有技術(shù)一樣具備用于檢測太陽能電池組件110的電壓或者電流的裝置，而僅利用太陽能電池組件110的表面溫度和接線盒120內(nèi)部溫度信息，也能夠容易診斷太陽能電池組件110的故障。溫度變化的檢測是可按規(guī)定時間，例如按1日或者一年等規(guī)定的周期或者連續(xù)地檢測太陽能電池組件110工作中的接線盒120內(nèi)部溫度，并連續(xù)傳輸至運算部150，或者先存儲到內(nèi)部存儲器后，經(jīng)過一段時間之后將存儲的信息傳輸至運算部150。

運算部150算出太陽能電池組件150工作中規(guī)定周期內(nèi)的接線盒120內(nèi)部的溫度變化。其中，所述溫度變化可以是基準(zhǔn)溫度變化、工作溫度變化等。另一方面，所述基準(zhǔn)溫度變化是在正常的太陽能電池組件通過太陽熱進(jìn)行發(fā)電的正常工作狀態(tài)下，在規(guī)定時間內(nèi)檢測的所述太陽能電池組件的溫度變化。其中，用于算出所述基準(zhǔn)溫度變化的規(guī)定時間可以選擇為日、月或者季節(jié)中的某一個時間段。

所述故障范圍是從所述基準(zhǔn)溫度變化到在所述太陽能電池組件的故障狀態(tài)下規(guī)定時間內(nèi)檢測出的故障溫度變化的各同一時間段的檢測值的上限和下限之間的范圍。所述故障溫度變化的特征在于，在包括所述太陽能電池組件的開路或者短路狀態(tài)中的一個以上的狀態(tài)的狀態(tài)下進(jìn)行檢測。并且，所述故障狀態(tài)還包括：運算部無法接收太陽能電池組件的工作溫度變化信息時，判斷該太陽能電池組件發(fā)生故障的情況。

下面對圖5a所示的太陽能電池組件的故障診斷方法相關(guān)的第一實施例進(jìn)行說明。圖5a是表示本發(fā)明的太陽能電池裝置的太陽能電池組件故障診斷方法的處理過程的流程圖。

如圖5a所示，本發(fā)明的太陽能電池裝置的太陽能電池組件故障診斷方法包括：基準(zhǔn)溫度檢測過程，在正常狀態(tài)下的規(guī)定時間內(nèi)進(jìn)行光伏發(fā)電的每一個太陽能電池組件的溫度變化利用所述表面溫度傳感器檢測并作為基準(zhǔn)溫度變化進(jìn)行存儲；故障范圍設(shè)定過程，對于處于誤操作狀態(tài)的太陽能電池組件，檢測所述規(guī)定時間內(nèi)太陽能電池組件的溫度變化，并將與同一時間段內(nèi)的基準(zhǔn)溫度變化的差異設(shè)定為故障范圍；工作溫度檢測過程，每一個表面溫度傳感器檢測所述規(guī)定時間內(nèi)分別進(jìn)行光伏發(fā)電的太陽能電池組件的溫度變化并作為工作溫度變化進(jìn)行傳輸；以及故障診斷過程，在同一時間段內(nèi)的所述基準(zhǔn)溫度變化和所述工作溫度變化之差超出所述故障范圍時，運算部判斷為故障。

首先，溫度檢測過程S100利用溫度傳感器部檢測太陽能電池組件的表面溫度和接線盒的內(nèi)部溫度。溫度值信號傳輸過程S200將在溫度檢測過程S100中檢測出的每一個溫度值轉(zhuǎn)換為包含所述太陽能電池組件的標(biāo)識符的溫度值信號后，傳輸至故障診斷部的運算部150。

在太陽能電池組件的整體故障的診斷過程S300中，運算部150將溫度值信號中太陽能電池組件的表面溫度值進(jìn)行相互比較，以將溫度值中具有超出預(yù)先設(shè)置的范圍的其他溫度值的太陽能電池組件，判斷為整體故障。

在太陽能電池組件的局部故障的診斷過程S400中，故障診斷部運算部150將所述溫度值信號中接線盒內(nèi)部溫度值進(jìn)行相互比較，以將溫度值中具有超出預(yù)先設(shè)置的范圍的其他溫度值的太陽能電池組件，判斷為故障。此時，當(dāng)太陽能電池組件110發(fā)生故障時，旁路二極管工作。在此情況下，由于旁路二極管發(fā)出的熱，接線盒內(nèi)部溫度上升至30度以上。因此，可通過檢查接線盒內(nèi)部溫度診斷出太陽能電池組件的局部故障。

在故障顯示過程S500中，將運算部150判斷為所述全部或者局部故障的太陽能電池組件與全部或者局部故障信息一起顯示到顯示部中對應(yīng)于太陽能電池組件的太陽能電池組件區(qū)域161。

圖6是表示基準(zhǔn)溫度變化A和開路時以及短路時的故障判斷范圍B、C的太陽能電池組件的溫度變化曲線圖。圖6表示，按不同時間的正常太陽能電池組件工作中的接線盒120內(nèi)部的基準(zhǔn)溫度變化A；在作為一個誤操作狀態(tài)的開路狀態(tài)的太陽能電池組件工作中，接線盒120內(nèi)部的開路狀態(tài)的誤操作溫度變化B；在作為誤操作狀態(tài)的另一個狀態(tài)的短路狀態(tài)的太陽能電池組件工作中，接線盒120內(nèi)部的短路狀態(tài)的誤操作溫度變化C；以及每一個時間點的外部空氣溫度變化D。因此，當(dāng)利用圖6的信息時，可通過接線盒內(nèi)部溫度的檢測進(jìn)行太陽能電池組件的開路狀態(tài)、短路狀態(tài)的故障診斷。

具體地，如圖6所示，在正常狀態(tài)的太陽能電池組件工作中接線盒120內(nèi)部的基準(zhǔn)溫度變化A值、在開路或者短路狀態(tài)的太陽能電池組件工作中接線盒120內(nèi)部的誤操作溫度變化B、C值在凌晨具有幾乎相近的值，但從日出時刻起，隨著溫度的漸漸上升會有不同的值，下午1點至2點之間具有最大的差異，到了下午逐漸具有相近的值。即，計算多次檢測的基準(zhǔn)溫度變化A與開路或者短路狀態(tài)的誤操作溫度變化B、C值之間的差異，并將所獲得的值設(shè)定為故障判斷范圍。因外部空氣溫度變化D相比基準(zhǔn)溫度變化A和開路或者短路狀態(tài)時誤操作溫度變化B、C其變化幅度較小，因此當(dāng)通過太陽能電池組件110背面的溫度檢測來診斷太陽能電池組件的故障時，外部空氣溫度的影響非常小。

所述圖6的數(shù)據(jù)是利用接線盒120的內(nèi)部溫度變化，能夠?qū)μ柲茈姵亟M件進(jìn)行多種診斷。

在大型光伏發(fā)電園區(qū)，現(xiàn)有技術(shù)中采用檢測電壓、電流等后進(jìn)行分析的方法來對每一個太陽能電池組件110的狀態(tài)進(jìn)行判斷，此前也對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行過說明，上述方法存在初期設(shè)備投資金額過高的問題和根據(jù)電壓范圍增加其他產(chǎn)品而導(dǎo)致檢測準(zhǔn)確度降低的問題。

在現(xiàn)有技術(shù)中，在大型發(fā)電園區(qū)當(dāng)太陽能電池(約250W，35V-模塊1期)在工作中發(fā)生斷線或者短路等情況時，要想通過設(shè)置在太陽能電池組件的旁路二極管的工作來發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障，兩個因素(太陽能電池單元、旁路二極管等)出現(xiàn)故障時才能夠在逆變器端檢測到故障。

并且，檢測電壓電功率的設(shè)備以1字符(string)為單位設(shè)置。因為設(shè)置在個別模塊時的初期投資費用很高。檢測電壓時，由于特定的模塊電壓有很多種，很難實現(xiàn)相同的電壓檢測。但是，如本發(fā)明，基于溫度檢測的故障檢測，初期預(yù)設(shè)定時可設(shè)定故障判斷范圍且裝載有溫度傳感器和紫蜂等無線通信模塊，因此與現(xiàn)有技術(shù)相比，其費用降低，因此能確保相對于維護(hù)費用的價格競爭力。

并且，為減少待機(jī)功率，溫度傳感器部安裝有睡眠模式，以便一日一次傳輸數(shù)據(jù)，從而能夠減少工作功率。并且，睡眠模式可根據(jù)設(shè)定者的不同而被變更。在本發(fā)明中，利用太陽能電池的溫度為-20～150℃的傳感器，可構(gòu)成低廉的測定系統(tǒng)。

另外，現(xiàn)有的太陽能電池不合格判斷還可通過用于檢測溫度的紅外線檢測儀、肉眼檢查等來第一次確認(rèn)后取出產(chǎn)品，并通過I-V波形記錄儀第二次確認(rèn)有無故障。此類確認(rèn)程序中，可利用太陽能電池板標(biāo)識符、太陽能電池組件標(biāo)識符以及有無通信和異常溫度變化來判斷太陽能電池組件的整體或者局部故障，并在獨立的維護(hù)管理上提高了高效率性。

在根據(jù)本發(fā)明的光伏發(fā)電系統(tǒng)故障診斷方法的第一個實施例的說明中，以故障診斷部運算部150為例進(jìn)行了說明，但故障診斷部也可以由用于診斷遠(yuǎn)距離的太陽能電池組件的故障的測定儀器等組成。

接著，對圖5b中示出的本發(fā)明的光伏發(fā)電系統(tǒng)故障診斷方法的第二個實施例進(jìn)行說明。如圖5b所示，光伏發(fā)電系統(tǒng)故障診斷方法的第二個實施例包括以下步驟：監(jiān)視表面溫度傳感器和內(nèi)部溫度傳感器(I)；表面溫度傳感器和內(nèi)部溫度傳感器的檢測值均高于正常工作狀態(tài)時的值，檢查電壓檢測傳感器的檢測值(II)；當(dāng)在檢查電壓檢測傳感器的檢測值的步驟(II)中檢測的電壓高于正常狀態(tài)下的電壓時，通過檢查所述已檢測電壓和太陽能電池，判斷太陽能電池組件或者旁路二極管124中某一個是否發(fā)生故障(IV)。

其中，通過比較太陽能電池陳列10的開路電壓值判斷逆變器30是否發(fā)生故障的步驟(III)和判斷太陽能電池組件110或者旁路二極管124中某一個是否發(fā)生故障的步驟(IV)是兩個相互不同的情況，所以并非存在時間上的先后關(guān)系。

在本發(fā)明的光伏發(fā)電系統(tǒng)故障診斷方法中，由于除了表面溫度傳感器125b和內(nèi)部溫度傳感器125a以外，接線盒內(nèi)還內(nèi)置有電壓檢測傳感器125c，因此無需用肉眼直接確認(rèn)也能判斷逆變器和旁路二極管是否發(fā)生故障。

如圖7所示，在本發(fā)明中，每一個太陽能電池陣列10分別連接有一個逆變器30，因此可通過對太陽能電池陣列10正常工作時的電壓和開路電壓進(jìn)行比較，判斷逆變器30是否發(fā)生故障。逆變器30或旁路二極管的故障類似太陽能電池組件110的故障，會引起太陽能電池組件110的表面發(fā)熱。并且，與太陽能電池組件110的故障類似地，逆變器30或者旁路二極管的故障也使接線盒120內(nèi)部的溫度上升。因此，當(dāng)表面溫度傳感器125b和內(nèi)部溫度傳感器125a的檢測值上升時，有可能是太陽能電池110組件的故障，也有可能是逆變器30或者旁路二極管124的故障。

二極管使正向電流通過，但阻止逆向電流流通，因此，將二極管并聯(lián)到太陽能電池組件時，即使在由陰影、積雪等引起的不良狀況或者由其他各種低輸出現(xiàn)象，夜間或陰天引起的輸出低下的狀況下，也防止蓄電池所具有的電功率逆流。當(dāng)這種旁路二極管124發(fā)生故障時，其他太陽能電池產(chǎn)生的電流流向出現(xiàn)問題的太陽能電池，由此出現(xiàn)其他太陽能電池也發(fā)生故障的狀況。因此，也需要一直監(jiān)視旁路二極管124是否發(fā)生故障。

并且，也要保護(hù)將太陽能電池組件110中產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成負(fù)載所需的交流電的逆變器30。通過比較太陽能電池陣列的開路電壓值來判斷逆變器30是否發(fā)生故障的步驟還可以包括，檢測的電壓值為太陽能電池陣列10的開路電壓值時，首先檢查逆變器30是否發(fā)生故障的步驟。太陽能電池組件110的電壓隨著日照射量而發(fā)生變化，但是，當(dāng)逆變器30停止時，太陽能電池組件110的電壓變?yōu)殚_路電壓，變得比正常工作中的電壓高。因此，當(dāng)表面溫度傳感器125b和內(nèi)部溫度傳感器125a的數(shù)值增加時，電壓檢測傳感器125c的數(shù)值上升時，如圖5b所述，可推測逆變器30停止工作。此時，表面溫度傳感器125b和內(nèi)部溫度傳感器125a的數(shù)值增加是太陽能電池組件110變?yōu)殚_路電路的結(jié)果。其中，通過比較太陽能電池陣列10的開路電壓的值來判斷逆變器30是否發(fā)生故障的步驟(III)還可以包括以下步驟，即，當(dāng)電壓檢測傳感器125c檢測的電壓值與太陽能電池陣列10的開路電壓值具有規(guī)定范圍以上的差異時，通過檢查日照射量，當(dāng)為最高照射量時，流過與短路電流相同的電流且溫度急劇上升時，同時檢查逆變器30和旁路二極管124中的局部是否發(fā)生故障。

在逆變器30發(fā)生故障的狀態(tài)下旁路二極管124也發(fā)生故障時，由于電流在開路狀態(tài)下流向旁路二極管124，因此在最高日照射量時電流旁路二極管124通過相當(dāng)于短路電流量的電流。此時溫度急劇上升，此時電壓檢測傳感器125c的電壓檢測值是(整體電壓)/(故障的二極管數(shù)量)。此時的電流和電壓的關(guān)系圖表如圖8所示。但是，當(dāng)日照射量少時，不會出現(xiàn)溫度的急劇變化。因此，通過電壓檢測傳感器125c檢測的電壓值與太陽能電池陣列10的開路電壓值有規(guī)定范圍以上的差異時的所述規(guī)定范圍是指，旁路二極管124發(fā)生故障時，下降的電壓與開路電壓之差超出誤差范圍而能夠認(rèn)定旁路二極管124發(fā)生故障的程度的范圍。另一方面，所述故障范圍是指，從在所述基準(zhǔn)溫度變化到在太陽能電池組件110或旁路二極管124的故障狀態(tài)下規(guī)定時間內(nèi)檢測出的故障溫度變化的各同一時間段的檢測值的上限和下限之間的范圍。

判斷太陽能電池組件110或者旁路二極管124中的某一個是否發(fā)生故障的步驟(IV)是指如下步驟，當(dāng)內(nèi)部溫度傳感器125a的檢測值低于所述故障范圍時，檢查旁路二極管124是否發(fā)生故障，當(dāng)內(nèi)部溫度傳感器125a的檢測值在故障范圍以內(nèi)時，檢查太陽能電池組件110是否發(fā)生故障。即，當(dāng)所述II步驟的電壓檢測結(jié)果低于正常工作時的電壓時，首先可判斷不是逆變器30的故障，有可能是太陽能電池組件110或者旁路二極管124的故障。此時，內(nèi)部溫度傳感器125a的檢測值在太陽能電池組件110發(fā)生故障時的檢測值范圍的故障范圍內(nèi)時，可推測太陽能電池組件110發(fā)生故障。相反，其中內(nèi)部溫度傳感器125a的檢測值為低于太陽能電池組件110發(fā)生故障時的檢測值范圍的故障范圍時的溫度時，可推測旁路二極管124發(fā)生故障。其原因是，在短路電流基準(zhǔn)(約8A)上，與太陽能電池組件110因陰影、積雪或者污染而輸出降低時的接線盒120內(nèi)部溫度相比，旁路二極管124故障時的接線盒120內(nèi)部溫度低于10度以上。當(dāng)然在此情況下，確認(rèn)太陽能電池組件110是否異常時，能夠?qū)崿F(xiàn)更加徹底的管理。

以上說明的本發(fā)明并不限定于上述實施例及附圖，在不超出本發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，可進(jìn)行各種置換、變型以及變更，對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。

附圖說明標(biāo)記

10:太陽能電池陣列 11:太陽能電池組件

20:DC接線板 30:逆變器

100:太陽能電池裝置 110:太陽能電池組件

120:接線盒 120P:連接端子部

C:箱體部 122:母線部

123:輸出電源線部 124:旁路二極管部

125：溫度傳感器部 125a:內(nèi)部溫度傳感器

125b:表面溫度傳感器 125c:電壓檢測傳感器

126:接線盒通信部 127:天線

128:驅(qū)動電源線部 129:溫度傳感器線部

130:路由器部 140：運算部通信部

150:運算部 160:顯示部

161:太陽能電池組件區(qū)域