[发明专利]光伏组件故障诊断工具及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏发电领域，特别是一种光伏组件故障诊断工具及方法。

背景技术

近年来，我国光伏发电获得了爆发式发展，而光伏运维技术却仍处于起步阶段。目前光伏电站普遍配只配备万用表和钳形电流表，上述两种设备不足以分析组件特性乃至进行故障诊断。另一方面，组件I-V测试仪、EL测试仪等光伏专用测试设备虽然能够全面诊断组件性能特性，然而设备价格昂贵、操作复杂，且结果分析对专业技术的要求较高，并不适用于电站的日常运维。综上所述目前缺乏一种简单高效的检测工具满足光伏电站的日常维护。

目前已建光伏电站大范围爆发的，能够大幅影响组件功率的故障包括接线盒内电池片开路、接线盒内旁路二极管损毁、电池组合失效、组件碎裂导致的大面积隐裂等。其中组件碎裂故障和通过直接观察发现，而其他故障则需要相应的测量仪器和工具加以辅助才能完成故障诊断和定位。上述问题组件其I-V特性都有别于正常组件，然而目前常用的开路电压法(万用表测开路电压)往往只能发现电池片开路引起的开路电压明显下降故障，对于各种原因引起的I-V特性畸变则无能为力(例如旁路二极管损毁)，导致大量故障组件长期存在于电站中而无法及时消缺，极大影响了电站运行效率。

发明内容

本发明针对现有光伏电站组件常见的严重故障设计出一种新型的光伏组件故障诊断工具。

该故障诊断工具通过在辐照充足的条件下向光伏组件施加适当的阻性负载，使光伏组件工作在其I-V特性曲线的下降部分，最终根据其测量结果，结合一系列判据，实现光伏组件的故障诊断。现场运维中一般按照“汇流箱中定位故障组串——组串中定位故障组件”的顺序查找故障，针对上述工作流程，本发明将测试负载分为至少三个档位，分别对应于组串、多块组件、单块组件的测量和诊断，以便电站运维人员按照组串——多块组件——单块组件逐级地缩小范围，实现故障组件快速定位，提高运行维护效率。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种光伏组件故障诊断工具，其结构包括负载模块、测试模块和数据分析处理模块，所述负载模块包括可调电阻，所述测试模块包括传感器，所述可调电阻连接测试模块，所述测试模块连接待测光伏组件，所述数据分析处理模块与传感器连接。

进一步地，所述传感器包括电压传感器和电流传感器，所述测试模块还包括测试开关；所述测试开关开启时，电压传感器检测开路电压；所述测试开关闭合时，电压传感器检测测试电压。

更进一步，所述数据分析处理模块包括数据存储器、减法器和比较器，所述传感器、减法器和比较器依次连接，所述数据存储器与减法器连接。

作为优选，还包括显示模块，所述显示模块连接比较器。

作为优选，所述可调电阻至少包括三档阻值，第一档阻值范围为30～100Ω，第二档阻值范围为100～500Ω，第三档阻值范围为500～2000Ω。

一种光伏组件故障诊断方法，其步骤为：

S1)根据待测光伏组件调整可调电阻阻值，使可调电阻工作时，待测光伏组件工作在其I-V特性曲线的下降部分；

S2)通过测试模块得到待测光伏组件的实测数据；

S3)通过数据分析处理模块将待测光伏组件的实测数据与数据存储器中的模板数据进行运算与比较；

S4)根据数据分析处理模块的运算与比较输出结果。

作为优选，所述步骤S2中的实测数据包括实测开路电压，所述步骤S1中根据实测开路电压调整可调电阻阻值。

作为优选，所述步骤S2中的实测数据包括实测开路电压、实测测试电压和实测测试电流，所述S3中的运算与比较包括：

S31)开路电压判据：(V_OC·ref-V_OC)＞5V；

S32)测试电压判据：(V_C·ref-V_C)＞5V；

S33)I-V曲线下降段斜率判据：

其中V_OC.ref、V_C.ref、I_C.ref分别为模板开路电压、模板测试电压和模板测试电流；V_OC、V_C、I_C分别为实测开路电压、实测测试电压和实测测试电流；

若符合以上任一判据要求，则步骤S4中输出故障结果。

进一步地，所述步骤S1中待测光伏组件若为串组，可调电阻阻值范围为500～2000Ω；若为多块组件，可调电阻阻值范围为100～500Ω；若为单块组件，可调电阻阻值范围为30～100Ω。