[发明专利]适用于光伏阵列的故障检测系统及方法

权利要求书

1.一种适用于光伏阵列的故障检测系统，其特征在于包括：温度传感器(2)，所述温度传感器(2)与数据采集器(7)的信号输入端连接，用于获取当前环境条件中的环境温度；光照强度传感器(1)，所述光照强度传感器(1)与数据采集器(7)的信号输入端连接，用于获取当前环境条件中的日照强度；电流传感器(4)串联在被测试光伏阵列(3)的电源输出端上，且所述电流传感器(4)的信号输出端与数据采集器(7)的信号输入端连接，所述电流传感器(4)用于获取光伏阵列(3)的输出电流值；电压传感器(5)并联在被测试光伏阵列(3)的电源输出端上，且所述电压传感器(5)的信号输出端与数据采集器(7)的信号输入端连接，所述电压传感器(5)用于获取光伏阵列(3)的输出电压值；MPPT控制器(6)与所述电压传感器(5)并连接，用于使光伏阵列接近最大功率的输出；逆变器(9)与所述光伏阵列(3)并联，用于将所述光伏阵列(3)输出的直流电逆变为交流电；所述AC部分(10)与所述逆变器(9)的电源输出端连接；所述数据采集器(7)用于将接收所述传感器的数据并将接收的数据传输给电脑(8)进行处理；所述电脑(8)，用于接收数据采集器采集的数据并运行Simulink和MATLAB软件以进行仿真和计算。

2.一种适用于光伏阵列的故障检测方法，其特征在于包括如下步骤：

S100：仿真在当前环境下光伏阵列的I-V特性，由I-V曲线得到短路电流值和开路电压以及P-V曲线峰值数，计算出光伏阵列的最大输出功率，同时记录最大输出功率时的电流值和电压值；

S200：在当前环境下测量实际光伏阵列的I-V特性，获取计算出光伏阵列的输出功率，多次测量后由I-V曲线得到光伏阵列的短路电流值和开路电压以及P-V曲线峰值数；

S300：比较仿真时的理论输出功率和实际的输出功率，通过两者的比值所在区域来判断光伏阵列所处的模式，有睡眠模式、正常工作和故障三种模式；

S400：若判断出光伏阵列出现故障则进一步判断故障种类，使用阈值的方法隔离了具有不同属性的故障；

S500：通过可拓网络模型来分别辨别两组具有相同属性的故障。

3.如权利要求2所述的适用于光伏阵列的故障检测方法，其特征在于，所述步骤S100具体包括如下步骤：

首先，获取当前环境条件中的日照强度以及环境温度；

然后，结合已知标准PV模块数据表利用Simulink软件进行建模仿真，仿真方法具体如下：

首先作出光伏电池的等效电路图，等效模型中太阳能电池相当于一个电流为I_p的恒流源；恒流源与一个二极管并联，流经二极管的电流为I_d；U和I分别表示的是光伏电池的输出电压和输出电流；

光伏电池发电的电流方程式为：

式中：I_ph是光生电流；I₀是反向饱和电流；V为输出电压；I为输出电流；R_s是等效串联电阻；R_sh是等效并联电阻；n是光伏模块串联光伏电池数量；A是理想二极管因子，K是玻尔兹曼常数；q是电子电荷；T为绝对温度；

参考使用光伏模块的标准光伏模块的数据表，通过Newton Raphson算法求解公式(1)来求解得需要的五个参数：I_ph、I₀、R_s、R_sh、A。

4.如权利要求2所述的适用于光伏阵列的故障检测方法，其特征在于，所述步骤S200具体包括如下步骤：

通过平均每秒采集60样本数据进行实时测量，计算出60样本的光伏阵列的输出功率，将其求和再平均作为这么一秒的功率；而绘制I-V曲线时则运用上所有的样本数据不再平均；然后用MATLAB处理获得P-V曲线峰值数以及短路电流值和开路电压值。