[发明专利]适用于光伏阵列的故障检测系统及方法

说明书

本发明公开了一种适用于光伏阵列的故障检测系统及方法，涉及光伏故障检测技术领域。所述方法包括如下步骤：仿真条件下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；在当前环境下测量实际光伏阵列的I‑V特性，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；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；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；通过可拓网络模型来分别辨别两组具有相同属性的故障。所述方法能够在光伏阵列发生故障时不仅能在线发现故障，并且能快速定位故障类别。

技术领域

本发明涉及光伏阵列故障检测技术领域，尤其涉及一种适用于光伏阵列的故障检测系统及方法。

背景技术

太阳能是一种重要的能源，同时为了解决日益严峻的能源短缺和环境问题，并网光伏发电技术在过去十年得到迅速的发展，在未来的十年还将持续快速的发展。光伏系统没有移动部件维护成本低，但它们长时间暴露在复杂的户外环境下，经受各种恶劣环境因素的影响，会导致产生各种故障。这些故障不仅会造成功率损失，影响发电效率，还会缩短组件的使用寿命，严重时局部的过热甚至会引发火灾，给光伏电站带来不可估量的损失。而传统的故障检测通常采用人工排查非在线的形式，故障发生时反应时间很慢。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够在光伏阵列发生故障时不仅能在线发现故障，并且能快速定位故障类别的系统和方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：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，所述温度传感器与数据采集器的信号输入端连接，用于获取当前环境条件中的环境温度；光照强度传感器，所述光照强度传感器与数据采集器的信号输入端连接，用于获取当前环境条件中的日照强度；电流传感器串联在被测试光伏阵列的电源输出端上，且所述电流传感器的信号输出端与数据采集器的信号输入端连接，所述电流传感器用于获取光伏阵列的输出电流值；电压传感器并联在被测试光伏阵列的电源输出端上，且所述电压传感器的信号输出端与数据采集器的信号输入端连接，所述电压传感器用于获取光伏阵列的输出电压值；MPPT控制器与所述电压传感器并连接，用于使光伏阵列接近最大功率的输出；逆变器与所述光伏阵列并联，用于将所述光伏阵列输出的直流电逆变为交流电；所述AC部分与所述逆变器的电源输出端连接；所述数据采集器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进行处理；所述电脑，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。

本发明还公开了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。

进一步的技术方案在于，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：