[发明专利]一种光伏阵列故障检测设备和方法

说明书

本发明公开了一种光伏阵列故障检测设备和方法，属于光伏阵列的监测领域。该设备主要部件有控制器、光照温度传感器、电压传感器、电流传感器及继电模块。将设备所采集的各类检测值传输到上位机，上位机通过故障筛选建立疑似故障一览表，选出光伏阵列中疑似故障的光伏组件，并将其从阵列切除；之后将电容并入疑似故障组件两侧，采集组件UI特性曲线上的若干工作点数据，求解组件的内部参数归一化值；将归一化值输入事先建立的集成CART分类树模型判断组件具体状态，若判定无故障则将相应组件重新接入系统，若判定有故障则按照故障指标建立故障一览表，方便工作人员进行检修。本发明具有结构简单、成本较低、诊断迅速、故障处理及时等优点。

技术领域

本发明涉及光伏阵列的监测领域，具体涉及一种光伏阵列故障检测设备和方法。

背景技术

日益凸显的能源危机和环境污染，各国都加大了可再生能源的研究与推广。光伏发电技术以其独特的发电特性取得了广泛地发展与应用。但是由于光伏阵列中的组件甚多，出现各种故障的概率很大，如不及时处理，很可能会导致引发的事故，影响整个电站的效益，造成经济损失。所以必须采取有效措施以及时发现故障，保证系统可靠稳定运行。目前，许多学者对光伏阵列的故障诊断进行了研究，提出了诸多故障诊断方案，如：中国专利(201611143683.1)提出了利用红外摄像仪的无人机捕捉阵组件的红外图像并通过分析诊断故障。但是该方法故障诊断和定位的精度主要依赖于摄像仪的精度，对于轻微故障时组件温差不大的故障难以辨别，实用性不大；中国专利(201610180786.9)设计了一种智能接线盒，通过改进路由算法结合GPRS进行监测数据的采集和无线传输，并通过设定组件运行参数的上下阈值来诊断故障。但是组件的运行受环境影响显著，不同工况下运行参数的阈值并不相同，该故障诊断方法并不实用。中国专利(201610292751.4)利用改进鱼群算法和灰色模型预测法进行故障诊断。该方法需要对阵列中的每一块光伏组件进行诊断，且诊断过程需要整个阵列离线工作，这不仅导致诊断速度较慢，还影响阵列的正常工作。同时，上述诸监测系统中对故障组件的处理依赖于人工手动，往往并不及时，再加之光伏组件固有的热斑效应，很容易导致故障点发热，从而加剧故障，甚至引发安全事故。

发明内容

针对现有光伏阵列故障监测中故障诊断方法的不实用、不精确、诊断过程中需阵列离线以及故障的处理存在较长延时的问题。本发明提出了一种结构简单、诊断迅速、故障处理及时，能够在线诊断故障并分辨故障类型的光伏阵列故障监测设备和方法。

本发明的设备所采用的技术方案是：

一种光伏阵列故障检测设备，对光伏阵列中的每一个光伏组件(20)均安装一个检测设备(7)，每个检测设备之间通过设备正接口(16)和设备负接口(17)进行电气连接，整个阵列的多个检测设备(7)通过无线链路组成ZigBee自组网(4)，检测设备(7)在通信功能上设定为终端节点(1)、路由节点(2)和协调器(3)；终端节点(1)与相邻的路由节点(2)通信，将自身所采集的数据无线传输至路由节点(2)；路由节点(2)与相邻的路由节点通信，整合自身和周围终端节点(1)所采集的数据无线传输给相邻的路由节点(2)，若距离协调器(3)足够近，则将数据无线传输给协调器(3)；协调器(3)通过总线与透传模块(5)的输入端相连；透传模块(5)的输入端和接受端通过大功率无线链路相连，透传模块的接收端通过总线与终端机(6)相连；协调器(3)负责整合整个ZigBee自组网(4)的所有数据通过透传模块(5)传输给上位机(6)；上位机(6)负责处理数据、故障检测和数据存储。

进一步，检测设备(7)包括：控制器(8)、光照温度传感器(9)、电压传感器(10)、电流传感器(11)、继电模块(12)、电容(13)、第一开关(14)、第二开关(15)、设备正接口(16)、设备负接口(17)、电源正接口(18)、电源正接口(19)；