一种光伏阵列故障诊断的方法技术

本发明专利技术公开了一种光伏阵列故障诊断的方法，光伏阵列为M×N，每串有M个电池板以及P个电压传感器，P＜M/L；当某串电压传感器测量值不在预设范围内时，判断只属于第r个电压传感器测量范围内的电池板是否发生故障，如果是，数据采集系统将故障电池板对应的编号发送至上位机；如果否，判断属于第r个和第r+1个电压传感器测量范围内的电池板是否发生故障，如果是，系统将故障电池板对应的编号发送至上位机；上位机接收并将编号显示给操作者；操作者根据编号，更换电池板；本方法通过特殊的连接方式在保证检测分辨度的基础上减少了传感器的数量，降低了故障诊断系统的成本；并且通过数据采集系统和上位机实现了对光伏阵列进行在线检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光伏阵列故障诊断
，特别涉及用于光伏阵列故障诊断的传感器连接方式以及故障诊断的方法。
技术介绍
目前，光伏阵列的故障检测方法主要有红外图像检测法、电信号检测法和基于传感器的故障诊断方法。正常工作与非正常工作的太阳能电池板之间存在一定的温差，红外图像检测法利用被测物体的温度特性进行检测。电信号检测法，例如高频信号注入法原理是往光伏电池板中注入高频信号，然后检测它的反射信号，根据反射信号的不同变化来进行光伏阵列的故障检测和定位。基于传感器的故障诊断方法以及对此作出的各种改进，在一定程度上实现在线的故障诊断与定位M。专利技术人在实现本专利技术的过程中发现现有技术中至少存在以下的缺点和不足红外图像检测法存在检测精度不高，设备费用较大，实时性较差等缺点；基于电信号的检测方法也有自身的局限性，例如高频信号注入法进行光伏阵列的故障检测和定位，但此方法不具有实时性，并且对设备要求较高，诊断的精度有限；基于传感器的故障检测方法存在所用传感器较多、检测精度比较低、检测结构在大规模光伏阵列应用中难以推广等缺点。参考文献如下王培珍，光伏阵列故障状态的识别研究，；合肥工业大学，2005 ；Takumi Takashima, Junji Yamaguchi, Kenji Otani. Experimental Studiesof FaultLocation in PV Module Strings ；Solar Energy Materials and SolarCells, 2009，vol. 93，pl079_1082 ； Ze Cheng, Dan Zhong, Baolin Li, Yanli Liu. Research on FaultDetection of PVArray Based on Data Fusion and Fuzzy Mathematics ；Power andEnergyEngineering Conference,2011。
技术实现思路
本专利技术提供了，本方法实现了较高的检测精度，可以对光伏阵列进行实时的在线检测，在大规模光伏阵列应用中推广，详见下文描述，所述方法包括以下步骤(1)光伏阵列为MXN，N为阵列的串数，每串有M个电池板，每串电池板上有P个电压传感器，其中，P < M/L，L为故障定位的分辨度；(2)数据采集系统实时采集所有所述电压传感器的测量值；(3)所述数据采集系统根据所述测量值判断每串电压传感器的测量值是否在预设范围内，如果是，执行步骤(8)；如果否，执行步骤；(4)判断只属于第r个电压传感器测量范围内的电池板是否是故障电池板，如果是，执行步骤(6)；如果否，执行步骤(5)，其中，r为每串电池板上电压传感器的编号；(5)判断属于第r个电压传感器和第r+Ι个电压传感器测量范围内的电池板是否是故障电池板，如果是，执行步骤(6)；如果否，执行步骤(8)；(6)所述数据采集系统将故障电池板对应的编号发送至上位机；(7)所述上位机接收所述编号，并将所述编号显示给操作者；所述操作者根据所述编号，更换电池板；(8)流程结束。所述电压传感器的测量值具体为第一串电压传感器的测量值分别为Vn，V12，....Vlip^, Vlp;第二串电压传感器的测量值分别为V21，V22，.... V2ip^, V2p;以此类推，第N串电压传感器的测量值分别为Vnl，Vn2, · · · · Vn(P-I)，Vnp0所述判断只属于第！·个电压传感器测量范围内的电池板是否是故障电池板具体为假设第h串第k个光伏电池板故障，Vhr < Vij,其中 0<i彡N且i乒h，0<j彡pVhs > Vij,其中 0<s<p 且 s乒r，0<i<N 且i 乒h，0<j<p所述判断属于第r个电压传感器和第r+Ι个电压传感器测量范围内的电池板是否是故障电池板具体为假设第h串第k个光伏电池板故障，Vhr < Vij 且 Vh(r+1) < Vij,其中 0 < i 彡 N 且 i 乒 h，0 < j 彡 ρVhs > Vij,其中 0<8彡？且8乒1~且8乒 r+1,0 <i彡N且i乒h，0<j彡p所述方法还包括在每串电池板上串联一个电流传感器，如果Ii < I」，其中0 < j < N且j兴i，则确定第i串电池板中有故障发生。本专利技术提供的技术方案的有益效果是本专利技术提供了，在本专利技术提供的电池板与电压传感器的结构基础上，减少了所用电压传感器的数量，降低了故障诊断系统的成本；保证了较高检测分辨度；并且通过数据采集系统和上位机实现了对光伏阵列进行实时在线检测，可以应用到大规模光伏阵列中，满足了实际应用中的多种需要。附图说明图1为本专利技术提供的通用光伏阵列的串并联(SP)结构的示意图；图2为本专利技术提供的MXN光伏阵列检测结构的示意图；图3为本专利技术提供的8X4光伏阵列检测结构的示意图；图4为本专利技术提供的。其中，图1、图2和图3中双箭头代表太阳辐照，二极管代表一个光伏电池板。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。为了实现较高的检测精度，对光伏阵列进行实时的在线检测，在大规模光伏阵列应用中推广，参见图1、图2和图3，本专利技术实施例提供了，详见下文描述在实际光伏电站应用中，为了获得较大的输出电流和输出电压，需要将光伏电池板以一定的连接方式连接起来使用。常见的连接方式有串联方式、并联方式、串并联方式、全连接方式和桥式连接方式，应用中使用的绝大多数连接方式为串并联方式。为了克服现有一些检测方法的不足，对发生故障的电池板进行快速而准确的定位，本专利技术实施例采取如下的技术方案参见图1，本专利技术实施例中的电池板连接方式为串并联连接方式，这是基于向实际光伏电站推广的考虑。而在检测结构中所使用的电压传感器内阻可认为无穷大，所以对整个光伏阵列的影响可以忽略不计。101 光伏阵列为MXN，每串有M个电池板，每串电池板上有P个电压传感器，其中，P < M/L，L为故障定位的分辨度；其中，假设故障的分辨精度可达到L个电池板，一般的检测结构，需要M/L个电压传感器。本专利技术实施例中的电压传感器的数量为P < M/L，即存在电压传感器的交叉，可节省电压传感器的数量，这个优点随着M的增大变得更加明显。第一串电压传感器的测量值分别为Vn，V12，....Vlip^, Vlp;第二串电压传感器的测量值分别为V21，V22，.... V2ip^, V2p;以此类推，第N串电压传感器的测量值分别为Vnl，Vn2,....Vn(p_D，Vnp。当某串中某个电池板发生故障时，此串电压传感器的测量值会与其它串的电压传感器的测量值发生偏差，通过对这些偏差值的大小以及正负的分析，可以判断出故障电池板的位置所在。102 数据采集系统实时采集所有电压传感器的测量值；对于图2中的MXN的检测结构，每串有ρ个电压传感器，将所有电压传感器的测量值采集到数据采集系统。由于每串电池板是并联在一起的，所以当某一串上电池板发生故障后，会造成某些电压传感器测量值降低，其他电压传感器测量值会升高。基于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程泽，刘艳莉，徐勇，张玉晖，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：