[发明专利]基于无线方式通讯的光伏极板故障危害检测设备和方法

权利要求书

1.基于无线方式通讯的光伏极板故障危害检测设备，由温度传感器(1)、太阳辐照计(2)、电压传感器(3)、电流传感器阵列(4)、CPU主板(5)、无线信号发送器(6)和故障显示器(7)构成，CPU主板(5)由无线信号接收器(8)、乘法器(9)、加法器(10)、辐射量转换器(11)、功率比较器(12)、电流比较器(13)、温度转换器(14)、故障判别器(15)、寄存器(16)和故障处理器(17)组成；其特征在于温度传感器(1)、太阳辐射计(2)和电流传感器阵列(4)的输出端分别连接无线信号发送器(6)的输入端，无线信号发送器(6)的输出端与无线信号接收器(6)连接，无线信号接收器(6)的输出端连接寄存器(16)输入端，寄存器(16)输出端分别连接辐射量功率转换器(11)、温度转换器(14)、电流比较器(13)和加法器(10)，加法器(10)和电压传感器(3)的输出端分别连接乘法器(9)输入端，辐射量功率转换器(11)、温度转换器(14)和乘法器(9)的输出端分别连接功率比较器(12)，辐射量功率转换器(11)、温度转换器(14)、比较器(12)和乘法器(9)的输出端分别连接故障判别器(15)，故障判别器(15)和电流比较器(13)的输出端分别连接故障处理器(17)输入端，故障处理器(17)输出端连接故障显示器(7)。

2.根据权利要求1所述的基于无线方式通讯的光伏极板故障危害检测设备，其特征在于电流传感器阵列(4)是由每个光伏组串输出电流的传感器组成的阵列，传感器为霍尔传感器。

3.根据权利要求1所述的基于无线方式通讯的光伏极板故障危害检测设备，其特征在于无线信号发送器(6)和无线信号接收器(8)均采用无线模块，时刻发送数据，电源引自光伏阵列，在光伏阵列停止工作时无线模块也停止工作。

4.根据权利要求1所述的基于无线方式通讯的光伏极板故障危害检测设备，其特征在于CPU主板(5)采用具有12位A/D采样精度的微控制器芯片。

5.根据权利要求1所述的基于无线方式通讯的光伏极板故障危害检测设备，其特征在于温度传感器(1)置于光伏阵列中间。

6.根据权利要求1所述的基于无线方式通讯的光伏极板故障危害检测设备，其特征在于所述太阳辐射计(2)采集垂直于光伏阵列斜面的单位面积辐射通量。

7.一种基于无线方式通讯的光伏极板故障危害检测的方法，其特征在于具体步骤如下：温度传感器(1)的温度采样值、太阳辐射计(2)的日辐射通量采样值与电流传感器阵列(4)中每个组串的输出电流值通过无线信号发送器(6)发送到CPU主板(5)的无线信号接收器(8)中，将数值寄存到寄存器(16)中；寄存器(16)中的辐射通量值传送到CPU主板(5)的辐射量功率转换器(11)；寄存器(16)中的各组串电流值经过加法器(10)计算的结果与电压传感器(3)采样的电压值同时输给乘法器(9)；寄存器(16)中的温度值传递给温度转换器(14)；辐射量功率转换器(11)、温度转换器(14)与乘法器(9)的输出值同时传递给功率比较器(12)；乘法器(9)、辐射量功率转换器(11)、温度转换器(14)、加法器(10)和功率比较器(12)的输出值同时传递给故障判别器(15)；故障判别器(15)通过温度值和单位面积辐射通量来设立故障状态表，确定参数范围，通过对瞬时值与故障状态表中上下限值进行计算，得到故障在各个故障状态区间的概率，然后选取最大值所在状态作为当前故障状态；寄存器(16)中的电流值传递到电流比较器(13)；故障判别器(15)、电流比较器(13)将结果输到故障处理器(17)中去；故障处理器(17)将结果发送到故障显示器(7)。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于根据温度值和单位面积辐射通量值设立故障状态表的方式如下：首先在初期选取所测光伏电站对应的标准样板，分别测量在不同的单位面积辐射通量和温度下的最大功率点输出功率和输出电流，列出对应的查表；然后根据温度转换器(14)和辐射量功率转换器(11)所输出的温度值和单位面积辐射通量值在表中找到当前所处的理论上最大功率点输出功率P和输出电流I；然后建立故障状态区间，对每个区间设立不同故障概率；

设j区间的故障概率为η_j，令a_j=I×(1-η_j-10%)作为电流范围的下限，b_j=a_j+1+1，其中j+1为相邻下一故障状态,b₁=I；同时，令d_j=P×(1-1.5η_j+0.5η_j²)×98%作为功率范围的上限，其中故障概率的2次式是由历史实验数据拟合得来，98%设为光伏阵列输入输出效率，c_j=d_j+1-100为功率范围下限；根据这个可以得到故障状态表，分别对应在不同故障状态下的理论输出功率和输出电流的范围，然后通过当前瞬时功率与各个故障状态中上下限值的有效计算，分别得到输出功率和输出电流在各个不同故障状态的概率，通过加权得到整体概率，归一化之后选取最大值所在故障状态区间即可。