[发明专利]一种光伏组件在线故障分级诊断系统及方法

说明书

本发明提供了一种光伏组件在线故障分级诊断系统及方法，所述分级诊断系统包括前段传感器数据采集和预处理模块、前级单片机内置诊断模块、无线发射和接收模块、后级DSP故障诊断模块以及后台计算机结果显示模块。本发明提供的诊断方法以单个光伏组件作为诊断对象，利用光伏组件故障特性不同，对光伏组件进行分级诊断，并采取相应的检测方法，即保证了对故障种类诊断完整性，又降低了故障诊断模型的复杂程度，保证诊断的准确性，确保每一个光伏组件发挥最大的电性能，同时保证整个光伏组件装置运行的安全性，因此本发明提供的光伏组件在线故障分级诊断系统及方法有利于带动光伏产业链的良性发展。

技术领域

本发明涉及光伏组件故障诊断技术领域，尤其涉及一种光伏组件在线故障分级诊断系统及方法。

背景技术

太阳电池阵列是由若干个太阳电池组件经过串、并联联接组合而成，但在实际中太阳电池阵列的实际发电量却往往大大低于理论设计要求，这是由于太阳能发电所受的制约因数相当多，其中包括单块电池组件自身特性差异、电池组件损坏、电池组件老化、外界环境温度、日照强度、风速、运行时间等均会引起光伏系统的发电量、系统效率等的变化。目前国内外对光伏发电的检测和控制只侧重于整体电池方阵的研究，只是关注光伏电站整个的输出电压、电流和功率等，因此无法实现光伏发电的真正意义上的效率最大化，发电控制自动化。

随着世界各国光伏发电装机容量的快速增长，光伏发电系统的自动监测与故障诊断近年来得到国内外越来越多的学着和相关机构的关注，多种光伏阵列监测与故障诊断方法与技术相继被提出，包括离线的和在线的。离线监测系统是在人工的参与下，通过对离线光伏阵列参数进行分析，主要有红外图像分析法、对地电容测量法、基于参数模型的故障诊断方法等。在线监测系统是指实时监测光伏阵列的参数，并实现对监测数据自动分析，主要有卫星监测法、基于工作电压窗口的故障诊断方法、时域反射分析法等。在这些方法和技术的帮助下，大大提高了电池组件的寿命，减少了光伏发电成本。

光伏电站由成千上万片光伏组件构成，它们安装在室外，受雨雪风雹、高温酷暑的危害时常出现故障，如异物飘落覆盖、组件内部引线开路、外部接线端子松脱等等，一旦发现故障就会影响发电，但这些故障组件混在成千上万片光伏组件中很难被发现。为了提高光伏组件的发电效率，亟需研究开发一种能够诊断光伏组件在线故障的系统及方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种光伏组件在线故障分级诊断系统，所述分级诊断系统包括前段传感器数据采集和预处理模块、前级单片机内置诊断模块、无线发射和接收模块、后级DSP故障诊断模块以及后台计算机结果显示模块。

其中，所述前段传感器数据采集和预处理模块主要是利用传感器和数据处理电路采集光伏电池组件产生的电流、电压、温度和光照强度外部特性数据。

其中，所述无线发射和接收模块主要是把光伏组件数据实时快速地发送给所述后级DSP故障诊断模块中DSP核心处理芯片，同时将诊断结果发送到所述后台计算机结果显示模块中后台上位计算机实时显示诊断结果。

其中，所述后台计算机结果显示模块主要是通过无线通讯设备接收来自所述前级单片机内置诊断模块中前级单片机与所述后级DSP故障诊断模块中后级DSP的诊断结果，并做到实时显示故障信息的作用。

本发明第二方面提供了一种光伏组件在线故障分级诊断方法，包括以下步骤：

步骤S1：第一级检测通过前段传感器数据采集和预处理电路采集光伏组件的电流、电压、温度和光照强度，通过将光伏组件短路和开路故障信息提取在各光伏组件上的单片机中进行初步判断，检查光伏组件是否出现短路和开路这些初级且易诊断的故障情况；若出现故障则对旁路二极管进行动作，泄掉多余的不平衡电流，保护电路；若检测正常，进入第二级检测；