[发明专利]包含故障判别的光伏阵列电压与电流传感器的优化布设方法

权利要求书

1.一种包含故障判别的光伏阵列电压与电流传感器的优化布设方法，其特征包括以下步骤：

步骤1、假设所述光伏阵列包含J个并联的组串，任意第j个组串是由K个光伏组件串联而成的支路；j＝1,2,…,J；

将所述第j个组串中的K个光伏组件按照“连续的三个光伏组件为一组”进行划分，得到组；任意第i组内的前两个光伏组件共同布设一个电压传感器a，组内的后两个光伏组件再共同布设一电压传感器b，从而得到第j个组串中所有电压传感器采集的数据为：其中，V_ia,V_ib表示第j个组串中第i组内的电压传感器a和电压传感器b所采集的数据；

步骤2、利用式(1)计算第j个组串的电压均值

步骤3、利用式(2)计算第j组中串第i组内电压传感器a的偏差r_ia和电压传感器b的偏差r_ib：

步骤4、根据光伏组件P-V特性曲线，推导其最大功率点电压V_MPP，用于判别第j个组串的电压均值是否满足：在V_MPP±Δ％范围内，若满足，则直接执行组件电压状况判别，并获得电压状态的判别结果；否则，将2×V_MPP作为回归均值，并赋值给后返回步骤3，得到更新后的第i组内的电压传感器a的偏差和电压传感器b的偏差后，再执行分组电压状况判别，其中，Δ表示所设定的电压误差阈值，且Δ∈[5,15]；

步骤5、将所述光伏阵列中J个并联的组串按照“连续的两个组串为一组”进行划分，得到组；

任意第X组内的第一个组串u和第二个组串v上共同布设一个电流传感器，从而得到所有电流传感器采集的数据为其中，MI_X为第X组电流传感器所采集的数据；

步骤6、利用式(3)计算第X组的电流I_X：

I_X＝MI_X-MI_X-1 (3)

式(3)中，当X＝1时，令MI_X-1＝0；

步骤7、基于最大功率点电压V_MPP和辐照强度采集器获取的实时光照强度数据S，并结合光伏组件I-V特性曲线确定当前辐照度S下正常运行的光伏组件的输出电流值，记为I_MPP；再执行分组电流状况判别。

2.根据权利要求1所述的优化布设方法，其特征是，所述步骤4中的分组电压判别为：

首先设定判别精度δ，且0≤δ≤10％V_MPP，然后依次判断：

(Ⅰ)若r_ia＞δ，且r_ib＜δ，则认为第j个组串中第i组内第一个光伏组件故障，且当V_ia∈[V_MPP-δ，V_MPP+δ]时，第一个光伏组件为短路故障，否则，第一个光伏组件为遮阴热斑故障；

(Ⅱ)若r_ia＞δ，且r_ib＞δ，则认为第j个组串中第i组内第二个光伏组件故障，且当V_ia或V_ib∈[V_MPP-δ，V_MPP+δ]时，第二个光伏组件为短路故障，否则，第二个光伏组件为遮阴热斑故障；

(Ⅲ)若r_ia＜δ，且r_ib＞δ，则认为第j个组串中第i组内第三个光伏组件故障，且当V_ib∈[V_MPP-δ，V_MPP+δ]时，第三个光伏组件为短路故障，否则，第三个光伏组件为遮阴热斑故障；

(IV)否则，表明第j个组串中第i组内的光伏组件工作正常，且三个光伏组件的电压分别为0.5V_ia、0.5V_ia或0.5V_ib、0.5V_ib。

3.根据权利要求1所述的优化布设方法，其特征是，所述步骤7中的分组电流状况判别为：

(Ⅰ)若I_X∈2I_MPP±ε％，且电压传感器显示第X组电压正常，则第X组内两条支路的电流I_Xu≈I_Xv≈0.5I_X，其中，ε表示电流误差阈值，且ε∈[5,10]；

(Ⅱ)若且电压传感器显示第X组第一个组串u故障，第二个组串v正常，则第X组内v支路的电流I_Xv＝I_MPP，u支路的电流I_Xu＝I_X-I_MPP，继续判断I_Xu∈[-I_MPP×ε％,I_MPP×ε％]是否成立，若成立，则第一个组串u为断路故障，否则，第一个组串u为遮阴热斑故障；

(Ⅲ)若且电压传感器显示第X组的两个组串均存在故障，则有：

若I_X∈[-I_MPP×ε％,I_MPP×ε％]，则两个组串均为断路故障；

若I_X∈I_MPP±ε％，则第X组中有且仅有一个组串为断路故障；

否则，第X组的两个组串均为遮阴热斑故障。