[发明专利]一种具有最大功率的光伏电站故障检测装置

说明书

一种具有最大功率的光伏电站故障检测装置，属于太阳能光伏发电技术领域,采用包括光伏阵列、采样模块、CPU模块、PWM驱动模块、Boost升压模块、输出模块、以及负载/逆变器模块的实现系统；方法包括：采样模块采集当前光伏阵列的输出电流和输出电压值，CPU模块以及PWM驱动模块计算最大功率点电压值，并且控制Boost升压模块，使系统输出功率达到最大；CPU模块检测系统是否出现故障，并且将结果送入输出模块。本发明采用复杂的非线性伏安特性方程、电池板在标准状态下的参数值、两次采集电压和电流值等实现方法，结合二分法进行数值计算，从而得出当前的短路电流、开路电压、温度以及最大功率点的电压和电流值；通过计算出的串联电阻、温度、短路电流、开路电压以及最大功率点的电压值，判断是否出现故障以及故障类型。

技术领域

本发明属于太阳能光伏发电技术领域，具体涉及一种具有最大功率的光伏电站故障检测装置。

背景技术

光伏电站使用寿命一般为25年，其安全性和可靠性的重要程度远大于其经济性。随着光伏电站的规模越来越大，由几十至上百MW级，光伏电站经常会发生各种灾害及故障，如何确保光伏电站的安全运行，在第一时间自动发现并排除火灾隐患，实现自动识别事故风险，防止或减少火灾危害，提高系统发电效率，已成为行业当务之急。引起火灾发生的原因包括：光伏热斑引起光伏组件的异常发热、光伏组件接线盒工艺问题、光伏组件内部并联防反二极管失效发热、直流段接线处氧化引起电阻增大而发热、感应雷电波形成的浪涌冲击等。

光伏系统故障是导致灾变发生的主要原因，因此需要在未料灾变发生之前排除可能发生的故障隐患，故障引起的系统各项参数指标的变化是灾变预测的依据，以便实现在灾变发生前提前预知。国内外一般采用的故障诊断方法包括：电流检测法、I-V曲线测量法、监控系统法、智能检测法、红外图像分析法、数学模型法等。从目前市场产品来看，光伏电站一般都在逆变器中自带监控系统装置，可以进行远程监控，目的是观察发电量状况；但无法发现故障隐患，只有在故障已经很严重时，才能发现系统异常，达不到预测灾变的目的。另外无人机搭载热成像仪热斑检测系统已在一些光伏电站中使用，但只能监测已经发展到严重程度的热斑，尚未实现智能化；而电流检测法、I-V曲线测量法、智能检测法目前产品应用上还很有限。无法应用的主要原因是技术还不是很成熟。

如何对光伏电站进行故障检测成为非常重要的问题，目前尚缺乏成熟有效的技术支持，因此需要结合各种方法的优缺点，采用智能优化方案，提出更有效的故障检测方法。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种具有最大功率的光伏电站故障检测装置。

本发明的技术方案是：

一种具有最大功率的光伏电站故障检测系统，包括：

光伏阵列、采样模块、CPU模块、PWM驱动模块、Boost升压模块、输出模块、以及负载/逆变器模块；所述采样模块的输入端与所述光伏阵列输出端连接，所述采样模块的输出端与所述CPU模块输入端连接，所述CPU模块输出端与所述PWM驱动模块输入端以及所述输出模块输入端连接，所述PWM驱动模块输出端与所述Boost升压模块输入端连接，所述Boost升压模块输出端与所述负载/逆变器模块输入端连接。

所述采样模块包括电压采样模块和电流采样模块，电压采样模块和电流采样模块分别与所述光伏阵列输出端连接，用于实时采集光伏阵列的输出电压和输出电流，并发送给CPU模块。

所述Boost升压模块包括MOSFET开关管，所述MOSFET开关管的输入端与所述PWM驱动模块的输出端连接。

所述CPU模块采用复杂的非线性伏安特性方程、电池板在标准状态下的参数值、两次采集电压和电流值，结合二分法进行数值计算，从而得出当前的短路电流、开路电压、温度以及最大功率点的电压和电流值；通过计算出的温度、短路电流、开路电压以及最大功率点的电压值，判断是否出现故障以及故障类型。具体包括如下步骤：