专利名称：识别光伏模块盗窃和光伏模块旁路二极管失效的方法、相应的光伏副发电机接线盒、光伏 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对光伏(PV)设备的至少一个光伏(PV)模块进行盗窃识别的方 法，该光伏设备具有串联的光伏模块的至少一个并联的支路，用于提供场电压。光伏模块自 身具有多个串联的光伏电池。此外本发明还涉及一种对光伏设备中的光伏模块的至少一个旁路二极管进行失 效识别的方法，该光伏设备具有串联的光伏模块的至少一个并联的支路，用于提供场电压， 其中光伏模块各具有多个串联的光伏电池以及与之光伏电池反并联且彼此串联的多个旁
路二极管。此外本发明还涉及一种光伏设备的光伏副发电机接线盒，该光伏副发电机接线盒 具有多个电接口，用于将多个串联的光伏模块的各光伏支路线路分别与多个串联的光伏 电池连接；副发电机接口，用于连接尤其是远离地布置的中央光伏逆变器；以及电子控制 单元。除此之外本发明还涉及一种用于光伏设备的光伏逆变器，该光伏设备具有至少 一个副发电机接口，用于连接多个光伏副发电机接线盒的各个光伏副发电机线路；和/或 用于连接中间接入的光伏副发电机接线盒的各个光伏直流主线路。光伏逆变器具有用于连 接供电电网的电网接口，和用于控制光伏逆变器的中央控制单元。本发明最后还涉及一种光伏设备，其具有至少一个通常的、或者具有一种这样的 中央光伏逆变器，其具有多个这样的光伏副发电机接线盒。
背景技术：
已知的光伏设备、或者也称为太阳能场大多具有一个中央的光伏逆变器和多个串 联的光伏模块。典型地使大约10至20个光伏模块与一个支路串联，以便实现一种对于光 伏逆变器来说适宜的、大约为1000V的场电压。光伏逆变器然后将输入的直流电压转变成 单相的、优选为三相的电源电压，用于馈电输入供电电网。为了使功率损失最小化，通常在光伏设备的中心布置了光伏逆变器。光伏模块 优选成星形围绕光伏逆变器四周布置。也存在有多个光伏逆变器。在最大馈电功率大于 100KW、尤其是大于1丽的光伏设备中，存在有多个光伏副发电机接线盒，它们一方面分别 通过光伏副发电机线路连接到中央光伏逆变器上，并且另一方面连接到光伏模块的多个串 联的支路上。在这样的光伏副发电机接线盒上典型地连接了少量的光伏模块的支路、例如 八个支路。光伏副发电机接线盒为了连接多个光伏支路线路，具有多个电接口。各个光伏支 路线路的端部可以安放并固定在这些接口上。此外光伏副发电机接线盒通常具有用于连接 光伏副发电机线路的副发电机接口。对于具有馈电功率为多兆瓦(Megawatt)的特别大的光伏设备来说，还可以在多 个光伏副发电机接线盒和中央逆变器之间接入光伏发电机接线盒。由一个这种光伏发电机接线盒可以引出多个光伏副发电机接线盒。所接的光伏副发电机接线盒的数量通常在16 至20个的范围中。这样的光伏设备可以占有许多公顷的面积，其中可能分布了几百至几千 个光伏模块。由于光伏模块的单位成本高达几百欧元，则这样延伸布置的很宽广的光伏设备被 盗的风险特别高。一段时间以来随着对光伏模块的需求的日益增长，发生的盗窃数量也迅 速增加。结果是，在光伏模块被盗窃之后，一些保险企业自己取消了保险合同或者这样地提 高保险金，即保险仅仅在有限的范围中在经济上才是可行的。为了增加盗窃难度，已知的方法是将光伏设备的整个区域用栅栏包围。当探测到 在栅栏区内有活动时，声学的、光学的和机械的监测系统(如运动报警器或照相机)起到警 告作用。然而一方面这样的系统很昂贵，另一方面容易发生故障，尤其是当栅栏区内闯入动 物时。此外也已知基于指示线(Meldedraht)的监测系统，这种指示线通过有边框的光 伏模块的型钢架。然而这样的监测系统可容易识别，并可被“熟练的”盗窃者容易地操纵， 例如可跨接。另外一种已知的可能性是对称监测多个串联的光伏模块的支路电流。为此在已知 的光伏副发电机接线盒中存在有用于采集支路电流的电流测量单元。当其中任一个测得的 支路电流明显地与另一个测得的支路电流存在偏差时，则监测单元将警报激活。一种这样 的监测单元例如是SMA公司的“Sunny String Monitor”。这样的系统在白天是可靠的。不利的是，傍晚或者夜间由于缺乏值得重视的支路电流不再可能进行对称监测。 典型地也使中央光伏逆变器在馈电功率低于大约10W/m2时断开，这是因为此后光伏逆变器 的电损耗功率大多数高于仍需提供的馈电功率。然而正是在黑暗的掩护下发生更多的盗 窃。此外对于一种光伏设备的运行来说必需有一种重复昂贵的测量技术，以便连续地 校验光伏模块的质量。这通常在场测量的范畴中进行。测量的方面也是测量旁路二极管， 该旁路二极管通常在所有的光伏模块中用于保护多个光伏电池。旁路二极管反并联于光伏 电池，以阻止受损的光伏电池在有故障时或者在部分被遮光时发生烧损。在这些情况下总 的支路电流不再流过这些光伏电池，而是经过并联的旁路二极管。当然这些旁路二极管由 于老化或者由于闪电损伤可能变得高阻或者也可能低阻并因此失效。由此不再保证对光伏 模块进行保护，从而在一种故障情况下必须将光伏模块的所有支路都断开。另一方面旁路 二极管(例如在热过载时)能发生故障并失效。在这种情况下这样的光伏模块的功率，也 就是说部分场电压下降。
发明内容
因此根据前面所述的现有技术，本发明的目的是提出一种更加简单的、并且同时 更加可靠的用于对光伏模块进行盗窃识别的方法。本发明的另一个目的是提出一种更加简单、并且同时更加可靠地对光伏模块中的 旁路二极管进行失效识别的方法。此外本发明的目的是提出一种与所述方法相应的光伏副发电机接线盒。最后，本发明的目的是提出一种适合的光伏逆变器以及一种具有大量这样的光伏副发电机接线盒的光伏设备。本发明的目的，即用于对至少一个光伏模块进行盗窃识别的方法由权利要求1所 述的特征来实现，在权利要求2中说明了一种有利的方法变体。本发明的目的，即用于对至少一个旁路二极管进行失效识别的方法由权利要求3 所述的特征和权利要求4所述的特征来实现。有利的方法变体在从属权利要求5和6中加以说明。在权利要求7中说明了一种与根据权利要求1、3和4所述的方法相应的光伏副发 电机接线盒。有利的实施形式在从属权利要求8至12中被列举。在权利要求13中说明了 一种适合的光伏逆变器。在从属权利要求14中列举了光伏逆变器的一种实施形式。在权 利要求15中说明了一种光伏设备，其具有一个光伏逆变器，并具有多个这样的根据本发明 的光伏副发电机接线盒。在权利要求16中说明了一种光伏设备，其具有一个根据本发明的 光伏逆变器，并具有多个根据发明的光伏副发电机接线盒。在权利要求17中列出了光伏设 备的一种有利的实施形式。根据本发明，设置有反并联的旁路二极管，用于保护光伏电池。在非馈电运行时， 尤其是傍晚和夜间，相对于场电压来说为负的测试电压连接到至少一个光伏支路线路上， 以便设定一个通过旁路二极管的测试电流。当测试电流在预定的测试电压时或者测试电压 在预定的测试电流时变化显著，则自动地输出盗窃信号。较大的优点是测试电流或者测试电压的每一个显著的变化都是对于在各自光伏 支路线路中的人工篡改的可靠的指示。对“显著”意味着，在小于1秒的时间间隔中，测试电压对于预定不变的测试电流 突然下降。如果测试电压至少变化少数几个伏特的话，则例如就出现显著的变化。优选的 是，输入的测试电流具有大小在IOmA至IOOmA的范围中的电流强度，这就是说其具有一个 电流强度，在该电流强度时经过各自的旁路二极管的导通压降基本上不变。导通电压例如 在硅二极管中根据类型而定位于0. 7V至IV的范围中。测试电压提高到最大测量电压值或 者说开路电压值，那么尤其指出，即一个光伏支路线路被断开，例如像在盗窃光伏模块时一 样。在这种情况下盗窃信号可以包含一个指示，即光伏支路线路已经被打开。相反如果测试 电压下降了少数几个伏特，那么盗窃信号可能包含指示，即至少一个光伏模块已经被跨接。 在这种情况下缺少经过被盗窃的光伏模块的旁路二极管的导通压降。以相应的方式可以替代一种固定的预定测试电流，而应用一种固定的预定的测试 电压。在这种情况下所属的测试电流的突然中断指出了光伏支路线路的打开。相反，测试 电流的增长表示了一个或多个光伏模块的跨接，这是因为在这种情况下光伏支路线路的总 电阻变小了。根据特别的方法变体输出一个盗窃信号，如果当前采集到的测试电压对于预定的 测试电流大致下降了一个光伏模块的所有旁路二极管的导通电压值之和或者其整数的倍 数的话。在这种情况下可以有利地输出作为故障信号的一部分的可能跨接的光伏模块的准
确数量。关于对至少一个旁路二极管进行失效识别的第一方法，根据本发明在非馈电运行 时、尤其是傍晚和夜间，使相对于场电压为负的测试电压连接到串联的光伏模块的光伏线 路线路上，以便设定一个通过旁路二极管的测试电流。如果当前采集到的测试电压和此前已测得的比较电压相比较大致下降了旁路二极管的导通电压的整数倍，则自动输出一个失 效信号。由此尤其是在傍晚和夜间可以对各自的光伏支路线路中的所有旁路二极管进行 校验。优选地提出一个前一天所测量的比较电压进行比较。如果对于相同的测试电压，当 前采集到的测试电压例如与前一天相比减小大约0. 7V，那么这可靠地指出恰恰一个旁路 二极管短路了，也就是被盗了。关于对至少一个旁路二极管进行失效识别的第二方法，根据本发明，当由于至少 一个旁路二极管的开路状态替代所要设定的测试电流只可设定一个与此相比较小的剩余 电流时，才输出失效信号。这例如在施加上最大测试电压时如果只能在各自的光伏支路线 路中输入通常设定的测试电流的一部分(例如30% )，那么才是这种情况。根据一种实施形式并联地连接了多个支路线路。在各自支路中设定各自的支路测 试电流，用来识别出各个支路相关的盗窃情况或者旁路二极管的失效情况。因此可以对每 个光伏支路线路监测由旁路二极管引起的失效。根据一种特别的实施形式，在每个支路中周期性地设定各自的支路测试电流。由 此显著地简化了线路技术方面的构造。此外本发明的目的利用一种光伏副发电机接线盒得以实现，该光伏副发电机接线 盒根据本发明的设计用于将相对于场电压为负的测试电压在非馈电运行时、尤其是傍晚和 夜间，连接到光伏副发电机线路上，从而可设定一个通过光伏模块的一个或多个旁路二极 管的测试电流。光伏副发电机接线盒具有一个用于采集测试电压的电压测量单元和/或用于采 集测试电流的至少一个电流测量单元。如果测试电流和/或测试电压显著变化，则可借助 于控制单元输出一个盗窃信号。如果当前采集到的测试电压与此前已测得的比较电压相比 大致下降了旁路二极管的导通电压的整数倍的话，或者如果替代所要设定的测试电流根据 至少一个旁路二极管的开路只能设定与之相比较小的剩余电流的话，则可借助于控制单元 输出至少一个旁路二极管的一个失效信号。如果在设定预定的测试电流值时所属的测试电 压值下降了一个电压值，该电压值基本上相当于一个光伏模块的所有旁路二极管的导通电 压值之和，或者相当于它的整数倍的话，则可尤其输出盗窃警报信号。根据一种有利的实施形式，光伏副发电机接线盒各具有一个用于接通各自支路的 光伏支路线路的、可借助于控制单元进行控制的开关装置。仅仅一个用于设定在各自支路 中的各个支路测试电流的支路开关装置可每次周期性地控制用于可能地输出一个支路所 特有的盗窃信号或者失效信号。根据另外的实施形式，光伏支路线路连接到光伏副发电机接线盒的母线上。光伏 副发电机接线盒具有可借助于控制单元进行控制的断路装置，用于将光伏副发电机线路与 母线断开。此外光伏副发电机接线盒具有用于提供测试电压的测试电压源，以及具有可借 助于控制单元进行控制的开关，用于将测试电压连接到母线上。尤其的是，用于供电的测试电压源在输入端与光伏副发电机接线盒的副发电机接 口连接。由此可以实现对根据本发明的光伏副发电机接线盒通过中央光伏逆变器进行供 H1^ ο根据一种特别的实施形式，测试电压源具有可通过副发电机接口充电的储能器，
8尤其是蓄电池。在这种实施形式中特别的优点在于，即在傍晚和夜间，即使在中央光伏逆变 器的线路部分断开时，也要以对光伏模块实现不间断地监测以及对旁路二极管进行不间断 地校验。随着馈电运行的开始，也就是说典型地在以后紧接着的早晨，储能器又可以通过副 发电机接口来充电。此外本发明的目的利用一种光伏逆电器来实现，该逆变器具有用于提供辅助电压 的辅助电压源以及用于将辅助电压输入光伏副发电机线路中和/或光伏直流电主线路中 的耦合开关。由此可以有利地在断开该功率部分时，可通过光伏副发电机线路在太阳能输 电少的时候将辅助电压输入到各自根据本发明的光伏副发电机接线盒上。根据一种实施形式，辅助电压源装置提供相对于输入的场电压为负的辅助电压， 正的辅助电压或者辅助交变电压。辅助电压源优选的是网路部分，其在输入端连接到电网 上，在该电网中光伏逆变器在馈电运行时馈电输入。在输入负的辅助电压的情况下，该电压可以由各自的光伏副发电机接线盒直接应 用为测试电压，用于设定一个通过旁路二极管的测试电流，以便对盗窃进行识别和/或对 旁路二极管进行校验。辅助电压可替换地相对于场电压具有相同的符号。在这种情况下辅助电压用于对 各自光伏副发电机接线盒中的测试电压源供电。辅助电压此外可以是交变电压，在这种情况下辅助电压源优选的是变压器，其在 输入端连接到供电网上。之前所述的辅助电压在数值上小于100V，典型地小于40V。根据本发明利用光伏设备来实现该发明的目的，这种光伏设备具有至少一个根据 现有技术的中央光伏逆变器，并具有多个这样的光伏副发电机接线盒。光伏设备可替代地具有根据本发明的中央光伏逆变器，用于在功率部分断开时、 尤其是傍晚和夜间，为光伏副发电机接线盒供电。最后，根据一种有利的实施形式，光伏设备具有至少一个在至少一个中央光伏逆 变器和多个光伏副发电机接线盒之间接通的光伏发电机接线盒。
接下来根据以下附图对本发明以及本发明的有利实施形式加以详细说明。所示为图1示出了根据本发明用于识别盗窃的方法的流程图；图2示出了根据本发明用于识别至少一个旁路二极管失效的方法的流程图；图3示出了根据现有技术的光伏设备；图4示例性地示出了根据现有技术的一种串联线路，其由多个每个具有多个光伏 电池的和每个具有多个反并联的旁路二极管的光伏模块组成；图5示出了根据现有技术的光伏副发电机接线盒；图6示出了根据本发明的光伏副发电机接线盒的实例；图7示出了根据本发明的光伏逆变器的实例；图8示例性地示出了根据本发明的实施形式的一种光伏副发电机接线盒。具体实施形式图1示出了根据本发明用于识别盗窃的方法的流程图。SO表示一个起始步骤。在接着的步骤Sl中对当前的光伏设备100是否存在馈电运行进行询问。对此将当前的馈电 功率P与最小馈电功率Pmin进行比较，对于最小馈电功率来说光伏逆变器的功率部分的运 行还是经济的。如果是这样的话，分支返回到步骤Si。否则在用“TEST”表示的步骤S2中， 也就是在非馈电运行和尤其是傍晚和夜间时，将相对于场电压为负的测试电压uT连接到 至少一个光伏支路线路上，以便设定一个通过旁路二极管的测试电流iT。在接下来的步骤 S3中检验，测试电流iT在预定的测试电压uT时，或者测试电压uT在预定的测试电流iT时 是否显著变化。如果没有发现有什么变化，则分支返回到步骤S3。否则的话就自动输出一 个盗窃信号DM，尤其是如果当前采集到的测试电压uT在预定的测试电流iT时大致下降了 一个光伏模块的所有旁路二极管的导通电压值之和或者其整数倍的话。图2表示了根据本发明的用于识别至少一个旁路二极管失效的方法的流程图。步 骤TO至T2相应于根据前面所述方法中的步骤SO至S2。在接下来的步骤T3中要检验的 是，当前采集到的测试电压uT与以前已测得的比较电压uV相比是否大致下降了一个旁路 二极管的导通电压的整数倍。如果没有发现什么变化，则分支返回到步骤T3。否则的话就 自动输出一个失效信号AM。可替代地(然而作为流程图并未示出)可以设定一个通过旁路二极管的预定的测 试电流iT。如果根据至少一个旁路二极管的开路状态，代替需要设定的测试电流iT，只可 设定一个与其相比较小的剩余电流的话，则在对应的步骤T3里输出失效信号AM。测试电压 UT优选地受限于最小的电压值。如果根本没有测试电流iT，或者代替所要设定的测试电流 iT，而只有与之相比较小的剩余电流，那么这就是对于旁路二极管的失效的可靠指示。对于三种前面所描述的方法来说，在大量并联的支路中可以设定在各自支路中的 各自的支路测试电流，用于识别和支路相关的盗窃或者旁路二极管的失效，则其中优选地 周期性地在每个线路中设定各自的支路测试电流。根据本发明的方法优选地以软件程序的形式在光伏副发电机接线盒1的电子控 制单元上执行。控制单元优选的是微控制器或者处理器。图3示出了一种根据现有技术的光伏设备100。在图3的左面示出了参考标号5 表示的光伏逆变器。例如四条光伏副发电机线路4或四条光伏直流主线路4'从所示的光 伏逆变器5离开。分别描绘光伏副发电机线路4或光伏直流主线路4'的横线用标号2表 示，即是指一种优选为双芯的导线。光伏副发电机线路4或光伏直流主线路4'可分别通过 可控的断路装置52与光伏逆变器5的功率部分51断开。优选地通过中央控制单元57来 进行控制。平行于四个光伏副发电机线路4或光伏直流主线路4'分别表示了通信线路9， 用于在中央光伏逆变器5和各自在图3右半部示出的光伏副发电机接线盒1之间双向地传 输数据DAT。在图3的中部示例性地示出了光伏发电机接线盒6，其考虑到太阳能馈电功率在 输入端与三个光伏副发电机接线盒1连接，并且在输出端与中央光伏逆变器5连接。在图 3所示的实例中，为了清楚起见，示出了仅仅一个光伏副发电机接线盒1和仅仅一个光伏发 电机接线盒6。对于更小的光伏设备100来说，光伏发电机接线盒6不是必须的。在这种情 况下各自的光伏副发电机接线盒1通过光伏副发电机线路4直接与光伏逆变器5连接。如 图3进一步所示，在存在光伏发电机接线盒6时将通信线路9同样也继续分配到各自的光 伏副发电机接线盒1上。
利用参考标号25示例性地表示了调整构件，其可通过光伏副发电机接线盒1进行 控制，以便例如对应于各自的太阳光状况来跟踪光伏模块3。在光伏副发电机接线盒1中描 绘的安培表的符号表示了在光伏副发电机接线盒1中可能有电流测量单位。它们用于采集 光伏支路线路2中通向连接的光伏模块3的、单独的支路电流和/或用于采集总的母线电流。在图3的右边示例性地表示了五个串联成支路31-3n的光伏模块3。串联电路通 过第二光伏模块3的绘图偏移的布置图形地表示出来。图4示例性地示出了一个串联电路，其包括多个分别具有多个光伏电池7和分别 具有多个根据现有技术的、反并联的旁路二极管8的光伏模块3。在该实例中将三个光伏模 块3串联。在中间和右边的光伏模块3之间所画出的点表示，可能串联大量这样的光伏模 块3，例如18个光伏模块3。典型地，对光伏设备应用结构相同的、尤其是同样光伏模块类型 的以及同样数量的串联的光伏模块3，这些光伏模块则在各自的光伏副发电机接线盒1中 并联。为了退耦，各自的支路31-3n可以具有优选地在各自的光伏副发电机连线盒1中的 退耦二极管。此外每个光伏模块3例如具有10至30个旁路二极管8，这些旁路二极管分别 反并联于三个光伏电池7。在图4的左边表示了未进一步示出的端子，在这些端子上施加有 场电压uF。用il-in表示所属的支路电流，这支路电流在馈电运行时和在光伏电池7无故 障时完全地经过光伏电池7流动。只是当光伏电池7有故障，或者在被遮蔽时至少大部分 的支路电流il-in流过并联的旁路二极管8。在非馈电运行时，尤其是在傍晚和夜间，光伏 电池7具有一种更多欧姆的特征。施加在各自支路31-3n上的测试电压uT具有相对于场 电压为负的符号，这引起调整的或者已调整的测试电流基本上(尤其是差不多完全地)流 过旁路二极管8。支路电流il-in和各自测试电流的符号在此具有相同的符号。图5表示了一种根据现有技术的光伏副发电机接线盒1。所示的光伏副发电机接 线盒1例如具有四个电气接线11用于分别连接一个或者多个串联的光伏模块3的光伏支 路线路2。参考标号21表示的光伏支路线路2的正导线，参考标号22表示负导线。除此之 外，所示的光伏副发电机接线盒1具有副发电机接口 12，通过该接口可以使光伏副发电机 接线盒1连接到中央的光伏逆变器5上或者光伏发电机接线盒6上。此外光伏副发电机接线盒1还具有电子控制单元10，该电子控制单元从数据技术 上与光伏逆变器5的中央控制单元57连接用来交换数据DAT。数据DAT可以是控制数据、 诊断数据或运行数据，也或者是在支路方面被采集到的电流-或电压测量值。对此控制单 元10具有总线连接件29，在其上面可以连接通信线路9。参考标号17表示通信线路9的 一个接口。控制单元10本身优选的是微控制器或者微型计算机。此外控制单元10具有电 输出端28，在其上面可以连接调节构件、例如追踪器。通过电子控制单元10的相应程序对 电输出端28进行控制。此外控制单元10例如具有四个电流测量入口 26用于采集对应一 致的支路电流值Il-In。后者来自于各个电流测量单元14，该电流测量单元接入各自的光 伏支路线路2中，用于采集各自的支路电流i Ι-in。参考标号24表示了控制单元10的电输 入端，用于例如将开关装置、例如断路装置20的应答信号，以及在光伏副发电机连线盒1中 的其它要采集的状况，作为输入信号EIN进行采集。与此对应一致的输入数据DAT又可以 经过通信线路9输出给光伏逆变器5的中央控制单元57。此外与各自的电流测量单元14串联了隔离开关15以及用于保证各自的光伏支路
11线路2安全的保险16。所示的隔离开关15通常是可人工操纵的开关。所示的四个光伏支 路线路2 —起并联在共同的母线23上，该母线自身连接到光伏副发电机线路4上。在光伏 副发电机接线盒1中在光伏副发电机线路4中连接了用于成组熔断的保险18以及用于采 集母线电流iG的另外的电流测量单元19。相应的母线电流测量值IG可以由电子控制单 元10来采集、进一步处理，并在一定条件下通过通信线路9传输给光伏逆变器5的中央控 制单元57。断路装置20被示出与其它电流测量单元19串联，该断路装置可以通过控制单 元10来控制用于成组熔断光伏副发电机线路2。此外在所示的控制单元10和光伏副发电机线路4之间连接有DC/DC转换器27形 式的电压源，该转换器通常将施加在光伏副发电机线路4上的高伏特场电压uF转变成低电 压，用来供给光伏副发电机接线盒1的控制单元10。图6表示了根据本发明的光伏副发电机接线盒1的一个实例。所示的线路结构与 根据图5所示的区别在于，光伏副发电机接线盒1设计用于将测试电压UT连接光伏副发电 机线路4上。测试电压uT在此相对于场电压uF来说具有负的符号。这在图6中可通过与 图5相比相反的符号“ + ”和“_”在母线23上识别。此外在图6的实例中设有增强的电压 源27'，其对此能够将负的输入直流电压以及交变电压转变成为控制单元10供电的低电 压。测试电压uT优选地在非输电运行时接入。对此光伏副发电机接线盒1的控制单元10 作为数据DAT可以从中央光伏逆变器5得到对应的控制命令。连接到光伏副发电机接线盒 1上的光学入射传感器可以可替代地提供对应的标准。随着测试电压uT的接上，可通过所 连接的光伏模块3的一个或多个旁路二极管8调整测试电流iT。测试电压uT例如经过电 接口 12输入。馈电例如可以通过外部电源或者经过光伏副发电机线路4通过光伏逆变器 5来进行。此外光伏副发电机连线盒1具有电压测量单元30。电压测量单元用于采集在非馈 电运行时的测试电压uT。其可以附加有利地用来测量在馈电运行时施加在母线23上的场 电压uF。UT表示与所采集到的测试电压uT对应一致的测试电压测量值，其可以由控制单 元10来采集并进一步处理。然后可借助于控制单元10输出一个盗窃信号DM，如果测试电 压uT对应于预定的测试电流iT显著变化的话。可替代的或附加的是，光伏副发电机接线盒1分别具有电流测量单元14，用于在 馈电运行时采集支路电流il-in以及用于在非馈电运行时采集各自的支路测试电流。可替 代地或附加地可能存在另外的电流测量单元19，如在此处图6的实例中所示那样。对于这 种情况，即所有可借助于控制单元10控制的支路开关装置15'都关闭，该电流测量单元用 于采集的总测试电流iT。此外另一个电流测量单元10用于采集母线电流iG。IT表示了对 应一致的测试电流测量值。然后盗窃信号DM可借助于控制单元10输出，如果测试电流iT 相对于预定的测试电压uT变化的话。在本实例中借助于控制单元10将盗窃信号DM经过 通信线路9输出给中央光伏逆变器5。可替代的或附加的是，可借助于控制单元10输出至少一个旁路二极管8的失效信 号AM，如果当前所采集到的测试电压uT (例如借助于电压测量单元30)与之前已测得的比 较电压uV相比大约下降了一个旁路二极管8的导通电压的整数倍的话。比较电压uV例如 非易失地存储在控制单元10中。失效信号AM的输出又经过通信线路9来进行。可替代的或附加的是，如果在代替所要调整的测试电流iT，根据至少一个旁路二极管8的开路，而只能调整一个与之相比较小的剩余电流，则也可以输出失效信号AM。例如周期性地借助于可由控制单元10控制的支路开关装置15'连接测试电压 uT。A1-A4表示对应的控制信号A1-A4。因此可以输出与支路有关的盗窃信号DM或者失效 信号AM。光伏副发电机接线盒1典型地分别具有电流测量单元14，用于连续地测量各自的 支路电流il-in。在这种情况下可以放弃其它的电流测量单元19。通过周期性地控制支路 开关装置15'则可以求出各自的支路测试电流iTl-iTn。图7示出了根据发明的光伏逆变器5的实例。所示的光伏逆变器5例如具有两个 副发电机接口 55，用于连接多个未进一步示出的光伏副发电机接线盒1的各个光伏副发电 机线路4。可替代的或附加的是，在副发电机接口 55上也存在中间接入的光伏发电机接线 盒6的直流主线路4'。此外光伏逆变器5具有电网接口 53，用于将光伏逆变器5连接到 未进一步表出的供电电网上。参考标号54表示供电线路。此外光伏逆变器5具有中央控 制单元57，用于控制光伏逆变器5以及也用于将数据DAT传输给大量从数据技术上与中央 控制单元57连接的光伏副发电机接线盒1。此外参考标号51表示了光伏逆变器5的功率部分，其将施加的高伏特的场电压UF 或中间电路电压uZK转变成三相的电网电压。光伏逆变器5可替代地可以将施加在输入端 的场电压uF也转变成单相的交变电压。 根据本发明，光伏逆变器5具有辅助电压源56，用于将辅助电压UH馈送输入光伏 副发电机线路4中和/或光伏直流主线路4'中。iH表示所属的辅助电流。由此连接到光 伏逆变器5上的光伏副发电机接线盒1也可以在光伏逆变器5的功率部分51断开时、尤其 是傍晚和夜间，继续被供电。在图7的实例中示出了输入的辅助电压UH的三种可能的电压形式。如果辅助电 压uH是相对于输入的场电压uF为负的辅助电压uH-，那么该辅助电压uH-可以作为测试电 压uT在中央被光伏逆变器5输出给光伏副发电机接线盒1。各自的光伏副发电机接线盒1 可以借助于电流测量单元14，19采集各自支路相关的支路测试电流iTl-iTn和/或总的测 试电流iT。然后可借助于控制单元10产生盗窃信号DM和/或失效信号AM。信号DM，AM 可以通过通信线路9传送至光伏逆变器5的中央控制单元57。如果辅助电压uH是相对于输入的场电压uF为正的辅助电压uH+，或者辅助交变电 压UH ，那么各自的光伏副发电机接线盒1优选地具有适合的测试电压源40，用于由辅助 电压uH产生测试电压uT。光伏逆变器5的辅助电压源56优选的是电网部分，该电网部分 在输入端连接到电网上，馈电运行中的光伏逆变器5为其馈电。图8例如示出了根据本发明的实施形式的一种光伏副发电机接线盒1。根据图8 的线路与根据图6的线路的区别在于，光伏副发电机接线盒1具有断路装置20，用于将光伏 副发电机线路4与母线23断开。断路装置20可借助于控制单元10进行操纵。此外光伏 副发电机接线盒1具有用于提供测试电压uT的测试电压源40以及用于将测试电压uT接 入母线23上的、借助于控制单元10可控制的开关42。断路装置20和开关42优选地同时 接通，或者反之亦然。此外用于供电的测试电压源40在输入端与光伏副发电机接线盒1的 光伏副发电机接口 12连接。通过该光伏副发电机接线盒1可以在测试运行时，也就是说尤 其是傍晚和夜间，为测试电压源40供电，例如通过该由中央光伏逆变器5在功率部分51断 开时耦合输入光伏副发电机线路4或光伏直流主线路4'中的辅助电压uH。
可替代的或附加的是，测试电压源40具有通过副发电机接口 12可充电的储能器 41，尤其是蓄电池。由此也在傍晚或夜间并且尤其也在辅助电压uH没有或者未预定耦合输 入时，可以实现测试电压uT的馈电输入，用来监测盗窃和用来校验旁路二极管8。用于控制 单元10的电压源27和测试电压源40可以组合在仪器中。如果设置储能器41，那么其也优 选地用于为控制单元10供电。开关42同样也可以集成在测试电压源40中或这样的仪器 中。开关42可以以电子元器件的形式、例如晶体管实现。换而言之，测试电压源40也可以 具有用于测试电压uT的可通电和可断电的输出端。当断路装置20打开而且同时开关42关闭时，可以根据一个失效实现旁路二极管 8的盗窃监测和校验，其方法是借助于测试电压测量单元30采集测试电压uT，和/或借助 于电流测量单元14采集测试电流iT或各自的支路测试电流iTl-iTn。在单独控制支路开 关装置15'时可以实现盗窃信号DM或失效信号AM的支路相关的输出。在本实例中这借 助于从数据技术上与控制单元10连接的无线数据发射器43进行。数据发射器43例如是 具有相应的天线44的GSM-模块。Z表示用于运行和用于监测光伏设备100的上游中心设 备，光伏设备与相应的接收部分连接。
1权利要求
一种对光伏设备(100)的至少一个光伏模块(3)进行盗窃识别的方法，所述光伏设备具有串联的所述光伏模块(3)的至少一个并联的支路(31 3n)，用于提供场电压(uF)，其中所述光伏模块(3)自身具有多个串联的光伏电池(7)，其特征在于， 设置反并联的旁路二极管(8)，用于保护所述光伏电池(7)； 在非馈电运行中，尤其是在傍晚和夜间，将相对于所述场电压(uF)为负的测试电压(uT)连接到至少一个光伏支路线路(2)上，以便设定一个通过所述旁路二极管(8)的测试电流(iT)；和 如果所述测试电流(iT)在预定的测试电压(uT)时或者所述测试电压(uT)在预定的测试电流(iT)时显著地变化，则自动输出盗窃信号(DM)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果当前采集到的测试电压(uT)在预定 的所述测试电流(iT)时大致下降了所述光伏模块(3)的所有旁路二极管(8)的导通电压 值之和或者其整数倍，则输出所述盗窃信号(DM)。
3.一种用于对光伏设备(100)中的光伏模块(3)的至少一个旁路二极管(8)进行失效 识别的方法，所述光伏设备具有串联的所述光伏模块(3)的至少一个并联的支路(31-3n)， 用于提供场电压(uF)，其中所述光伏模块(3)分别具有多个串联连接的光伏电池(7)以及 用于保护所述光伏电池(7)的、与所述光伏电池反并联且彼此串联的多个旁路二极管(8)， 其特征在于，_在非馈电运行时，尤其在傍晚和夜间，将相对于场电压(uF)为负的测试电压(uT)连 接到串联的所述光伏模块(3)的光伏支路线路(2)上，以便设定一个通过所述旁路二极管 (8)的测试电流(iT)；和_如果当前采集到的测试电压(uT)与此前已测量的比较电压(uV)相比较大致下降了 所述旁路二极管(8)的导通电压的整数倍，则自动输出失效信号(AM)。
4.一种用于对光伏设备(100)中的光伏模块(3)的至少一个旁路二极管(8)进行失效 识别的方法，所述光伏设备具有串联的所述光伏模块(3)的至少一个并联的支路(31-3n)， 用于提供场电压(uF)，其中所述光伏模块(3)分别具有多个串联连接的光伏电池(7)以及 用于保护光伏电池(7)的、与所述光伏电池反并联且彼此串联的多个所述旁路二极管(8)， 其特征在于，_在非馈电运行时，尤其在傍晚和夜间，将相对于场电压(uf)为负的测试电压(uT)连 接到串联的所述光伏模块(3)的光伏支路线路(2)上，以便设定一个的通过所述旁路二极 管(8)的测试电流(iT)；和-如果由于至少一个旁路二极管(8)的开路状态，代替所要设定的测试电流(iT)只能 设定一个与之相比较小的剩余电流，则自动输出失效信号(AM)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，多个支路(31-3n)并联连接， 以及在各个支路(31-3n)中设定各个支路测试电流(iTl-iTn)，以用于对涉及支路的盗窃 或者旁路二极管的失效进行识别。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在每个所述支路(31-3n)中周期性地设定 各个所述支路测试电流(iTl-iTn)。
7.一种用于光伏设备(100)的光伏副发电机接线盒，具有多个电接口(11)，用于将多 个串联的光伏模块(3)的各个光伏支路线路(2)分别与多个串联的光伏电池(7)连接；副发电机接口(12)，用于连接到尤其是远离地布置的中央光伏逆变器(5)的光伏副发电机线 路(4)上；以及电子控制单元(10)，其特征在于，-在非馈电运行时、尤其是在傍晚和夜间，所述光伏副发电机接线盒设计用于将相对于 场电压(uF)为负的测试电压(uT)连接到所述光伏副发电机线路(4)上，从而设定一个通 过所述光伏模块(3)的一个或者多个旁路二极管(8)的测试电流(iT)；-所述光伏副发电机接线盒具有用于采集所述测试电压(uT)的电压测量单元(30)和 /或用于采集所述测试电流(iT)的至少一个电流测量单元(14，19)；-如果所述测试电流(iT)和/或所述测试电压(uT)显著地发生变化，则借助于所述控 制单元(10)输出盗窃信号(DM)；和/或-如果当前采集到的所述测试电压(uT)与之前已经测得的比较电压(uV)相比下降 了所述旁路二极管(8)的导通电压的整数倍，或者如果代替了所要设定的所述测试电流 (iT)，由于至少一个旁路二极管(8)的开路状态只能设定一个与之相比较小的剩余电流， 那么借助于所述控制单元(10)输出至少一个旁路二极管(8)的失效信号(AM)。
8.根据权利要求7所述的光伏副发电机接线盒，其特征在于，如果当前采集到的所述 测试电压(uT)在预定的测试电流(iT)时大约下降了所述光伏模块(3)的所有旁路二极管 (8)的导通电压值的总和或者是其整数倍，则可输出所述盗窃信号(DM)。
9.根据权利要求7或8所述的光伏副发电机接线盒，其特征在于，所述光伏副发电机 接线盒具有一个用于接通各个支路(31-3n)的光伏支路线路(2)的、借助于所述控制单元 (10)进行控制的支路开关装置(15')；以及仅仅一个用于设定在各自支路(31-3n)中的 各自的支路测试电流(iT-iTn)的支路开关装置(15')分别周期性地控制用于可能地输出 与支路有关的盗窃信号(DM)或者失效信号(AM)。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的光伏副发电机接线盒，其特征在于 -所述光伏支路线路(2)连接到所述光伏副发电机接线盒的母线(23)上；-所述光伏副发电机接线盒具有借助于所述控制单元(10)控制的断路装置(20)，用于 将所述光伏副发电机线路(4)与所述母线(23)断开；-所述光伏副发电机接线盒具有用于提供所述测试电压(uT)的测试电压源(40)；以及 -所述光伏副发电机接线盒具有借助于所述控制单元(10)控制的开关(42)，用于使所 述测试电压(uT)连接到所述母线(23)上。
11.根据权利要求10所述的光伏副发电机接线盒，其特征在于，用于供电的测试电压 源(40)在输入端与所述光伏副发电机接线盒的副发电机接口(12)连接。
12.根据权利要求11所述的光伏副发电机接线盒，其特征在于，所述测试电压源(40) 具有通过所述副发电机接口(12)充电的储能器(41)，尤其是蓄电池。
13.一种用于光伏设备(100)的光伏逆变器，所述光伏逆变器具有至少一个副发电机 接口(55)，用于连接多个光伏副发电机接线盒⑴的各个光伏副发电机线路⑷；和/或用 于连接中间接入的光伏副发电机接线盒(6)的各个光伏直流主线路(4')，其中所述光伏 逆变器具有用于连接供电电网的电网接口(53)和用于控制所述光伏逆变器的中央控制单 元(7)，其特征在于，所述光伏逆变器具有用于将辅助电压(uh)输入所述光伏副发电机线 路(4)和/或所述光伏直流主线路(4')中的耦合开关(59)。
14.根据权利要求13所述的光伏逆变器，其特征在于，辅助电压源(56)提供相对于输3入的场电压(uT)为负的辅助电压(uH-)、正的辅助电压(uH+)或者辅助交变电压(UH )。
15.一种光伏设备，具有至少一个中央光伏逆变器(5)，并且具有多个根据权利要求7 至12中任一项所述的光伏副发电机接线盒(1)。
16.一种光伏设备，具有至少一个根据权利要求13或14所述的中央光伏逆变器(5)， 并具有多个根据权利要求7至12中任一项所述的光伏副发电机接线盒(1)。
17.根据权利要求15或16所述的光伏设备，其特征在于，所述光伏设备具有至少一个 在至少一个中央光伏逆变器(5)和多个光伏副发电机接线盒(1)之间接通的光伏发电机接 线盒(6)。
全文摘要
本发明涉及一种用于对光伏设备的至少一个光伏(PV)模块(3)进行盗窃识别的方法。光伏设备具有串联的光伏模块(3)的至少一个并联的支路(31)，用于提供场电压(uF)，其中光伏模块(3)自身具有多个串联的光伏电池(7)。根据本发明，设置有反并联的旁路二极管(8)用于保护光伏电池(7)。在非馈电运行中，尤其是傍晚和夜间，将相对于场电压(uF)为负的测试电压连接到至少一个光伏支路线路(2)上，以便设定一个通过旁路二极管(8)的测试电流。如果测试电流和/或测试电压变化显著，则自动输出盗窃报警信号。
文档编号H02J7/35GK101939660SQ200980104741
公开日2011年1月5日 申请日期2009年2月11日 优先权日2008年2月11日
发明者博多·吉斯勒 申请人:西门子公司