一种安全保护光伏系统的方法及系统与流程

本发明涉及光伏并网发电技术领域，更具体地说，涉及一种安全保护光伏系统的方法及系统。

背景技术：

目前，具有不可再生性且给环境带来严重污染的传统能源已不能满足社会快速发展对能源的需求，而具有可再生性、清洁性等特点的新能源则成为人们关注及研究的热点，其中，利用资源丰富的太阳能进行并网发电的技术得以迅猛发展。

在现有的光伏并网发电系统中，串联的光伏组件所产生的高电压经过直流电缆传输至逆变器而转变为交流电，再经变压器进行变压，然后并入电网。当正在运行的光伏系统出现故障时，可能会引发电弧的产生，这时需要马上断开具有防电弧保护的逆变器而进行灭弧，也即采用断开直流电流的方式进行灭弧，但是，光伏组件仍然可以吸收太阳光进行发电并输出电压，使得与串联的光伏组件相连的直流电缆上输出高电压，这种高电压存在一定的安全风险，可能会对人身造成伤害及引发火灾事故，使得光伏系统的安全性得不到保障。

综上所述，在现有的光伏系统中，当光伏系统出现故障时与串联的光伏组件相连的直流电缆上所输出的高电压存在一定的安全风险，使得光伏系统的安全性得不到保障。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种安全保护光伏系统的方法及系统，以解决现有光伏系统出现故障时与串联的光伏组件相连的直流电缆上输出的高电压所存在的安全风险问题，从而保障光伏系统的安全性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种安全保护光伏系统的方法，包括：

安全控制器实时检测光伏系统是否出现故障；

若是，则所述安全控制器控制组件关断器关断，以让光伏组件产生的电压无法输出至直流电缆上。

优选的，所述安全控制器控制组件关断器关断，包括：

所述安全控制器停止发送心跳信号至所述组件关断器，则所述组件关断器关断。

优选的，所述安全控制器控制组件关断器关断，包括：

所述安全控制器停止发送心跳信号至所述组件关断器，所述组件关断器累积未接收到所述心跳信号的时长，并判断累积时长是否大于预设时长，若是，则所述组件关断器关断。

优选的，所述安全控制器实时检测光伏系统是否出现故障，包括：

所述安全控制器实时检测所述光伏系统的串电流是否突变为0、所述光伏系统中是否出现电弧、所述光伏系统中包含的逆变器是否出现停机故障、所述光伏系统中包含的集中通信器是否向所述安全控制器发送停止发送所述心跳信号的指令或者所述安全控制器是否停止运行。

优选的，当所述安全控制器检测到所述光伏系统中出现电弧之后，还包括：

所述安全控制器控制直流断路器断开和/或逆变器停机，以断开所述直流电缆上的电流。

一种安全保护光伏系统的系统，包括与光伏组件相连的组件关断器，与组件关断器相连的安全控制器，其中：

所述安全控制器，用于：实时检测光伏系统是否出现故障，并在检测到故障时控制所述组件关断器关断，以让所述光伏组件产生的电压无法输出至直流电缆上。

优选的，当多个所述光伏组件相互串联时，每个所述光伏组件的输出分别连接一所述组件关断器，多个所述组件关断器进行串联，并与所述安全控制器相连。

优选的，所述组件关断器集成在所述光伏组件中。

优选的，所述安全控制器集成在逆变器中。

优选的，所述安全控制器与所述组件关断器之间采用无线通信方式进行通信。

本发明提供了一种安全保护光伏系统的方法及系统，其中该方法包括：安全控制器实时检测光伏系统是否出现故障；若是，则安全控制器控制组件关断器关断，以让光伏组件产生的电压无法输出至直流电缆上。本申请公开的上述技术方案，安全控制器实时检测光伏系统是否出现故障，若检测到光伏系统出现故障，则安全控制器控制组件关断器关断，以让光伏组件上所产生的电压无法输出至直流电缆上，此时，直流电缆上输出的电压很低，相应地，直流电缆上输出的电压所带来的安全风险大大降低，从而可以保障光伏系统的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种安全保护光伏系统的方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的安全控制器所具备的功能的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种安全保护光伏系统的系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种安全保护光伏系统的第一种具体实施例的连接示意图；

图5为本发明实施例提供的一种安全保护光伏系统的第二种具体实施例的连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1，其示出了本发明实施例提供的一种安全保护光伏系统的方法的流程图，可以包括：

s11：安全控制器实时检测光伏系统是否出现故障。

在安装完光伏系统之后，光伏组件所产生的电压可以经由直流电缆到达安全控制器并为安全控制器进行供电，也可以采用经过逆变器转换的交流电为安全控制器进行供电，当然，也可以采用其他的方式为安全控制器进行供电。安全控制器在接收到电能并正常运行后，实时检测光伏系统是否出现故障，以便于可以及时发现光伏系统出现的故障并采取相应的措施以保障光伏系统的安全。

s12：若是，则安全控制器控制组件关断器关断，以让光伏组件产生的电压无法输出至直流电缆上。

当安全控制器检测到光伏系统未出现故障时，安全控制器控制组件关断器运行开通，以输出光伏组件产生的电压，从而使得光伏系统可以正常运行。当安全控制器检测到光伏系统出现故障时，安全控制器可以控制组件关断器关断，以让光伏组件产生的电压无法输出至直流电缆上，此时，直流电缆上所输出的电压可以很低，甚至几乎为零，这样可以大大降低直流电缆输出电压所造成的安全风险，降低对人身造成危险及引发火灾事故的概率，从而保障光伏系统的安全性。

另外，需要说明的是，在本发明实施例中，在安装光伏系统时，为了保证安全，可以在其他元器件安装完毕之后，再进行安全控制器的安装。并且，在安装完安全控制器但未将光伏系统进行并网之前，可以利用移动电源为安全控制器进行供电，并由安全控制器控制组件关断器进行运行开通，此时，光伏组件产生的电压可以输出至光伏系统中，然后，可以利用光伏组件产生的电压对光伏系统的安装进行诊断以及对逆变器的相关参数进行设置等。

本申请公开的上述技术方案，安全控制器实时检测光伏系统是否出现故障，若检测到光伏系统出现故障，则安全控制器控制组件关断器关断，以让光伏组件上所产生的电压无法输出至直流电缆上，此时，直流电缆上输出的电压很低，相应地，直流电缆上输出的电压所带来的安全风险大大降低，从而可以保障光伏系统的安全性。

本发明实施例提供的一种安全保护光伏系统的方法，安全控制器控制组件关断器关断，可以包括：

安全控制器停止发送心跳信号至组件关断器，则组件关断器关断。

当安全控制器检测到光伏系统出现故障时，则安全控制器停止发送心跳信号至组件关断器，组件关断器在未接收到心跳信号后则立即关断，使得光伏组件产生的电压无法输出至直流电缆上，从而可以在光伏系统出现故障时及时保障光伏系统的安全性。

本发明实施例提供的一种安全保护光伏系统的方法，安全控制器控制组件关断器关断，可以包括：

安全控制器停止发送心跳信号至组件关断器，组件关断器累积未接收到心跳信号的时长，并判断累积时长是否大于预设时长，若是，则组件关断器关断。

当安全控制器检测到光伏系统出现故障时，安全控制器停止发送心跳信号至组件关断器，组件关断器在未接收到心跳信号之后累积未接收到心跳信号的时长，在累积的过程中判断累积时长是否大于预先根据实际情况设定的时长(即预设时长)，若累积时长大于预设时长，则表明光伏系统出现的故障一直存在，可能会造成一定的安全风险，此时，为了保障光伏系统的安全性，则需要组件关断器关断，以降低直流电缆上输出的电压；若累积时长不大于预设时长，也即组件关断器在累积未接收到心跳信号时长的过程中重新接收到安全控制器发送的心跳信号，这就表明光伏系统出现的故障被解除，并重新恢复正常，此时，为了使光伏系统可以保持正常运行，则不需要组件关断器关断。通过组件关断器累积未接收到心跳信号的时长来决定组件关断器是否关断，不仅可以保障光伏系统的安全性，还可以给光伏系统出现故障时若可以及时解除故障并重新正常运行而预留时间，从而在一定程度上降低停止光伏系统的运行所带来的损失。

本发明实施例提供的一种安全保护光伏系统的方法，安全控制器实时检测光伏系统是否出现故障，包括：

安全控制器实时检测光伏系统的串电流是否突变为0、光伏系统中是否出现电弧、光伏系统中包含的逆变器是否出现停机故障、光伏系统中包含的集中通信器是否向安全控制器发送停止发送心跳信号的指令或安全控制器是否停止运行。

正在运行的光伏系统在某些特殊情况下，可能需要手动关断光伏系统，在断开交流电闸的时候，逆变器会停止功率转换，此时，光伏系统的串电流会突变为0，此时即光伏系统出现故障，存在安全隐患；另外，当组件关断器将采集到的光伏组件的数据，如电压、电流、温度等，通过安全控制器传输至与互联网设备相连接的集中通信器，在经过对传输的数据进行分析之后，发现光伏系统中包含的光伏组件进行异常发电等情况发生时，需要集中通信器向与集中通信器相连的一个或者多个安全控制器发送停止发送心跳信号的指令，以降低安全风险；另外，光伏系统中还可能存在逆变器出现停机故障、出现电弧故障等，并且当安全控制器停止运行时，也是光伏系统出现故障中的一种情况，而安全控制器可以实时检测光伏系统是否出现上述故障，以便于在检测到光伏系统出现故障时可以采取控制组件关断器关断等措施，以保障光伏系统的安全性，尽量减少事故的发生。本发明实施例提供的一种安全保护光伏系统的方法，当安全控制器检测到光伏系统中出现电弧之后，还包括：

安全控制器控制直流断路器断开和/或逆变器停机，以断开直流电缆上的电流。

当安全控制器检测到光伏系统出现电弧之后，为了加强对光伏系统的安全保护以及尽可能地减少电弧所引发的事故，则安全控制器除了控制组件关断器关断之外，还可以控制直流断路器和/或逆变器停机，以断开直流电缆上的电流，其中，直流断路器可以安放在光伏系统中包含的直流电缆上的合适位置处。

作为一个具体实施例，可以对上述所提及的安全控制器所具备的功能进行详细的说明，请参见图2，其示出了本发明实施例提供的安全控制器所具备的功能的示意图，其中，实线表示的是安全控制器与外部的连接，虚线表示的是安全控制器内部功能之间的相互关系，单箭头表示一个方向的通信，双箭头表示两者之间可以相互通信，也即在集中通信器与安全控制器之间，集中通信器可以发送停止发送心跳信号的指令至安全控制器，安全控制器可以将组件关断器所采集的光伏组件的数据发送至集中通信器；安全控制器在检测到电弧时可以通过逆变器停机控制来控制逆变器停机，并且逆变器在发生停机故障时，可以将信号发送至安全控制器。由图可知，安全控制器可以通过串电流检测、集中通信器发送给安全控制器中包含的数据通信的指令、电弧检测、逆变器停机控制来控制发送至组件关断器的心跳信号，并且当安全控制器检测到电弧时，除了停止发送心跳信号至组件关断器之外，还可以通过直流断路器控制来控制直流断路器断开、通过逆变器停机控制来控制逆变器停机。当然，安全控制器还可能具备其他的功能，以及在其他功能的基础上通过其他具体的方式来控制组件关断器的关断或正常运行，这些均在本发明的保护范围之内。

本发明实施例还提供了一种安全保护光伏系统的系统，如图3所示，可以包括与光伏组件11相连的组件关断器12，与组件关断器12相连的安全控制器13，其中：

安全控制器13，用于：实时检测光伏系统是否出现故障，并在检测到故障时控制组件关断器12关断，以让光伏组件11产生的电压无法输出至直流电缆上。

在安全保护光伏系统的系统中，组件关断器12与光伏组件11相连，并且安全控制器13与组件关断器12相连，当安全控制器13检测到光伏系统出现故障时，可以控制与其相连的组件关断器12关断，这时与组件关断器12相连的光伏组件11上产生的电压则无法输出至直流电缆上，使得直流电缆上的电压可以很低。

本发明实施例提供的一种安全保护光伏系统的系统，当多个光伏组件相互串联时，每个光伏组件的输出分别连接一组件关断器，多个组件关断器进行串联，并与安全控制器相连。

在光伏系统中，单个光伏组件的输出电压比较低，为了使光伏系统输出的电压可以满足要求，则可以让多个光伏组件进行串联以提高电压。当多个光伏组件相互串联时，为了可以更好的在光伏系统出现故障时使光伏组件产生的电压无法输出至直流电缆上，则可以使每个光伏组件的输出分别连接一组件关断器，此时，多个组件关断器之间形成串联的连接方式，并与安全控制器相连，实现一个安全控制器可以同时控制多个组件关断器，以节省光伏系统的成本。当然，光伏组件与组件关断器，以及组件关断器与安全控制器之间也可以采用其他的连接方式，只要这些连接方式可以满足上述所提及的需求，这些具体的连接方式均在本发明的保护范围之内。

本发明实施例提供的一种安全保护光伏系统的系统，组件关断器集成在光伏组件中。

在光伏系统中，为了降低连接的复杂性以及降低成本，组件关断器可以直接集成在光伏组件中，如将组件关断器集成在光伏组件的接线盒中或者其他合适的位置等。

本发明实施例提供的一种安全保护光伏系统的系统，安全控制器集成在逆变器中。

实时检测光伏系统是否出现故障的安全控制器可以直接集成在逆变器中，以降低单独安装安全控制器所增加的成本以及所增加的安装工序。

本发明实施例提供的一种安全保护光伏系统的系统，安全控制器与组件关断器之间采用无线通信方式进行通信。

在光伏系统中，安全控制器与组件关断器之间可以采用无线通信的方式进行通信，以加快传输速度以及防止安全控制器与组件关断器之间发生物理断开时，两者之间不能进行有线通信的情况发生。当然，安全控制器与组件关断器之间也可以采用其他的通信方式，这些实现安全控制器与组件关断器之间进行通信的具体方式均在本发明的保护范围之内。

作为第一个具体实施例，可以对上述所提及的技术方案进行说明，请参见图4，其示出了本发明实施例提供的一种安全保护光伏系统的第一种具体实施例的连接示意图，其中，光伏组件的输出与组件关断器的输入相连，组件关断器之间形成串联的连接方式，之后，相互之间形成串联的组件关断器与安全控制器相连，并且安全控制器分别与逆变器和集中通信器相连，其中，安全控制器可以实时检测光伏系统中是否出现故障，并在检测到故障时控制组件关断器关断，以让光伏组件产生的电压无法输出至直流电缆上，使得直流电缆上的电压很低，从而实现对光伏系统的安全保护，同时，安全控制器在检测到电弧时，除控制组件关断器关断之外，还可以控制逆变器停机以进行灭弧；逆变器在发生故障停机时，也可以发送信号至安全控制器，以便于安全控制器在接收到信号后可以控制组件关断器关断；除此之外，组件关断器可以将采集到的光伏组件的数据通过安全控制器传输至集中通信器，以便于可以对光伏组件的数据进行实时监控，并在发现异常时，通过集中通信器向安全控制器发送停止发送心跳信号的指令，以保证安全，并便于在安全的环境下对光伏组件做出相应的调整。

另外，基于上述第一个具体实施例，可以得到本发明的第二个具体实施例，如图5所示，其示出了本发明实施例提供的一种安全保护光伏系统的第二种具体实施例的连接示意图，在安全控制器和组件关断器之间加入直流断器，当安全控制器检测到电弧时，安全控制器除控制组件关断器断开之外，还可以控制直流断路器断开，以达到灭弧的效果，第二个具体实施例中其余部分与上述第一个具体实施例中的说明相同，在此不再赘述。

本发明实施例提供的一种安全保护光伏系统的系统中关于每个器件功能以及作用的说明请参见本发明实施例所提供的一种安全保护光伏系统的方法中对应部分的详细说明，在此不再赘述。另外，本发明实施提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。