专利名称：用于太阳能电池组件串的电子式断路器及保护方法
技术领域：
本发明涉及太阳能光伏发电技术、低压电器技术，特别涉及一种用于太阳能电池组件串的断路器及保护方法，可以广泛的应用于各类使用太阳能组件的可再生能源发电系统。
背景技术：
在全球气候变暖，生态环境的恶化以及常规能源资源短缺的紧迫形势下，以各类太阳能组件为核心构建的可再生能源发 电技术得到快速发展和应用。但是在投产的太阳能电站中，常有太阳能组件串直流系统的电气故障及导致的火灾发生。原有的太阳能组件保护设备和防反存在缺陷和不足，原因之一在于不能确定短路和拉电弧等故障而切断组串电路，造成电缆、设备或组件损坏，降低了太阳能资源的利用率，产生了严重的经济损失，影响了太阳能跟踪系统的推广和应用。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种用于太阳能电池组件串的电子式断路器及保护方法，可以快速判断太阳能电池组串反接、短路、过压等故障，有效切断太阳能电池组串电路，保护组件和电缆、防止电弧而引起火灾的发生，另外有手动分合闸功能、遥控断路功能。一种用于太阳能电池组件串的电子式断路器，包括主触点、自由脱扣器、分励脱扣器、线圈驱动、故障判别单元、电压测量与调理单元、电流测量与调理单元、手动脱扣器、和手动合闸器，所述电压测量与调理单元、电流测量与调理单元分别与所述故障判别单元相连，所述故障判别单元还与线圈驱动连接；所述线圈驱动还与分励脱扣器连接；所述分励脱扣器、手动脱扣器、手动合闸器分别与自由脱扣器连接；所述自由脱扣器与主触点连接。一种用于太阳能电池组件串的断路器的保护方法，所述分励脱扣器、手动脱扣器、手动合闸器通过自由脱扣器动作而切断主触点，电流测量与调理单元将拾取组串电流信号送入信号故障判别单元，电压测量与调理单元将拾取组串电压信号送入信号故障判别单元，当太阳能电池组件串电路发生短路时，在故障判别单元判定过电流信号X电阻常数+电压常数 < 电压信号关系成立，命令线圈驱动单元动作驱动分励脱扣器，分励脱扣器触发自由脱扣器动作而切断主触点，当太阳能电池组件串正负极反接，或出现逆向电流时，在故障判别单元判定组件串电压信号、电流信号方向反向，命令线圈驱动单元动作驱动分励脱扣器，分励脱扣器触发自由脱扣器动作而切断主触点，当太阳能电池组件串电压超出正常范围时，在故障判别单元判定太阳能电池组件串电压信号超过上限值，命令线圈驱动单元动作驱动分励脱扣器，分励脱扣器触发自由脱扣器动作而切断主触点。用于太阳能电池组件串的电子式断路器保护方法，当太阳能电池组件串正负极反接到电路构成回路时或太阳能电池组件串流过逆向电流时，在故障判别单元判定太阳能电池组件串电压信号、电流信号方向反向，故障判别单元命令线圈驱动动作驱动分励脱扣器，分励脱扣器触发自由脱扣器动作而切断主触点。
用于太阳能电池组件串的电子式断路器保护方法，当太阳能电池组件串电压超出正常范围时，在故障判别单元判定太阳能电池组件串电压信号超过上限值，故障判别单元命令线圈驱动单元动作驱动分励脱扣器，分励脱扣器触发自由脱扣器动作而切断主触点。用于太阳能电池组件串的电子式断路器保护方法，当太阳能电池组件串进行安装或检修时，使用手动脱扣器触发自由脱扣器动作而切断主触点；使用手动合闸器，触发自由脱扣器动作而闭合主触点，进而达到保护太阳能组件串和操作人员安全的目的。用于太阳能电池组件串的电子式断路器，使用遥控分闸功能，通过控制线远程控制分励脱扣器动作，进而触发自由脱扣器动作而切断主触点，实现远程控制断路器分断的功能。
本发明的有益成果是在于通过测量太阳能电池组件串电压电流信号进行故障判断和分合闸控制，实现太阳能电池组件串短路等故障保护，本发明保护方法在太阳能组件串电路发生短路故障时，通过测量太阳能组串工作点(电压、电流)判定“电流信号X电阻常数+电压常数 < 电压信号”关系成立，触发切断主触点而保护太阳能组件串。本发明实现太阳能电池组件串故障保护，并考虑安装要求，增强了太阳能发电的安全性和可靠性。并考虑安装要求，增强了太阳能发电的安全性和可靠性。
图I是本发明的系统原理框图。图2是本发明的断路器对太阳能组件串保护范围图。
具体实施例方式为使本发明的实质特征和有益效果更易于理解，以下结合实例及附图对其进行详细说明。图I示出了本发明的一种用于太阳能电池组件串的电子式断路器的原理流程图。如图所示，本发明的断路器包括主触点I、自由脱扣器2、分励脱扣器3、线圈驱动单元4、故障判别单元5、电压测量与调理单元6、电流测量与调理单元7、手动脱扣器8、和手动合闸器
9。电压测量与调理单元6、电流测量与调理单元7分别与所述故障判别单元5相连，故障判别单元5还与线圈驱动4连接；线圈驱动4还与分励脱扣器3连接；分励脱扣器3、手动脱扣器8、手动合闸器9分别与自由脱扣器2连接；自由脱扣器2与主触点I连接。太阳能电池组件串与断路器串接，电流测量与调理单元7将拾取组串电流信号并送入信号故障判别单元5，电压测量与调理单元6将拾取组串电压信号并送入信号故障判别单元5。当太阳能组件串电路发生短路故障，如图2所示太阳能组件串工作点进入短路保护区，在故障判别单元5判定电流信号X电阻常数+电压常数 < 电压信号关系成立，命令线圈驱动单元4动作驱动分励脱扣器3，分励脱扣器3触发自由脱扣器动2作而切断主触点I。当太阳能组件串的正负极反接到电路构成回路时或太阳能组件串流过逆向电流时，如图2所示太阳能组件串工作点进入反接保护区，在故障判别单元5判定组件串电压信号、电流信号方向反向，命令线圈驱动单元4动作驱动分励脱扣器3，分励脱扣器3触发自由脱扣器2动作而切断主触点I。
当太阳能电池组件电压超出正常范围时，如图2所示太阳能组件串工作点进入过电压保护区，在故障判别单元5判定组件串电压信号超过上限值，命令线圈驱动单元4动作驱动分励脱扣器3，分励脱扣器3触发自由脱扣器2动作而切断主触点I。当太阳能组件 串进行安装或检修时，可以使用手动脱扣器8触发自由脱扣器2动作而切断主触点I ;可以使用手动合闸器9，触发自由脱扣器2动作而闭合主触点I。进而达到保护太阳能组件串和操作人员安全的目的。进一步地，本发明的一种用于太阳能电池组件串的断路器可以使用遥控分闸功能。可以通过控制线远程控制分励脱扣器3动作，进而触发自由脱扣器2动作而切断主触点1，实现远程控制断路器分断的功能。
权利要求
1.一种用于太阳能电池组件串的电子式断路器，其特征在于包括主触点(I)、自由脱扣器(2)、分励脱扣器(3)、线圈驱动(4)、故障判别单元(5)、电压测量与调理单元(6)、电流测量与调理单元(7)、手动脱扣器(8)、和手动合闸器(9)，所述电压测量与调理单元(6)、电流测量与调理单元(7)分别与所述故障判别单元(5)相连，所述故障判别单元(5)还与线圈驱动(4)连接；所述线圈驱动(4)还与分励脱扣器(3)连接；所述分励脱扣器(3)、手动脱扣器(8)、手动合闸器(9)分别与自由脱扣器(2)连接；所述自由脱扣器(2)与主触点(I)连接。
2.一种用于太阳能电池组件串的电子式断路器保护方法，其特征在于所述分励脱扣器(3)、手动脱扣器(8)、手动合闸器(9)通过自由脱扣器(2)动作而切断主触点(1)，电流测量与调理单元(7)将拾取太阳能电池组件串电流信号并送入信号故障判别单元(5)，电压测量与调理单元(6)将拾取太阳能电池组件串电压信号并送入信号故障判别单元(5)，当太阳能电池组件串电路发生短路故障，在故障判别单元(5)判定电流信号X电阻常数+电压常数 < 电压信号关系成立，命令线圈驱动单元(4)动作驱动分励脱扣器(3)，分励脱扣器(3)触发自由脱扣器(2)动作而切断主触点(I)。
3.根据权利要求2所述的用于太阳能电池组件串的电子式断路器保护方法，其特征在于当太阳能电池组件串的正负极反接到电路构成回路时，或当太阳能电池组件串流过逆向电流时，在故障判别单元(5)判定太阳能电池组件串电压信号、电流信号方向反向，故障判别单元(5)命令线圈驱动(4)动作驱动分励脱扣器(3)，分励脱扣器(3)触发自由脱扣器(2)动作而切断主触点(I)。
4.根据权利要求2所述的用于太阳能电池组件串的电子式断路器保护方法，其特征在于当太阳能电池组件串电压超出正常范围时，在故障判别单元(5)判定太阳能电池组件串电压信号超过上限值，故障判别单元(5)命令线圈驱动单元(4)动作驱动分励脱扣器(3)，分励脱扣器(3)触发自由脱扣器(2)动作而切断主触点(I)。
5.根据权利要求2所述的用于太阳能电池组件串的电子式断路器保护方法，其特征在于当太阳能电池组件串进行安装或检修时，使用手动脱扣器(8)触发自由脱扣器(2)动作而切断主触点(I);使用手动合闸器(9)，触发自由脱扣器(2)动作而闭合主触点(1)，进 而达到保护太阳能组件串和操作人员安全的目的。
6.根据权利要求2所述的一种用于太阳能电池组件串的电子式断路器，其特征在于使用遥控分闸功能，通过控制线远程控制分励脱扣器(3)动作，进而触发自由脱扣器(2)动作而切断主触点(1)，实现远程控制断路器分断的功能。
全文摘要
本发明公开了一种用于太阳能电池组件串的电子式断路器及保护方法，包括主触点(1)、自由脱扣器(2)、分励脱扣器(3)、线圈驱动(4)、故障判别单元(5)、电压测量与调理单元(6)、电流测量与调理单元(7)、手动脱扣器(8)、和手动合闸器(9)，所述电压测量与调理单元(6)、电流测量与调理单元(7)分别与所述故障判别单元(5)相连，所述故障判别单元(5)还与线圈驱动(4)连接；所述线圈驱动(4)还与分励脱扣器(3)连接；所述分励脱扣器(3)、手动脱扣器(8)、手动合闸器(9)分别与自由脱扣器(2)连接；所述自由脱扣器(2)与主触点(1)连接，本发明可以快速判断太阳能电池组串短路、反接、过电压等故障，有效切断太阳能电池组串电路，保护组件和电缆、防止电弧而引起火灾的发生，另外有手动分合闸功能、遥控断路器分闸功能。
文档编号H01H83/00GK102789932SQ201110132028
公开日2012年11月21日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者刘小宝, 史君海, 徐永邦, 沈恂如, 邓霞, 陈海盟 申请人:中环光伏系统有限公司