一种促进分布式光伏发电系统稳定运行的装置及方法与流程

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种促进分布式光伏发电系统稳定运行的装置及方法。

背景技术：

目前，太阳能作为一种清洁、无污染的可再生能源，其技术应用已经日趋成熟，并在各能源领域获得广泛重视。目前在太阳能的应用领域中，最令人关注的是直接利用太阳能进行光伏发电的太阳能电站，它的出现和推广必然可以缓解目前的能源危机，促进能源结构良性发展。光伏发电是通过太阳能电池把光能转换成电能，是一种零排放的清洁能源，其己成为当今世界最受关注、增长幅度最快的能源产业之一。

太阳能电池阵列作为电能转换装置，是光伏发电系统的重要组成部分，它由若干个太阳能电池组件经过串、并联结组合而成。然而，由于太阳能发电系统暴露在室外环境下，特别是在自然条件恶劣的环境下，长时间运行后，太阳能电池阵列会出现局部故障，影响整个太阳能电池阵列的电能输出，至使整个发电系统不能正常工作。因此，有必要对太阳能电池阵列中的故障进行准确及时地检测，使维护人员有针对性的及时处理，确保光伏发电系统稳定正常运行。

因此，针对以上不足，需要提供一种促进分布式光伏发电系统稳定运行的装置及方法。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种促进分布式光伏发电系统稳定运行的装置及方法以解决在恶劣环境下太阳能电池出现局部故障后无法及时发 现进而影响太阳能光伏发电系统稳定运行的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种促进分布式光伏发电系统稳定运行的装置，其包括控制器、电信息变送器、电信息传感器、输入模块及显示模块；所述电信息传感器设置在太阳能电池阵列的串联支路上，以获取相应的电信息；所述电信息变送器设置在所述控制器和电信息传感器之间，以将电信息传感器的输出信号转变为能被控制器识别的信号；所述输入模块与所述控制器连接，所述显示模块与所述控制器连接。

其中，所述控制器为微控制器。

其中，所述电信息传感器包括霍尔电流传感器和霍尔电压传感器，所述霍尔电流传感器和霍尔电压传感器设置在太阳能电池阵列的串联支路上，且均与电信息变送器相连。

其中，所述电信息变送器包括电流变送器和电压变送器，所述电流变送器和电压变送器分别与所述霍尔电流传感器和霍尔电压传感器连接。

其中，所述输入模块和显示模块通过I²C总线与控制器连接。

其中，所述输入模块为键盘。

其中，所述显示模块为LED显示器。

其中，还包括时钟模块，所述时钟模块通过I²C总线与控制器连接。

本发明另一方面提供的促进分布式光伏发电系统稳定运行的方法包括以下步骤：

S1、通过霍尔电流传感器和霍尔电压传感器采集太阳能电池阵列的串联支路上的电流信息和和电压信息；

S2、通过电流变送器和电压变送器对霍尔电流传感器和霍尔电压传感器输出的电流信息和和电压信息进行转换，并将转换后的电流信息和和电压信息传递给控制器；

S3、通过控制器进行太阳能电池阵列的串联支路的故障进行判别；

S4、若步骤S3中出现串联支路的故障，则通过控制器进行支路故障定位；

S5、通过控制器对步骤S4中定位后的支路故障进行处理，以排除支路故障。

其中，在步骤S1中，采集太阳能电池阵列的串联支路上的电流信息和和电压信息的时间为每天的10点至14点。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的促进分布式光伏发电系统稳定运行的装置及方法中，通过电信息传感器采集太阳能电池阵列中的各串联电池回路的电信号(电流及电压信号)，然后通过电信息变送器将电信息传感器的输出信号转变为能被控制器识别的信号，控制器接收到电信息变送器传来的信号后进行处理分析判断，确定发生故障的太阳能电池串联支路的位置及该支路中的故障位置，并从显示模块上显示出来，从而及时消除隐患，维护太阳能光伏发电系统稳定运行。

附图说明

图1是本发明实施例促进分布式光伏发电系统稳定运行的装置的连接关系示意图；

图2是本发明实施例促进分布式光伏发电系统稳定运行的方法实施过程原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明提供的一种促进分布式光伏发电系统稳定运行的装置包括控制器、电信息变送器、电信息传感器、输入模块及显示模块；所述电信息传感器设置在太阳能电池阵列的串联支路上，以获取相应的电信息；所述电信息变送器设置在所述控制器和电信息传 感器之间，以将电信息传感器的输出信号转变为能被控制器识别的信号；所述输入模块与所述控制器连接，所述显示模块与所述控制器连接。

上述实施例中，通过电信息传感器采集太阳能电池阵列中的各串联电池回路的电信号(电流及电压信号)，然后通过电信息变送器将电信息传感器的输出信号转变为能被控制器识别的信号，控制器接收到电信息变送器传来的信号后进行处理分析判断，确定发生故障的太阳能电池串联支路的位置及该支路中的故障位置，并从显示模块上显示出来，从而及时消除隐患，维护太阳能光伏发电系统稳定运行。

具体地，所述控制器为微控制器，该微控制器可对传来的电流电压信息进行分析处理判断，以确定故障串联支路和相应的故障位置。

进一步地，所述电信息传感器包括霍尔电流传感器和霍尔电压传感器，所述霍尔电流传感器和霍尔电压传感器设置在太阳能电池阵列的串联支路上，且均与电信息变送器相连。上述霍尔电流传感器能实现直流检测电路与被测电路的隔离，几乎不消耗能量，具有灵敏度高、线性度好、稳定性好、体积小和耐高温等特性。上述方案中只需在太阳能电池阵列中检测电压、电流，能在众多电池中鉴别出某个出现故障的电池，无需设备停止运行或加装复杂的检测设备。

具体地，所述电信息变送器包括电流变送器和电压变送器，所述电流变送器与所述霍尔电流传感器连接；所述电压变送器和霍尔电压传感器连接。

上述技术方案中，首先由霍尔电流传感器检测M个电池串联支路的输出电流信号I₁～I_M并发送给检测微控制器，由微控制器根据检测原则来判定哪一支路出现故障。太阳能电池判定为故障状态遵循如下两条原则：如果任何太阳能电池串联支路具有相对低的输出，则确定为故障：将电流的偏差率相互比较，如果任何太阳能电池串联支路呈现相对大的偏差率，则确定为该串联支路有故障。

其次，在确定了串联支路故障位置后，微控制器测量该支路的电压值，并分析判断具体故障的位置。由各串联支路的电流I₁～I_M经过低输出及偏差率比较，确定故障支路K。

进一步地，所述输入模块和显示模块通过I²C总线与控制器连接；所述输入模块为键盘；所述显示模块为LED显示器。通过键盘可以输入分析判断所需的太阳能电池阵列参数、环境参数、检测时间或其他检测信息指令，通过LED显示器可以实时显示监测信息。

进一步地，本发明还包括时钟模块，所述时钟模块通过I²C总线与控制器连接。通过时钟模块可定时检测M个电池串联支路的输出电流信号。

如图2所示，本发明另一方面还提供了一种促进太阳能光伏发电系统稳定运行的方法，其包括以下步骤：

S1、通过霍尔电流传感器和霍尔电压传感器采集太阳能电池阵列的串联支路上的电流信息和和电压信息；

S2、通过电流变送器和电压变送器对霍尔电流传感器和霍尔电压传感器输出的电流信息和和电压信息进行转换，并将转换后的电流信息和和电压信息传递给控制器；

S3、通过控制器进行太阳能电池阵列的串联支路的故障进行判别；

S4、若步骤S3中出现串联支路的故障，则通过控制器进行支路故障定位；

S5、通过控制器对步骤S4中定位后的支路故障信息进行处理，以排除支路故障。

其中，在步骤S1中，采集太阳能电池阵列的串联支路上的电流信息和电压信息的时间为每天的10点至14点。系统采集电流的时间为每天的10点到14点钟，因为通常在这个时间段内，有较强的太阳光照射在电池板上，有利于更准确地反映太阳能电池的情况。

综上所述，本发明提供的促进分布式光伏发电系统稳定运行的装置及方法中，通过分析各串联支路的电流电压信号而确定故障电池位 置，应用微机技术实现了在线检测，成本低且无需附加复杂的检测装置，同时也可对太阳能电池阵列进行监测分析，便于维护人员实时掌握太阳能电池阵列的运行情况，有利于消除故障隐患，促进分布式光伏发电系统稳定运行。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。