技术领域本实用新型属基于PLC(可编程逻辑控制器)的自动控制领域，特别涉及一种自动检测太阳能电池组件热斑现象并实现自动保护的装置。
背景技术：
在能源危机及环境问题愈演愈烈之下，清洁可再生能源的开发利用已迫在眉睫。从能源供应的诸多因素考虑，太阳能所具有的诸多优点使之成为理想的绿色能源。但太阳能电池组件的价格比较高，成本回收周期较长，因此在现有的太阳能电池组件价格情况下，延长其使用寿命十分重要，而热斑现象严重影响光伏组件的使用寿命，给光伏系统推广应用带来严重阻碍。为防止太阳能电池组件由于热斑现象而遭到破坏，目前一般的做法是在组件的正负极间并联一个旁路二极管，但发生热斑现象时组件两端负压大小需达到二极管导通电压才能被旁路保护(一般为0.7V，此时单体电池有可能已损坏)，灵敏度低，并不能真正避免热斑现象，且已有的自动检测太阳能电池热斑装置使用单片机和外围控制电路封装于光伏组件接线盒内，户外环境的复杂性很容易损坏控制部分从而导致装置的整体失效，装置可靠性不高，难以实际推广应用。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种基于PLC的太阳能电池组件热斑检测装置，以克服上述现有技术存在的缺陷。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：包括由太阳能电池板和与之串并联的继电器触点组成的太阳能电池组件，以及相互电连接的霍尔传感器、辐照传感器、PLC模块、稳压电源模块和上位机显示界面，所述霍尔传感器和继电器封装于太阳能电池板接线盒内，辐照传感器水平放置于太阳能电池板旁边，稳压电源模块、PLC模块和上位机显示界面置于控制柜内。所述的霍尔传感器，包括霍尔电压传感器、霍尔电流传感器，其电源输入端接稳压电源模块输出，其副边输出端接PLC模块；所述霍尔电压传感器原边输入端与太阳能电池组件并联，霍尔电流传感器原边输入端与太阳能电池组件串联，分别采集组件输出电压和电流。所述的PLC模块，由依次电连接的CPU模块、AI模块和DO模块组成。上述装置中，可以采用型号为PM573-ETH的CPU模块，其通过I/O总线与AI模块相连。上述装置中，可以采用型号为AI561的AI模块，其通过I/O总线分别与CPU模块和DO模块相连。上述装置中，可以采用型号为DO571的DO模块，其通过I/O总线与AI模块相连。上述装置中，可以采用型号为PHTBQ的辐照传感器，其通过信号线与PLC的AI模块相连。上述装置中，可以采用型号为CP-E-24/5的稳压电源模块，其通过电缆分别与霍尔传感器、辐照传感器、PLC模块和上位机显示界面相连。上述装置中，可以采用型号为FMV-WHRC512的上位机显示界面，其通过以太网与PLC的CPU模块相连。所述的太阳能电池组件，包括多个相互串并联的电池板；每个太阳能电池板均由继电器触点相串联、并联，其中一个继电器触点与太阳能电池板串联，另一个继电器触点与太阳能电池板旁路并联，两个继电器触点由PLC的DO模块控制通断。本实用新型的有益效果是：可实时监测太阳能电池组件工作状态，组件两端负压达到0.1V即可旁路保护，灵敏度为传统二极管结构7倍，同时相比传统单片机结构，就地采样远程控制的设计可使控制单元免受电磁干扰与腐蚀，装置稳定性高。一旦组件发生热斑现象，本装置可结合环境参数分析具体成因，在60S内发出报警信号显示故障太阳能电池板的具体编号并旁路故障组件，平时维护人员无需对光伏阵列巡检，只需在系统故障时针对性检查具体编号的故障太阳能电池板，减少工作人员维护工作量，避免因热斑造成光伏系统的发电效率下降，延长太阳能电池组件的使用寿命。附图说明图1是本实用新型的结构示意图。图2是本实用新型上位机显示界面设计图。具体实施方式以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步描述，但不限定本实用新型。本实用新型提供的一种基于PLC的太阳能电池组件热斑检测装置，如图1所示，包括由太阳能电池板PV和与之串并联的继电器触点组成的太阳能电池组件，以及相互电连接的霍尔传感器、辐照传感器、PLC模块、稳压电源模块和上位机显示界面，其中：霍尔传感器和继电器封装于太阳能电池板接线盒内，辐照传感器水平放置于太阳能电池板旁边，稳压电源模块、PLC模块和上位机显示界面置于控制柜内。所述的太阳能电池组件，包括多个相互串并联的电池板。每个太阳能电池板PV均由继电器触点相串联、并联，继电器触点由PLC的DO模块控制通断。所述1#继电器触点与太阳能电池板串联，2#继电器触点与太阳能电池板旁路并联，两个继电器均为24V直流继电器，由PLC的DO模块控制，当发生热斑现象，DO模块输出24V信号，使继电器线圈得电，触点动作，完成相应控制。所述的霍尔传感器，包括霍尔电压传感器、霍尔电流传感器，分别用于测量太阳能电池板工作电压和工作电流。其中：霍尔电压传感器，其电源输入端接由稳压电源模块所提供的24V直流电为工作电源，原边输入端分别与太阳能电池组件正负端相连，形成并联结构，采集组件的输出电压，副边输出端接AI模块，输出4～20mA电流信号，便于长距离传输。霍尔电流传感器，其电源输入端接由稳压电源模块所提供的24V直流电为工作电源，原边输入端串连接入太阳能电池组件，采集组件的输出电流，副边输出端接AI模块，输出4～20mA电流信号，便于长距离传输。所述的PLC模块，可以采用ABBAC500系列PLC，由依次电连接的CPU模块(中央处理单元)、AI模块(模拟量输入)和DO模块(数字量输出)组成，分别用于处理、采集和执行功能。其中：CPU模块通过I/O总线与AI模块相连，该CPU模块采用型号为PM573-ETH，DC24V，512KB程序内存，支持以太网通讯。AI模块通过I/O总线分别与CPU模块和DO模块相连，该AI模块采用型号为AI561，对4～20mA信号分辨率为12位。DO模块通过I/O总线与AI模块相连，该DO模块采用型号为DO571，DC24V，继电器输出，单通道额定电流2A。所述的稳压电源模块，采用型号为CP-E-24/5，DC24V，最大输出电流5A，其通过电缆分别与霍尔传感器、辐照传感器、PLC模块和上位机显示界面相连。所述的上位机显示界面，采用型号为FMV-WHRC512，其通过以太网与PLC的CPU模块相连，将所述传感器的电压、电流、辐照值、继电器通断状态和故障太阳能电池组件的具体编号显示，维护人员可观察太阳能电池组件是否发生热斑现象及保护动作情况。所述辐照传感器，通过信号线与PLC的AI模块相连。该辐照传感器采用型号为PHTBQ，其利用太阳光辐射产生的热电势与辐照强度线性关系的原理测量当前辐照值。本实用新型提供的基于PLC的太阳能电池热斑检测装置，其工作过程如下：霍尔电压和电流传感器采集太阳能电池组件电压及电流信息，辐照传感器采集当前太阳辐照强度；PLC的AI模块将传感器信号AD转换，以总线形式传输给PLC的CPU模块；量程转换，得出实际的电流电压及光照强度值；PLC的CPU模块对实测的电流电压信号处理，判断当前检测的太阳能电池组件的输出功率正负；若当前组件输出功率值为正，则判定太阳能电池组件工作正常，PLC不执行任何动作，即1#继电器的触点处于闭合状态(接常闭触点)，2#继电器的触点处于断开状态(接常开触点)；若当前组件输出功率值为负，则判定太阳能电池组件发生热斑现象，CPU通过DO模块控制2#继电器触点闭合，太阳能电池组件被短路，短暂的短路后，记录当前短路电流，同时令1#继电器触点断开，将故障组件切离光伏阵列，阵列的工作电流将从2#继电器的触点流过，太阳能电池组件被旁路；忽略温度影响因素，根据短路电流值得出当前天气情况下的太阳光辐照值，与实测的太阳光照强度值比较，若相差不大(小于15％)，则判定当前情况下的热斑现象是由乌云遮挡所引起，无需人工清洁，当外部天气恢复正常即可将旁路组件从新接入光伏阵列，若相差较大(大于15％)，则判定当前情况下的热斑现象是由鸟粪、盐雾等附着于电池板表面造成，需要人工清洁且确认污物已经清理后，方可人工通过上位机显示界面输出控制使2#继电器触点断开，1#继电器触点闭合，太阳能电池组件重新接入阵列；所有传感器采集的信息如电流值、电压值、辐照值以及造成光伏组件热斑现象的原因和故障太阳能电池组件的具体编号均由上位机显示界面输出，当由污物附着引起热斑现象时，还可人工通过上位机显示界面输出动作控制。本装置大大减小整个系统的运行维护工作，避免因热斑造成整个光伏系统的发电效率下降，延长太阳能电池组件的使用寿命。应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。