光伏系统及其故障检测方法、电路、光伏设备与流程

1.本技术涉及光伏技术领域，特别是涉及一种光伏系统及其故障检测方法、电路、光伏设备。


背景技术：

2.随着光伏产业的发展，光伏逆变器及光伏空调得到极大的普及。利用光伏逆变器可以将光伏太阳能板产生的可变直流电压转换为市电频率交流电，反馈回商用输电系统，或是供离网的电网使用。
3.随着光伏逆变器效率和容量的提升，一个光伏系统的可接入组串数也不断提高，由开始的一到两串提升至四到八串。光伏系统的组串中任意一个光伏组件出现故障，均会影响整个光伏系统的正常运行；对于有并联运行情况的光伏系统，光伏组件出现故障，很容易对光伏系统造成极大的损耗。因此，传统的光伏系统工作可靠性较差。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对传统的光伏系统工作可靠性差的问题，提供一种光伏系统及其故障检测方法、电路、光伏设备。
5.一种光伏系统的故障检测方法，包括：获取光伏系统的组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数；根据所述组件级电参数、所述组串级电参数、所述负载级电参数和预设参数阈值，分别向光伏系统的信号处理电路输出组件级电平信号、组串级电平信号和负载级电平信号；根据所述信号处理电路在所述组件级电平信号下输出的第一故障检测信号、在所述组串级电平信号下输出的第二故障检测信号以及在所述负载级电平信号下输出的第三故障检测信号，对所述光伏系统进行故障定位。
6.在一个实施例中，所述根据所述组件级电参数、所述组串级电参数、所述负载级电参数和预设参数阈值，分别向光伏系统的信号处理电路输出组件级电平信号、组串级电平信号和负载级电平信号的步骤，包括：根据所述组件级电参数和预设参数阈值的比较分析结果，向光伏系统的信号处理电路输出组件级电平信号；根据所述组串级电参数和所述预设参数阈值的比较分析结果，向光伏系统的信号处理电路输出组串级电平信号；根据所述负载级电参数和所述预设参数阈值的比较分析结果，向光伏系统的信号处理电路输出负载级电平信号。
7.在一个实施例中，所述根据所述组件级电参数和预设参数阈值的比较分析结果，向光伏系统的信号处理电路输出组件级电平信号的步骤，包括：当所述组件级电参数大于或等于预设参数阈值时，向光伏系统的信号处理电路输出第一组件电平信号；当所述组件级电参数小于所述预设参数阈值时，向所述信号处理电路输出第二组件电平信号；
8.和/或，所述根据所述组串级电参数和所述预设参数阈值的比较分析结果，向光伏系统的信号处理电路输出组串级电平信号的步骤，包括：当所述组串级电参数大于或等于所述预设参数阈值时，向光伏系统的信号处理电路输出第一组串电平信号；当所述组串级
电参数小于所述预设参数阈值时，向光伏系统的信号处理电路输出第二组串电平信号；
9.和/或，所述根据所述负载级电参数和所述预设参数阈值的比较分析结果，向光伏系统的信号处理电路输出负载级电平信号的步骤，包括：当所述负载级电参数大于或等于所述预设参数阈值时，向光伏系统的信号处理电路输出第一负载电平信号；当所述负载级电参数小于所述预设参数阈值时，向光伏系统的信号处理电路输出第二负载电平信号。
10.在一个实施例中，所述根据所述信号处理电路在所述组件级电平信号下输出的第一故障检测信号、在所述组串级电平信号下输出的第二故障检测信号以及在所述负载级电平信号下输出的第三故障检测信号，对所述光伏系统进行故障定位的步骤，包括：当所述信号处理电路在所述负载级电平信号下输出的第三故障检测信号表征存在故障时，得到所述光伏系统的负载发生故障；当所述信号处理电路在所述组串级电平信号下输出的第二故障检测信号表征存在故障，且所述第三故障检测信号表征未存在故障时，得到所述光伏系统的光伏串发生故障；当所述信号处理电路在所述组件级电平信号下输出的第一故障检测信号表征存在故障，且所述第二故障检测信号和所述第三故障检测信号均表征未存在故障时，得到所述光伏系统的光伏组件发生故障。
11.在一个实施例中，所述根据所述组件级电参数、所述组串级电参数、所述负载级电参数和预设参数阈值，分别向光伏系统的信号处理电路输出组件级电平信号、组串级电平信号和负载级电平信号的步骤，包括：分别对所述组件级电参数、所述组串级电参数和所述负载级电参数进行滤波处理，得到滤波后的组件级电参数、滤波后的组串级电参数和滤波后的负载级电参数；根据滤波后的组件级电参数、滤波后的组串级电参数、滤波后的负载级电参数和预设参数阈值，分别向光伏系统的信号处理电路输出组件级电平信号、组串级电平信号和负载级电平信号。
12.在一个实施例中，所述组件级电参数、所述组串级电参数和所述负载级电参数均为漏电流参数。
13.一种光伏系统的故障检测电路，包括：组件级参数采集装置，连接至光伏系统的光伏组件的输出端，用于采集所述光伏组件的组件级电参数；组串级参数采集装置，连接至光伏光伏系统的光伏串的输出端，用于采集所述光伏串的组串级电参数；负载级参数采集装置，连接至光伏光伏系统的负载的输出端，用于采集所述负载的负载级电参数；信号处理电路；处理装置，所述组件级参数采集装置、所述组串级参数采集装置和所述负载级参数采集装置均连接至所述处理装置，所述处理装置连接所述信号处理电路的输入端，所述信号处理电路的输出端连接所述处理装置，所述处理装置用于根据上述的故障检测方法进行故障检测。
14.在一个实施例中，所述信号处理电路包括组件级信号处理电路、组串级信号处理电路和负载级信号处理电路，所述组件级参数采集装置通过所述处理装置连接所述组件级信号处理电路的输入端，所述组串级参数采集装置通过所述处理装置连接所述组串级信号处理电路的输入端，所述负载级参数采集装置通过所述处理装置连接所述负载级信号处理电路的输入端，所述组件级信号处理电路的输出端、所述组串级信号处理电路的输出端和所述负载级信号处理电路的输入端均连接至所述处理装置。
15.在一个实施例中，所述组件级信号处理电路的输出端、所述组串级信号处理电路的输出端和所述负载级信号处理电路的输出端复用同一信号线连接至所述处理装置；
16.和/或，所述组件级参数采集装置、所述组串级参数采集装置和所述负载级参数采集装置复用同一信号线连接所述处理装置。
17.在一个实施例中，所述组件级信号处理电路包括第一比较器、第一开关器件和第一光耦器件，所述第一比较器的第一输入端作为所述组件级信号处理电路的输入端，所述第一比较器的第二输入端连接电源，所述第一比较器的输出端连接所述第一开关器件的控制端，所述第一开关器件的第一端连接电源，所述第一开关器件的第二端连接所述第一光耦器件的发光器的第一端，所述第一光耦器件的发光器的第二端接地，所述第一光耦器件的受光器的第一端连接第一电源，所述第一光耦器件的受光器的第二端作为所述组件级信号处理电路的输出端；
18.和/或，所述组串级信号处理电路包括第二比较器、第二开关器件和第二光耦器件，所述第二比较器的第一输入端作为所述组串级信号处理电路的输入端，所述第二比较器的第二输入端连接电源，所述第二比较器的输出端连接所述第二开关器件的控制端，所述第二开关器件的第一端连接电源，所述第二开关器件的第二端连接所述第二光耦器件的发光器的第一端，所述第二光耦器件的发光器的第二端接地，所述第二光耦器件的受光器的第一端连接第二电源，所述第二光耦器件的受光器的第二端作为所述组串级信号处理电路的输出端；
19.和/或，所述负载级信号处理电路包括第三比较器、第三开关器件和第三光耦器件，所述第三比较器的第一输入端作为所述负载级信号处理电路的输入端，所述第三比较器的第二输入端连接电源，所述第三比较器的输出端连接所述第三开关器件的控制端，所述第三开关器件的第一端连接电源，所述第三开关器件的第二端连接所述第三光耦器件的发光器的第一端，所述第三光耦器件的发光器的第二端接地，所述第三光耦器件的受光器的第一端连接第三电源，所述第三光耦器件的受光器的第二端作为所述负载级信号处理电路的输出端；所述第一电源、所述第二电源和所述第三电源的电压值互不相同。
20.在一个实施例中，所述第三电源的电压值大于所述第二电源的电压值，所述第二电源的电压值大于所述第一电源的电压值。
21.在一个实施例中，所述组件级参数采集装置、所述组串级参数采集装置和所述负载级参数采集装置均为漏电流传感器。
22.一种光伏系统，包括上述的故障检测电路。
23.一种光伏设备，包括上述的光伏系统。
24.上述光伏系统及其故障检测方法、电路、光伏设备，将光伏系统划分为组件级、组串级和负载级，在光伏系统运行过程中，分别采集组件级对应的组件级电参数、组串级对应的组串级电参数以及负载级对应的负载级电参数，之后将组件级电参数、组串级电参数、负载级电参数和预设参数阈值进行分析，向光伏系统的信号处理电路输出组件级电平信号、组串级电平信号和负载级电平信号。最终结合信号处理电路在组件级电平信号下输出的第一故障检测信号、在组串级电平信号下输出的第二故障检测信号以及在负载级电平信号下输出的第三故障检测信号，得到光伏系统是否发生故障，以及发生故障的具体位置。通过上述方案，可实现对光伏系统的故障检测，并在发生故障时能够进行故障定位，便于运维人员及时进行检修，从而有效提高光伏系统的工作可靠性。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统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技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为一实施例中光伏系统的故障检测方法流程示意图；
27.图2为另一实施例中光伏系统的故障检测方法流程示意图；
28.图3为一实施例中信号处理电路结构示意图；
29.图4为又一实施例中光伏系统的故障检测方法流程示意图；
30.图5为再一实施例中光伏系统的故障检测方法流程示意图；
31.图6为一实施例中滤波处理流程示意图；
32.图7为一实施例中光伏系统的故障检测电路结构示意图；
33.图8为一实施例中光伏系统的故障检测示意图。
具体实施方式
34.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的较佳的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容的理解更加透彻全面。
35.请参阅图1，一种光伏系统的故障检测方法，包括步骤s100、步骤s200和步骤s300。
36.步骤s100，获取光伏系统的组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数。
37.具体地，一个光伏系统包括负载以及多个光伏串，各个光伏串均连接至负载，为负载进行供电，而每一个光伏串则分别包括多个光伏组件，通过多个光伏组件相互连接，构成一个光伏串。根据实际发生故障的位置不同，光伏系统的故障等级可划分为组件级、组串级和负载级，组件级即为光伏系统的光伏组件发生故障，而组串级则为光伏系统的光伏组串发生故障，负载级则为光伏系统的负载发生故障。因此，在实际检测过程中，针对不同的故障等级，需要获取相应的电参数进行检测分析。组件级电参数即为光伏系统的光伏组件处的电参数，组串级电参数即为光伏系统的光伏串处的电参数，而负载级电参数则为光伏系统的负载处的电参数。
38.应当指出的是，在一个实施例中，光伏系统的故障检测方法应用于光伏系统的处理装置，在实际故障检测中，处理装置首先进行组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数的获取。而组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数的获取方式并不是唯一的，在一个较为详细的实施例中，可以是在光伏系统的光伏组件处设置有组件级参数采集装置，在光伏串处设置有组串级参数采集装置，而在负载处则设置有负载级参数采集装置，通过各个参数采集装置实时采集得到光伏系统的组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数，并发送至处理装置，即表征处理装置获取组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数。
39.可以理解，组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数的具体类型并不是唯一的，根据实际检测故障类型的不同，对应的组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数也会有所区别。例如，在一个实施例中，通过该故障检测方法实现漏电流故障检测，则相应的
组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数分别为光伏组件处的漏电流参数、光伏组串处的漏电流参数以及负载处的漏电流参数。在其它实施例中，还可以是实现绝缘阻抗故障、接地故障或者是短路故障的检测，此时则需要通过检测对地电阻的来实现故障分析，相应的各个电参数为光伏组件处的漏电压参数、光伏组串处的电压参数以及负载处的电压参数。
40.步骤s200，根据组件级电参数、组串级电参数、负载级电参数和预设参数阈值，分别向光伏系统的信号处理电路输出组件级电平信号、组串级电平信号和负载级电平信号。
41.具体地，处理装置预存有预设参数阈值，在获取得到组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数之后，处理装置将会结合组件级电参数、组串级电参数、负载级电参数以及预设参数阈值进行比对分析，最终向光伏系统的信号处理电路输出组件级电平信号、组串级电平信号和负载级电平信号，以便于信号处理电路进行故障分析。
42.应当指出的是，预设参数阈值的具体类型并不是唯一的，根据所要实现的故障检测类型不同，预设参数也会有所区别。为了便于理解本技术的技术方案，下面以具体故障检测类型为漏电流检测为例进行解释说明。相应的，在一个实施例中，预设参数阈值可以为一个的电流阈值，例如300ma等，在该实施例的方案中，组件级电参数、组串级电参数、负载级电参数为各个参数采集装置实际采集到的漏电流值，此时只需要将实际采集的漏电流与预设参数阈值进行比较分析即可。
43.在另一个实施例中，预设参数阈值还可以是漏电流的突变阈值，此时可将预设参数阈值设置为30ma、60ma或者150ma等，对应的此时处理装置所获取的组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数，应当为各个电参数相对上一次采集的变化值。在该实施例的方案中，需要将实际采集的漏电流值与上一次采集的漏电流作差之后，将漏电流变化值与预设参数阈值进行比较分析。
44.步骤s300，根据信号处理电路在组件级电平信号下输出的第一故障检测信号、在组串级电平信号下输出的第二故障检测信号以及在负载级电平信号下输出的第三故障检测信号，对光伏系统进行故障定位。
45.具体地，处理装置在向信号处理电路输出组件级电平信号、组串级电平信号和负载级电平信号之后，在组件级电平信号的作用下，信号处理电路会向处理装置输出第一故障检测信号，通过该第一故障检测信号，可反映组件级的故障状态。在组串级电平信号的作用下，信号处理电路则会向处理装置输出第二故障检测信号，通过第二故障检测信号，可反映组串级的故障状态。而在在负载级电平信号的作用下，信号处理电路则会向处理装置输出第三故障检测信号，通过第三故障检测信号可反映负载级的故障状态。最终，处理装置结合第一故障检测信号、第二故障检测信号和第三故障检测信号的具体情况分析，得到当前光伏系统是否发生故障以及发生故障的具体位置，实现故障定位。
46.请参阅图2，在一个实施例中，步骤s200包括步骤s210、步骤s220和步骤s230。
47.步骤s210，根据组件级电参数和预设参数阈值的比较分析结果，向光伏系统的信号处理电路输出组件级电平信号。步骤s220，根据组串级电参数和预设参数阈值的比较分析结果，向光伏系统的信号处理电路输出组串级电平信号。步骤s230，根据负载级电参数和预设参数阈值的比较分析结果，向光伏系统的信号处理电路输出负载级电平信号。
48.具体地，处理装置在根据获取的电参数进行分析时，具体为分别将组件级电参数、
组串级电参数和负载级电参数三者与预设参数阈值进行比较分析，结合组件级电参数和预设参数阈值的比较分析结果，向信号处理电路输出一路组件级电平信号；结合组串级电参数和预设参数阈值的比较分析结果，向信号处理电路输出一路组串级电平信号；结合负载级电参数和预设参数阈值的比较分析结果，向信号处理电路输出一路负载级电平信号。信号处理电路具备三个信号输入端口，三路电平信号同时作用于信号处理电路，最终信号处理电路根据各个电平信号的不同，向处理装置输出不同故障检测信号组合，以实现故障定位。
49.进一步地，在一个实施例中，步骤s210包括：当组件级电参数大于或等于预设参数阈值时，向光伏系统的信号处理电路输出第一组件电平信号；当组件级电参数小于预设参数阈值时，向信号处理电路输出第二组件电平信号；
50.和/或，步骤s220包括：当组串级电参数大于或等于预设参数阈值时，向光伏系统的信号处理电路输出第一组串电平信号；当组串级电参数小于预设参数阈值时，向光伏系统的信号处理电路输出第二组串电平信号；
51.和/或，步骤s230包括：当负载级电参数大于或等于预设参数阈值时，向光伏系统的信号处理电路输出第一负载电平信号；当负载级电参数小于预设参数阈值时，向光伏系统的信号处理电路输出第二负载电平信号。
52.具体地，在该实施例中，在分别将组件级电参数、组串级电参数、负载级电参数三者与预设参数阈值进行比较分析时，根据三者与预设参数阈值的大小关系不同，对应输出不同类型的电平信号，以使信号处理电路进入不同的工作状态，从而可以向处理装置输出不同的结果。
53.可以理解，各个电平信号的具体形式并不是唯一的，根据后续信号处理电路的具体形式不同，电平信号的具体形式也会存在区别。例如，在一个较为详细的实施例中，请结合参阅图3，信号处理电路包括组件级信号处理电路41、组串级信号处理电路42和负载级信号处理电路43，组件级信号处理电路41包括第一比较器u1、第一开关器件q1和第一光耦器件q4，第一比较器u1的第一输入端作为组件级信号处理电路41的输入端，第一比较器u1的第二输入端连接电源，第一比较器u1的输出端连接第一开关器件q1的控制端，第一开关器件q1的第一端连接电源，第一开关器件q1的第二端连接第一光耦器件q4的发光器的第一端，第一光耦器件q4的发光器的第二端接地，第一光耦器件q4的受光器的第一端连接第一电源s1，第一光耦器件q4的受光器的第二端作为组件级信号处理电路41的输出端。
54.组串级信号处理电路42包括第二比较器u2、第二开关器件q2和第二光耦器件q5，第二比较器u2的第一输入端作为组串级信号处理电路42的输入端，第二比较器u2的第二输入端连接电源，第二比较器u2的输出端连接第二开关器件q2的控制端，第二开关器件q2的第一端连接电源，第二开关器件q2的第二端连接第二光耦器件q5的发光器的第一端，第二光耦器件q5的发光器的第二端接地，第二光耦器件q5的受光器的第一端连接第二电源s2，第二光耦器件q5的受光器的第二端作为组串级信号处理电路42的输出端。
55.负载级信号处理电路43包括第三比较器u3、第三开关器件q3和第三光耦器件q6，第三比较器u3的第一输入端作为负载级信号处理电路43的输入端，第三比较器u3的第二输入端连接电源，第三比较器u3的输出端连接第三开关器件q3的控制端，第三开关器件q3的第一端连接电源，第三开关器件q3的第二端连接第三光耦器件q6的发光器的第一端，第三
光耦器件q6的发光器的第二端接地，第三光耦器件q6的受光器的第一端连接第三电源s3，第三光耦器件q6的受光器的第二端作为负载级信号处理电路43的输出端。
56.相应的，第一组件电平信号为高电平信号、第二组件电平信号为低电平信号、第一组串电平信号为高电平信号、第二组串电平信号为低电平信号、第一负载电平信号为高电平信号、第一负载电平信号为低电平信号。以组件级为例，当组件级参数采集装置采集组件级电参数发送至处理装置，处理装置分析组件级电参数大于或等于预设参数阈值时，处理装置的输出由低电平置为高电平(也即输出第一组件电平信号)，送入第一比较器u1进行信号判断，第一比较器u1经过运放判断后输出高电平，高电平信号使第一开关器件q1导通，第一开关器件q1导通使第一光耦器件q4导通，最终将外置第一电源s1的电压信号(也即第一故障检测信号)输出给处理装置，处理装置接收电压信号进行故障判断，判断为发生组件级故障。
57.请参阅图4，在一个实施例中，步骤s300包括步骤s310、步骤s320和步骤s330。
58.步骤s310，当信号处理电路在负载级电平信号下输出的第三故障检测信号表征存在故障时，得到光伏系统的负载发生故障。步骤s320，当信号处理电路在组串级电平信号下输出的第二故障检测信号表征存在故障，且第三故障检测信号表征未存在故障时，得到光伏系统的光伏串发生故障。步骤s330，当信号处理电路在组件级电平信号下输出的第一故障检测信号表征存在故障，且第二故障检测信号和第三故障检测信号均表征未存在故障时，得到光伏系统的光伏组件发生故障。
59.具体地，在该实施例的方案中，信号处理电路复用一条信号输出线路与处理装置相连接，可有效节省控制接口资源，可实现复杂光伏系统的外部信号检测及其判断，以适应大型光伏设备系统的应用场景。
60.相应的，第一故障检测信号、第二故障检测信号以及第三故障检测信号具备不同的优先级，其中，第三故障检测信号为发生故障类型信号的优先级最高，而第二故障检测信号为发生故障类型信号的优先级低于第三故障检测信号为发生故障的优先级，第一故障检测信号为发生故障类型信号的优先级低于第二故障检测信号为发生故障类型信号的优先级。
61.当第三故障检测信号表征存在故障时，该信号将会将第二故障检测信号以及第一故障检测信号覆盖，处理装置根据接收的第三故障检测信号判断，最终把故障位置定位得到负载级，得到负载级发生故障的检测结果。而第二故障检测信号表征存在故障，且第三故障检测信号表征未存在故障时，处理装置将会把故障位置定位得到组串级，得到组串级发生故障的检测结果。只有第三故障检测信号表征存在故障，其余均表征未存在故障时，处理装置将会把故障位置定位得到组件级，得到组件级发生故障的检测结果。
62.可以理解，故障检测信号表征是否存在故障的具体方式并不是唯一的，在一个实施例中，可通过信号处理电路是否有相应大小的电压输出来实现。以第三故障检测信号为例，当在负载级电平信号的作用下，负载信号处理电路有与第三电源对应大小的电压输出，此时即表征存在故障；而当在负载级电平信号的作用下，负载信号处理电路没有电压输出，此时即表征未存在故障。
63.进一步地，在一个实施例中，每一光伏组件的输出端均对应连接有一组件级参数采集装置，每一光伏组串的输出端均对应连接有一组串级参数采集装置，而每一负载的输
出端均对应连接有一负载级参数采集装置。在处理装置将故障定位到组件级、组串级或者是负载级之后，处理装置还可结合各个参数采集装置的输出电参数，将发生故障的位置定位到具体哪一个光伏组件故障，或者具体哪一个光伏串故障，亦或者是具体哪一个负载故障。
64.在一个实施例中，请参阅图5，步骤s200包括步骤s240进而步骤s250。
65.步骤s240，分别对组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数进行滤波处理，得到滤波后的组件级电参数、滤波后的组串级电参数和滤波后的负载级电参数。步骤s250，根据滤波后的组件级电参数、滤波后的组串级电参数、滤波后的负载级电参数和预设参数阈值，分别向光伏系统的信号处理电路输出组件级电平信号、组串级电平信号和负载级电平信号。
66.具体的，本实施例的方案，在对获取的组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数，结合预设参数阈值进行分析之前，还对组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数进行滤波处理，对采集的电参数滤除偶然脉冲干扰，从而有效规避检测不准确的问题。
67.为了便于理解，下面以电参数为漏电流参数，所实现的故障检测为漏电流检测进行解释说明。请结合参阅图6，该实例的方案中，对获取的组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数，使用必要的滤波算法进行滤波及滞环处理，避免出现由于电压值波动引起错误保护及错误动作。滤波实现方式是通过处理装置采集n(具体可结合实际需求进行不同设置)个周期的漏电流数据，构成数组t，通过逻辑比较去掉数组t中的最大值和最小值，剩余数据进行取平均值操作。该滤波方式适用于容易出现异常值得系统，可有效滤除偶然的脉冲干扰。对实际漏电流进行处理，可以有效规避检测不准确问题。
68.上述光伏系统的故障检测方法，将光伏系统划分为组件级、组串级和负载级，在光伏系统运行过程中，分别采集组件级对应的组件级电参数、组串级对应的组串级电参数以及负载级对应的负载级电参数，之后将组件级电参数、组串级电参数、负载级电参数和预设参数阈值进行分析，向光伏系统的信号处理电路输出组件级电平信号、组串级电平信号和负载级电平信号。最终结合信号处理电路在组件级电平信号下输出的第一故障检测信号、在组串级电平信号下输出的第二故障检测信号以及在负载级电平信号下输出的第三故障检测信号，得到光伏系统是否发生故障，以及发生故障的具体位置。通过上述方案，可实现对光伏系统的故障检测，并在发生故障时能够进行故障定位，便于运维人员及时进行检修，从而有效提高光伏系统的工作可靠性。
69.请参阅图7，一种光伏系统的故障检测电路，包括：组件级参数采集装置10，连接至光伏系统的光伏组件的输出端(图未示)，用于采集光伏组件的组件级电参数；组串级参数采集装置20，连接至光伏光伏系统的光伏串的输出端(图未示)，用于采集光伏串的组串级电参数；负载级参数采集装置30，连接至光伏光伏系统的负载的输出端(图未示)，用于采集负载的负载级电参数；信号处理电路40；处理装置50，组件级参数采集装置10、组串级参数采集装置20和负载级参数采集装置30均连接至处理装置50，处理装置50连接信号处理电路40的输入端，信号处理电路40的输出端连接处理装置50，处理装置50用于根据上述的故障检测方法进行故障检测。
70.具体地，可结合参阅图8，一个光伏系统包括负载以及多个光伏串，各个光伏串均连接至负载，为负载进行供电，而每一个光伏串则分别包括多个光伏组件，通过多个光伏组
件相互连接，构成一个光伏串。根据实际发生故障的位置不同，光伏系统的故障等级可划分为组件级、组串级和负载级，组件级即为光伏系统的光伏组件发生故障，而组串级则为光伏系统的光伏组串发生故障，负载级则为光伏系统的负载发生故障。因此，在实际检测过程中，针对不同的故障等级，需要获取相应的电参数进行检测分析。组件级电参数即为光伏系统的光伏组件处的电参数，组串级电参数即为光伏系统的光伏串处的电参数，而负载级电参数则为光伏系统的负载处的电参数。
71.在实际故障检测中，处理装置50首先进行组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数的获取。通过各个参数采集装置实时采集得到光伏系统的组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数，并发送至处理装置50，即表征处理装置50获取组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数。
72.处理装置50预存有预设参数阈值，在获取得到组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数之后，处理装置50将会结合组件级电参数、组串级电参数、负载级电参数以及预设参数阈值进行比对分析，最终向光伏系统的信号处理电路40输出组件级电平信号、组串级电平信号和负载级电平信号，以便于信号处理电路40进行故障分析。
73.处理装置50在向信号处理电路40输出组件级电平信号、组串级电平信号和负载级电平信号之后，在组件级电平信号的作用下，信号处理电路40会向处理装置50输出第一故障检测信号，通过该第一故障检测信号，可反映组件级的故障状态。在组串级电平信号的作用下，信号处理电路40则会向处理装置50输出第二故障检测信号，通过第二故障检测信号，可反映组串级的故障状态。而在在负载级电平信号的作用下，信号处理电路40则会向处理装置50输出第三故障检测信号，通过第三故障检测信号可反映负载级的故障状态。最终，处理装置50结合第一故障检测信号、第二故障检测信号和第三故障检测信号的具体情况分析，得到当前光伏系统是否发生故障以及发生故障的具体位置，实现故障定位。
74.请参阅图3，在一个实施例中，信号处理电路40包括组件级信号处理电路41、组串级信号处理电路42和负载级信号处理电路43，组件级参数采集装置10通过处理装置50连接组件级信号处理电路41的输入端(图未示)，组串级参数采集装置20通过处理装置50连接组串级信号处理电路42的输入端(图未示)，负载级参数采集装置30通过处理装置50连接负载级信号处理电路43的输入端(图未示)，组件级信号处理电路41的输出端、组串级信号处理电路42的输出端和负载级信号处理电路43的输入端均连接至处理装置50。
75.具体地，组件级信号处理电路41用于根据接收的组件级电平信号，向处理装置50输出相应的组件级故障检测结果(也即第一故障检测信号)，组串级信号处理电路42用于根据接收的组串级电平信号，向处理装置50输出相应的组串级故障检测结果(也即第二故障检测信号)，负载级信号处理电路43用于根据接收的负载级电平信号，向处理装置50输出相应的负载级故障检测结果(也即第三故障检测信号)。
76.进一步地，请继续参阅图3，在一个实施例中，组件级信号处理电路41包括第一比较器u1、第一开关器件q1和第一光耦器件q4，第一比较器u1的第一输入端作为组件级信号处理电路41的输入端，第一比较器u1的第二输入端连接电源，第一比较器u1的输出端连接第一开关器件q1的控制端，第一开关器件q1的第一端连接电源，第一开关器件q1的第二端连接第一光耦器件q4的发光器的第一端，第一光耦器件q4的发光器的第二端接地，第一光耦器件q4的受光器的第一端连接第一电源s1，第一光耦器件q4的受光器的第二端作为组件
级信号处理电路41的输出端；
77.和/或，组串级信号处理电路42包括第二比较器u2、第二开关器件q2和第二光耦器件q5，第二比较器u2的第一输入端作为组串级信号处理电路42的输入端，第二比较器u2的第二输入端连接电源，第二比较器u2的输出端连接第二开关器件q2的控制端，第二开关器件q2的第一端连接电源，第二开关器件q2的第二端连接第二光耦器件q5的发光器的第一端，第二光耦器件q5的发光器的第二端接地，第二光耦器件q5的受光器的第一端连接第二电源s2，第二光耦器件q5的受光器的第二端作为组串级信号处理电路42的输出端；
78.和/或，负载级信号处理电路43包括第三比较器u3、第三开关器件q3和第三光耦器件q6，第三比较器u3的第一输入端作为负载级信号处理电路43的输入端，第三比较器u3的第二输入端连接电源，第三比较器u3的输出端连接第三开关器件q3的控制端，第三开关器件q3的第一端连接电源，第三开关器件q3的第二端连接第三光耦器件q6的发光器的第一端，第三光耦器件q6的发光器的第二端接地，第三光耦器件q6的受光器的第一端连接第三电源s3，第三光耦器件q6的受光器的第二端作为负载级信号处理电路43的输出端；第一电源s1、第二电源s2和第三电源s3的电压值互不相同。
79.具体地，以组件级为例，当组件级参数采集装置10采集组件级电参数发送至处理装置50，处理装置50分析组件级电参数大于或等于预设参数阈值时，处理装置50的输出由低电平置为高电平(也即输出第一组件电平信号)，送入第一比较器u1进行信号判断，第一比较器u1经过运放判断后输出高电平，高电平信号使第一开关器件q1导通，第一开关器件q1导通使第一光耦器件q4导通，最终将外置第一电源s1的电压信号(也即第一故障检测信号)输出给处理装置50，处理装置50接收电压信号进行故障判断，判断为发生组件级故障。组串级以及负载级的工作方式与组件级一致，在此不在赘述。
80.可以理解，在该实施例的方案中，组件级信号处理电路41的输出端、组串级信号处理电路42的输出端和负载级信号处理电路43的输出端，可以分别采用一个信号线与处理装置50连接，也可以复用同一根信号线与处理装置50连接，具体可结合实际需求进行不同的选择。相应的，为了便于对组件级、组串级以及负载级的故障进行区分，第一电源s1、第二电源s2和第三电源s3的电压值将会设置互不相同。
81.进一步地，在一个实施例中，第三电源s3的电压值大于第二电源s2的电压值，第二电源s2的电压值大于第一电源s1的电压值。
82.具体地，该实施例的方案中，将第三电源s3的电压值大于第二电源s2的电压值，第二电源s2的电压值大于第一电源s1的电压值，以使得负载级的故障检测优先级高于组串级故障检测优先级，而组串级故障检测优先级则高于组件级故障检测优先级。例如，在一个较为详细的实施例中，可将第三电源s3的电压值设置为5v，将第二电源s2的电压值设置为3v，而将第一电源s1的电压值设置为1v。
83.当第三故障检测信号表征存在故障，也即负载级信号处理电路43输出第三电源s3对应大小的电压值，该电压值将会把第二故障检测信号以及第一故障检测信号覆盖，处理装置50根据接收的第三故障检测信号判断，最终把故障位置定位得到负载级，得到负载级发生故障的检测结果。而第二故障检测信号表征存在故障，且第三故障检测信号为未发生故障，也即处理装置50接收到第二电源s2对应大小的电压值，未接收到第三电源s3对应大小的电压值，该电压值会将第一电源s1对应大小的电压值覆盖，处理装置50将会把故障位
置定位得到组串级，得到组串级发生故障的检测结果。只有第三故障检测信号表征存在故障，其余均表征未存在故障，也即处理装置50仅接收到第一电源s1对应大小的电压值，处理装置50将会把故障位置定位得到组件级，得到组件级发生故障的检测结果。
84.应当指出的是，在一个实施例中，组件级信号处理电路41的输出端、组串级信号处理电路42的输出端和负载级信号处理电路43的输出端复用同一信号线连接至处理装置50；
85.和/或，组件级参数采集装置10、组串级参数采集装置20和负载级参数采集装置30复用同一信号线连接处理装置50。
86.具体地，由于现今光伏系统光伏组件、光伏组串接入数量较多，处理装置50处理资源有限，将各级故障输出信号汇集成一路输出至处理装置50(具体可以是mcu等)，针对不同的故障等级，通过不同的电压等级进行判断，最高级故障可设置为最高电压等级，后级故障依次进行电压等级递减，发生最高等级故障将直接覆盖低等级故障电压信号，使设备进行及时的、快速的、彻底的故障保护处理，防止损坏各级系统设备，处理装置50根据检测到的不同的电压等级作为不同等级故障的判断阈值，可实现多功能故障判断复用。
87.因此，通过复用信号线的方式实现处理装置50与各个参数采集装置的连接，或者是通过一根复用信号线将各个信号处理电路40的输出端连接至处理装置50，可有效节省控制接口资源，同时还便于实现复杂光伏系统的外部信号检测及其判断，以适应大型光伏设备系统的应用场景。
88.可以理解，组件级参数采集装置10、组串级参数采集装置20和负载级参数采集装置30的具体类型并不是唯一的，根据故障检测类型不同，其具体类型也会有所区别。例如，在一个实施例中，组件级参数采集装置10、组串级参数采集装置20和负载级参数采集装置30均为漏电流传感器，此时可实现漏电流类型的故障检测。在其它实施例中，组件级参数采集装置10、组串级参数采集装置20和负载级参数采集装置30还可以为电压检测器，此时可实现绝缘阻抗故障、接地故障或者短路故障的检测。
89.上述光伏系统的故障检测电路，将光伏系统划分为组件级、组串级和负载级，在光伏系统运行过程中，分别采集组件级对应的组件级电参数、组串级对应的组串级电参数以及负载级对应的负载级电参数，之后将组件级电参数、组串级电参数、负载级电参数和预设参数阈值进行分析，向光伏系统的信号处理电路40输出组件级电平信号、组串级电平信号和负载级电平信号。最终结合信号处理电路40在组件级电平信号下输出的第一故障检测信号、在组串级电平信号下输出的第二故障检测信号以及在负载级电平信号下输出的第三故障检测信号，得到光伏系统是否发生故障，以及发生故障的具体位置。通过上述方案，可实现对光伏系统的故障检测，并在发生故障时能够进行故障定位，便于运维人员及时进行检修，从而有效提高光伏系统的工作可靠性。
90.一种光伏系统，包括上述的故障检测电路。
91.具体地，故障检测电路如上述各个实施例以及附图所示，实际故障检测中，处理装置50首先进行组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数的获取。通过各个参数采集装置实时采集得到光伏系统的组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数，并发送至处理装置50，即表征处理装置50获取组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数。
92.处理装置50预存有预设参数阈值，在获取得到组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数之后，处理装置50将会结合组件级电参数、组串级电参数、负载级电参数以及预
设参数阈值进行比对分析，最终向光伏系统的信号处理电路40输出组件级电平信号、组串级电平信号和负载级电平信号，以便于信号处理电路40进行故障分析。
93.处理装置50在向信号处理电路40输出组件级电平信号、组串级电平信号和负载级电平信号之后，在组件级电平信号的作用下，信号处理电路40会向处理装置50输出第一故障检测信号，通过该第一故障检测信号，可反映组件级的故障状态。在组串级电平信号的作用下，信号处理电路40则会向处理装置50输出第二故障检测信号，通过第二故障检测信号，可反映组串级的故障状态。而在在负载级电平信号的作用下，信号处理电路40则会向处理装置50输出第三故障检测信号，通过第三故障检测信号可反映负载级的故障状态。最终，处理装置50结合第一故障检测信号、第二故障检测信号和第三故障检测信号的具体情况分析，得到当前光伏系统是否发生故障以及发生故障的具体位置，实现故障定位。
94.上述光伏系统，将光伏系统划分为组件级、组串级和负载级，在光伏系统运行过程中，分别采集组件级对应的组件级电参数、组串级对应的组串级电参数以及负载级对应的负载级电参数，之后将组件级电参数、组串级电参数、负载级电参数和预设参数阈值进行分析，向光伏系统的信号处理电路40输出组件级电平信号、组串级电平信号和负载级电平信号。最终结合信号处理电路40在组件级电平信号下输出的第一故障检测信号、在组串级电平信号下输出的第二故障检测信号以及在负载级电平信号下输出的第三故障检测信号，得到光伏系统是否发生故障，以及发生故障的具体位置。通过上述方案，可实现对光伏系统的故障检测，并在发生故障时能够进行故障定位，便于运维人员及时进行检修，从而有效提高光伏系统的工作可靠性。
95.一种光伏设备，包括上述的光伏系统。
96.具体地，光伏系统以及故障检测电路如上述各个实施例以及附图所示，光伏设备的具体类型并不是唯一的，可以是光伏空调等，相应的负载即为光伏空调中的压缩机等用电器件。在实际故障检测中，处理装置50首先进行组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数的获取。通过各个参数采集装置实时采集得到光伏系统的组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数，并发送至处理装置50，即表征处理装置50获取组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数。
97.处理装置50预存有预设参数阈值，在获取得到组件级电参数、组串级电参数和负载级电参数之后，处理装置50将会结合组件级电参数、组串级电参数、负载级电参数以及预设参数阈值进行比对分析，最终向光伏系统的信号处理电路40输出组件级电平信号、组串级电平信号和负载级电平信号，以便于信号处理电路40进行故障分析。
98.处理装置50在向信号处理电路40输出组件级电平信号、组串级电平信号和负载级电平信号之后，在组件级电平信号的作用下，信号处理电路40会向处理装置50输出第一故障检测信号，通过该第一故障检测信号，可反映组件级的故障状态。在组串级电平信号的作用下，信号处理电路40则会向处理装置50输出第二故障检测信号，通过第二故障检测信号，可反映组串级的故障状态。而在在负载级电平信号的作用下，信号处理电路40则会向处理装置50输出第三故障检测信号，通过第三故障检测信号可反映负载级的故障状态。最终，处理装置50结合第一故障检测信号、第二故障检测信号和第三故障检测信号的具体情况分析，得到当前光伏系统是否发生故障以及发生故障的具体位置，实现故障定位。
99.上述光伏设备，将光伏系统划分为组件级、组串级和负载级，在光伏系统运行过程
中，分别采集组件级对应的组件级电参数、组串级对应的组串级电参数以及负载级对应的负载级电参数，之后将组件级电参数、组串级电参数、负载级电参数和预设参数阈值进行分析，向光伏系统的信号处理电路40输出组件级电平信号、组串级电平信号和负载级电平信号。最终结合信号处理电路40在组件级电平信号下输出的第一故障检测信号、在组串级电平信号下输出的第二故障检测信号以及在负载级电平信号下输出的第三故障检测信号，得到光伏系统是否发生故障，以及发生故障的具体位置。通过上述方案，可实现对光伏系统的故障检测，并在发生故障时能够进行故障定位，便于运维人员及时进行检修，从而有效提高光伏设备的工作可靠性。
100.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
101.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。