一种光伏组件的安全管理系统及安全管理方法与流程

本发明涉及光伏发电术领域，尤其涉及一种光伏组件的安全管理系统及安全管理方法。

背景技术：

1、随着绿色发展与环保理念的不断落实，推动了新能源电力设施的不断发展，光伏发电作为绿色无污染的电力来源，其应用越来越普及，而对于光伏发电安全性的要求也随之提高。光伏组件作为光伏发电系统的重要核心组成部分，其可靠性直接影响到发电系统的整体效果，但实际上光伏组件受到的制约因素较多，每块光伏组件自身的特性差异会引起连接组合效率损失。光伏组件阵列一般为串并联式，倘若线路中发生故障时，所有串并联关系的其它组件都可能因电压、电流强度的下降而受影响。为了保障光伏阵列工作的安全性和可靠性，充分发挥每块光伏组件的最大发电效率和保障光伏组件处于正常工作状态尤为重要。

2、判断线路中的故障位置是光伏系统中较为棘手的难题。并联故障或接地故障在光伏系统中可能会引起电弧、也可能引不起电弧而仅仅只是漏电。发生这类故障的位置也可能是线路与大地之间，也可能是线路与线路之间等。在现有技术中暂时没有相应的检测手段来检测出发生故障的精确位置。

技术实现思路

1、本发明提供了一种光伏组件的安全管理系统及安全管理方法，以解决光伏组串中无法准确检测故障点的问题。

2、根据本发明的一方面，提供了一种光伏组件的安全管理系统，包括：

3、多个光伏组串，多个所述光伏组向母线供电；所述光伏组串包括多个光伏组件和多个组件级电力电子模块，至少一个所述光伏组件与所述组件级电力电子模块对应电连接；

4、其中，所述组件级电力电子模块包括：正极输出端、负极输出端和中间连接端；位于同一所述光伏组串中的所述光伏组件通过所述组件级电力电子模块的所述正极输出端和所述负极输出端进行串联连接；位于同一所述光伏组串中的所述组件级电力电子模块的中间连接端均连接至公共连接线。

5、可选地，所述组件级电力电子模块的中间连接端与所述组件级电力电子模块中的电路节点进行电连接或不进行电连接。

6、可选地，所述组件级电力电子模块为关断器或优化器。

7、根据本发明的另一方面，提供了一种光伏组件的安全管理方法，包括：

8、多个光伏组串向母线供电；

9、每个光伏组串中的多个光伏组件通过对应设置的组件级电力电子模块进行串联连接；其中，所述组件级电力电子模块的中间连接端连接至公共连接线；

10、检测各所述组件级电力电子模块的正极输出端、负极输出端和中间连接端的电压关系，判断线路故障。

11、可选地，所述判断线路故障的方法，具体包括：

12、第一组件级电力电子模块的所述正极输出端与第二组件级电力电子模块的所述负极输出端电连接；

13、检测所述第一组件级电力电子模块的所述中间连接端和所述正极输出端之间的电压差v1，以及检测所述第二组件级电力电子模块的所述负极输出端和所述中间连接端之间的电压差v2；

14、若电压差v1和电压差v2的和超过正常设定范围，则线路存在故障。

15、可选地，所述电压差v1和/或所述电压差v2采用电压检测装置进行测量。

16、可选地，所述电压差v1和/或所述电压差v2采用等效的方式推导计算。

17、可选地，在判断出线路存在故障之后，还包括：

18、根据所述光伏组串中每个位置的所述电压差v1和电压差v2的和，判断故障发生的位置；

19、其中，故障发生在所述电压差v1和电压差v2的和最大或最小的位置。

20、可选地，所述第一组件级电力电子模块和所述第二组件级电力电子模块之间还串联有至少一个所述组件级电力电子模块。

21、可选地，所述组件级电力电子模块检测的电压值通过通信的方式进行互相传播；

22、所述判断线路故障的方法在所述组件级电力电子模块中执行；或者，所述判断线路故障的方法在与所述组件级电力电子模块进行通信的中央控制器中执行。

23、可选地，所述判断线路故障的方法，具体包括：

24、检测所述组件级电力电子模块的所述中间连接端和所述正极输出端之间的电参数波动；

25、若所述电参数波动超过正常设定范围，则线路存在故障。

26、可选地，所述判断线路故障的方法，具体包括：

27、检测所述组件级电力电子模块的所述中间连接端和所述负极输出端之间的电参数波动；

28、若所述电参数波动超过正常设定范围，则线路存在故障。

29、可选地，所述电参数包括：电压大小、电压的设定频率分量的大小、电压的变化规律、电压的设定频率分量的变化规律和电压的频谱排布特征中的至少一种。

30、可选地，在判断出线路存在故障之后，还包括：

31、根据所述光伏组串中每个位置的所述电参数波动，判断故障发生的位置；

32、其中，故障发生在所述电参数波动最大的位置。

33、可选地，故障类型包括：断开、接触不良以及电弧。

34、本发明实施例通过在组件级电力电子模块中增加一条中间连接端的线路，可在公共连接线上发生故障时，获取正极输出端和中间连接端之间的电压及负极输出端和中间连接端之间的电压，通过各个组件级电力电子模块之间的电压情况，快速判断故障位置。综上，本发明实施例实现了光伏组件公共连接线上发生故障时，故障点的快速定位，使检修人员可直接进行故障点的维修，无需检修人员进行现场的逐一排查来确定故障点，减小了检修人员的工作量，缩短了停电时间。

35、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种光伏组件的安全管理系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光伏组件的安全管理系统，其特征在于，所述组件级电力电子模块的中间连接端与所述组件级电力电子模块中的电路节点进行电连接或不进行电连接。

3.根据权利要求1所述的光伏组件的安全管理系统，其特征在于，所述组件级电力电子模块为关断器或优化器。

4.一种光伏组件的安全管理方法，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的光伏组件的安全管理方法，其特征在于，所述判断线路故障的方法，具体包括：

6.根据权利要求5所述的光伏组件的安全管理方法，其特征在于，所述电压差v1和/或所述电压差v2采用电压检测装置进行测量。

7.根据权利要求5所述的光伏组件的安全管理方法，其特征在于，所述电压差v1和/或所述电压差v2采用等效的方式推导计算。

8.根据权利要求5所述的光伏组件的安全管理方法，其特征在于，在判断出线路存在故障之后，还包括：

9.根据权利要求5所述的光伏组件的安全管理方法，其特征在于，所述第一组件级电力电子模块和所述第二组件级电力电子模块之间还串联有至少一个所述组件级电力电子模块。

10.根据权利要求4所述的光伏组件的安全管理方法，其特征在于，所述组件级电力电子模块检测的电压值通过通信的方式进行互相传播；

11.根据权利要求4所述的光伏组件的安全管理方法，其特征在于，所述判断线路故障的方法，具体包括：

12.根据权利要求4所述的光伏组件的安全管理方法，其特征在于，所述判断线路故障的方法，具体包括：

13.根据权利要求11或12所述的光伏组件的安全管理方法，其特征在于，所述电参数包括：电压大小、电压的设定频率分量的大小、电压的变化规律、电压的设定频率分量的变化规律和电压的频谱排布特征中的至少一种。

14.根据权利要求11或12所述的光伏组件的安全管理方法，其特征在于，在判断出线路存在故障之后，还包括：

15.根据权利要求4所述的光伏组件的安全管理方法，其特征在于，故障类型包括：断开、接触不良以及电弧。

技术总结
本发明公开了一种光伏组件的安全管理系统及安全管理方法，该光伏组件的安全管理系统包括：多个光伏组串，多个所述光伏组串向母线供电；所述光伏组串包括多个光伏组件和多个组件级电力电子模块，至少一个所述光伏组件与所述组件级电力电子模块对应电连接；其中，所述组件级电力电子模块包括：正极输出端、负极输出端和中间连接端；位于同一所述光伏组串中的所述组件级电力电子模块通过所述正极输出端和所述负极输出端进行串联连接；位于同一所述光伏组串中的所述组件级电力电子模块的中间连接端均连接至公共连接线。本发明实现了光伏组串中，对故障点的精准定位。

技术研发人员：张永
受保护的技术使用者：丰郅（上海）新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21