用于检测光伏系统中的松动电连接的方法与装置制造方法及图纸

一种电力电路，被配置为生成并分配直流电力，所述电力电路包括光伏(PV)系统，所述光伏系统包括：PV组件阵列，其电耦接到汇流箱；以及逆变器，所述逆变器被放置为接收来自PV组件阵列的直流电力并输出交流电力。所述PV系统还包括耦接到所述PV系统的第一部分的信号发生器与耦接到所述PV系统的第二部分的信号检测器，所述信号检测器被配置为检测在所述PV系统中的电接头的松动连接处生成的次级信号，其中所述次级信号因由所述信号发生器生成的信号而产生。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测光伏系统中的松动电连接的方法与装置
技术介绍
本专利技术一般涉及直流电力系统，更具体地说，涉及用于检测光伏(PV)系统中的松动电连接的方法与装置。近年来，美国和其它国家一直在经历创纪录数量的PV安装。在最近一年中，例如，美国在一年的前6个月中经历了339MW的并网PV，这表示在先前全年中安装的435MW之上增加55％。近年来，不仅系统的数量已显著增长，而且大规模系统的数量也已增长。一般地，如在本领域已知的，PV系统包括串联连接以形成一串通常为8-12个组件的单个太阳能组件。在汇流箱(Combinerbox)中并联连接一组串(String)，其对于每个正极串线缆通常包括熔断器，并且熔断器(多个)馈送正极汇流条。在汇流箱内还汇集负极线以形成负极汇流排。调节导线大小以处理在汇流箱处产生的组合电流与电压，所述汇流箱将直流电力运送到主汇流器(其还可被认为是阵列汇流器或再汇流器)，其中并联组合汇流箱的输出。来自一个或多个主汇流器的输出经过较大导线传输到中央逆变器，并且将来自主汇流器的直流电力输出为来自逆变器的交流电力。将逆变器输出馈送到变压器，该变压器将输出的交流电压转换为公共设施的输电电压。期待PV系统在至少二十年的操作中是高度稳健和可靠的。然而，像许多高压电气系统一样，PV系统易于由于松动连接等而发生故障，造成在系统中可发生过热和燃弧(Arcing)。燃弧是在绝缘介质两端的发光放电，通常伴随部分的电极挥发。电弧故障是电气电路中的意外燃弧情况，造成该电弧故障的原因例如是磨损的导体绝缘、在断裂导体之间的暴露端、故障电连接或松动连接，其中在该松动连接处，传导元件彼此紧密接近。取决于电流，在燃弧故障期间形成的等离子体在非常局部化的区域可达到超过5000摄氏度的温度。该发热可足以融化周围由塑料或金属制成的部件，例如熔断器座、断开开关零部件以及甚至汇流箱外壳本身。这可导致损伤、装备和财产损坏以及由于点燃建筑物或PV材料造成的失火，威胁着建筑容纳物和占有人安全。由于系统中的大量连接，PV系统有产生故障的风险。在PV系统中可存在数千个连接，这给予不良连接数千个机会。作为一个示例，大型PV系统可具有超过一百个汇流箱。因此，可具有数千或甚至成千上万的发生故障的机会。汇流条连接通常通过螺栓连接在一起，并且在每个汇流箱内可具有任意数量的这种螺栓连接结构。在汇流箱内，现场端接的串和汇流排馈送布线尤其具有产生松动连接的很大可能性，并且通过电和热循环，汇流条以及关联的终端硬件也具有变松动的可能性。对于在其中电力沿着PV布线通过PV连接器以及通过PV组件带(Ribbon)与电池的相互连接而传播的PV串，产生故障的风险甚至更高。甚者，因为在系统工作寿命期间可发生由于太阳、风和天气的损坏，以及发生由于通常安装PV系统所在环境的损坏，PV系统尤其处在风险中。即，在建筑屋顶上，在开放场地中等的相对恶劣环境可导致物理损坏并加速PV系统的老化。暴露到风、恶劣的冬季严寒和极度的夏季炎热可减弱遍及系统任意位置的连接，从而导致松动连接。并且，由于近年来已部署PV系统的数量的显著增长，反而已增加失火和其它损坏的风险。实际上，近年来已经报道了PV失火，已经将其追溯到尤其是由松动连接导致的部件过热和燃弧。针对PV系统中的直流部件与电路的安全、保护和服务要求已经滞后于针对交流系统建立的代码要求、标准和经验。用于交流电力分配的保护系统已经从短路(熔断器和断路器)与过流(保护继电器)发展到接地故障与电弧故障保护。适用于开关柜、开关板和电机控制中心的一种已知交流松动连接检测/保护系统基于采用压电传感器和事件时间关联(ETC)算法的无源声感测。即，该已知交流保护系统检测在系统本身内生成的声噪声，并且采用ETC算法，可将该已知交流保护系统用于准确定位松动连接源。换句话说，由于交流电力的周期性性质及其经过零点，交流系统内的松动连接可以将自身表现为松动部件之间的振动。采用遍及系统放置的压电传感器，又可作为声学噪声来检测振动。基于传输到一个或多个压电传感器的时间，可确定源的位置。如此，通常在交流系统内的松动连接进行到可形成过热或电弧的地步之前，可检测在该松动连接。另一方面，诸如PV系统的直流电力系统并不固有地在松动连接中生成声信号。一般地，与典型的交流电路不同，如果部件松动，则部件保持在静态位置，并且将会保持这样直到形成电弧。如此，使用已知系统，直到太迟并已经形成电弧，或更糟的是在电弧已经发展到变成失火危险的地步为止，直流电力系统可能不会使其中的松动连接被检测到。而且，在黑暗中，PV系统中的故障或松动连接可能是不可检测的，因为当系统不带电时已经消除了燃弧风险。因此，为了主动地检测故障或松动连接，必须在日照时间期间以及当PV组件正生成电力时监视PV系统。如此，将因此希望具有克服上述提及的缺点的能够检测直流电力电路并且更具体地PV系统中的松动连接的系统和方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于检测光伏(PV)系统中的松动电连接的系统与方法。因此，依照本专利技术的一个方面，一种电力电路被配置为生成并分配直流电力，所述电力电路包括：光伏(PV)系统，所述PV系统包括PV组件阵列，其电耦接到汇流箱；以及逆变器，其被放置为接收来自所述PV组件阵列的直流电力并输出交流电力。所述PV系统还包括：信号发生器，其耦接到所述PV系统的第一部分；以及信号检测器，其耦接到所述PV系统的第二部分，所述信号检测器被配置为检测在所述PV系统中的电接头的松动连接处生成的次级信号，其中所述次级信号因由所述信号发生器生成的信号而产生。根据本专利技术的另一方面，一种制造光伏(PV)电路中的松动连接检测系统的方法包括：将信号发生器附接到所述PV电路以致从所述信号发生器生成的信号传递到被附接到所述PV电路的信号检测器；以及将所述信号检测器附接到所述PV电路以检测次级信号，所述次级信号在所述PV电路内的松动连接处生成并因由所述信号发生器生成的信号而产生。依照本专利技术的另一方面，一种计算机可读存储介质具有存储在其中的计算机程序，所述计算机程序包括指令，当由计算机执行时，所述指令使计算机：在附接到光伏(PV)电力电路的信号发生器中生成源信号，以致从所述信号发生器生成的所述源信号至少传递到在所述PV电力电路的电部件之间的电连接；使用被放置为接收所述源信号的信号检测器检测所述源信号；并且使用所述信号检测器检测次级信号，所述次级信号在所述电连接处生成并因在所述电连接处的电部件的松动连接而产生。从如下详细描述和附图中，本专利技术的各种其它方面、特征与优点将变得显而易见。附图说明附图图示目前考虑用于实施本专利技术的一个优选实施例：图1是包含本专利技术实施例的光伏(PV)系统；图2是根据本专利技术实施例的PV系统的汇流箱的一部分的部件的图示；图3是根据本专利技术实施例的PV系统的汇流箱的部件的图示；图4是根据本专利技术实施例的PV系统的主汇流箱的图示；图5是根据本专利技术实施例的PV系统的图示；图6是根据本专利技术实施例的PV系统的汇流箱的部件的图示；图7是根据本专利技术实施例的一串PV组件的图示。具体实施方式本专利技术一般涉及用于检测光伏(PV)系统中的松动电连接的系统与方法。参照图1，光伏(PV)系统100包括被布置为组件串104的单个PV组件102，在图示实例中，所述组件串10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种被配置为生成并分配直流电力的电力电路，所述电力电路包括：光伏(PV)系统，所述PV系统包括：PV组件阵列，其电耦接到汇流箱；以及逆变器，其被放置为接收来自所述PV组件阵列的直流电力并输出交流电力；信号发生器，其耦接到所述PV系统的第一部分；以及信号检测器，其耦接到所述PV系统的第二部分，所述信号检测器被配置为检测在所述PV系统中的电接头的松动连接处生成的次级信号，其中所述次级信号因由所述信号发生器生成的信号而产生。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.11 US 13/609,5291.一种被配置为生成并分配直流电力的电力电路，所述电力电路包括：PV系统，所述PV系统包括：PV组件阵列，其电耦接到汇流箱；以及逆变器，其被放置为接收来自所述PV组件阵列的直流电力并输出交流电力；信号发生器，其耦接到所述PV系统的第一部分，其中所述信号发生器是声信号发生器；以及信号检测器，其耦接到所述PV系统的第二部分，所述信号检测器被配置为检测在所述PV系统中的电接头的松动连接处生成的次级信号，其中所述次级信号因由所述信号发生器生成的信号而产生，其中所述信号发生器和所述信号检测器被放置为以致由所述信号发生器生成并由所述信号检测器检测的声信号不经过生成所述次级信号所在的所述松动连接。2.如权利要求1所述的电力电路，其中所述信号发生器是声发送器，所述声发送器被配置为作为以下项之一来生成声信号：恒定频率声音；以及声脉冲，所述声脉冲具有叠加在其中的可听声频谱。3.如权利要求2所述的电力电路，还包括具有主汇流条的主汇流器，所述主汇流条电耦接到所述汇流箱，其中所述主汇流条包括所述PV系统的所述第一部分，并且其中所述PV系统的所述第二部分是在所述主汇流器内的部件。4.如权利要求3所述的电力电路，其中所述汇流箱经由铜编织件电连接到所述主汇流器以致声信号不通过所述铜编织件传播。5.如权利要求2所述的电力电路，其中：所述汇流箱包括金属汇流条，所述PV组件阵列的单个PV组件串耦接到所述金属汇流条以形成具有所述松动连接的所述电接头；以及所述第二部分是所述金属汇流条的第二表面，其中所述信号检测器声耦接到所述第二表面并被配置为检测经过所述金属汇流条的声信号。6.如权利要求5所述的电力电路，其中所述第一部分是所述金属汇流条的第一表面，其中所述信号发生器是声信号发生器，所述声信号发生器声耦接到所述第一表面并被放置为生成经过所述汇流条的声信号，其中放置所述信号检测器以检测振动以作为在所述松动连接处生成的所述次级信号，并且所述信号检测器被配置为输出与检测的振动对应的电信号。7.如权利要求1所述的电力电路，其中放置所述信号检测器以检测：声信号作为在所述松动连接处生成的所述次级信号。8.如权利要求7所述的电力电路，其中：所述PV系统的所述第一部分是所述逆变器的电连接器；以及所述PV系统的所述第二部分是如下项中的一个：所述PV组件阵列内的一串PV组件的远程保护器；以及所述逆变器的另一个电连接器。9.如权利要求7所述的电力电路，其中：所述PV系统的所述第一部分是所述汇流箱内的主电力端子；以及所述PV系统的所述第二部分是如下项中的一个：所述汇流箱内的串保护器；以及所述汇流箱内的另一个主电力端子。10.如权利要求7所述的电力电路，其中：所述PV系统的所述第一部分是在所述PV组件阵列的一个PV组件内的电部件；以及所述PV系统的所述第二部分是在所述PV组件阵列的另一个PV组件内的另一个电部件。11.一种制造PV电路中的松动连接检测系统的方法，所述方法包括：将信号发生器附接到所述PV电路以致...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·J·卢布克，X·周，J·J·谢伊，B·帕尔，B·T·皮尔，
申请(专利权)人：伊顿公司，
类型：发明
国别省市：美国;US