具有故障诊断装置的光伏发电系统及其故障诊断方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光伏发电系统的故障诊断，本发明专利技术的故障诊断装置包括：温度传感器部，检测接线盒内部温度和所述太阳能电池组件表面温度；电压检测传感器，设置在所述接线盒；以及运算部，对所述温度传感器部的检测值和电压检测传感器的检测值进行比较运算，从而判断所述太阳能电池组件或者接线盒内部或者逆变器中的哪一个部分发生了故障。根据本发明专利技术，初期的设备投资费用低、能容易判断出通过肉眼难以判断的太阳能电池组件的故障。

Photovoltaic power generation system with fault diagnosis device and fault diagnosis method thereof

The present invention relates to fault diagnosis of photovoltaic power generation system, fault diagnosis device of the present invention comprises a temperature sensor, detecting internal temperature of junction box and the surface temperature of the solar cell module; the voltage detecting sensor is arranged in the junction box; and the operation Department, detection of the temperature sensor, the detection value and voltage detection the sensor values comparison operation, to judge the fault which is a part of the solar module or terminal box or inverter. According to the invention, the initial equipment has low investment cost and can easily judge the fault of the solar cell component which is difficult to judge by the naked eye.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有故障诊断装置的光伏发电系统及其故障诊断方法
本专利技术涉及光伏发电系统的故障诊断，尤其涉及一种具有通过检测温度和电压来诊断光伏发电系统是否出现故障的故障诊断装置的光伏发电系统以及光伏发电系统的故障诊断方法。
技术介绍
因使用过多的化石燃料，温室效应成了严重的问题，作为对此的应对措施，替代能源的开发正在积极地进行。这些替代能源中具有代表性的例子有：风力发电、波力发电、太阳能发电。其中，由于近年来可再生能源的普及政策以及太阳能电池单元价格的下降等影响，利用太阳能发电确保其竞争力并持续的扩大普及。图1示出韩国公开专利第10-2000-0002864号中公开的利用太阳能的发电系统的一个例子。如图1所示，由多个太阳能电池单元(a1、…、e1、…)组成的太阳能电池组件(a、…、c、d、e)分别具有通信装置4，且远程中央服务器5利用所述通信装置4对太阳能电池组件进行控制、管理及监视。但是，太阳能电池组件的故障(短路，断线等)难以通过肉眼确认，且系统初期几乎不会发生故障。并且，虽然在逆变器一端按不同的字符串监控电压、电流、功率，但是在一些电池单元不工作时旁路二极管工作，故不容易判断系统是否发生故障。并且，当逆变器或者旁路二极管发生故障时，由于出现与太阳能电池组件的故障相似的现象，尤其难以捕获，并且，因逆变器或者旁路二极管发生故障引起的太阳能电池组件的二次温度上升导致的烈火可能会带来更大的损失。因此，需要还可以诊断逆变器和旁路二极管是否发生故障的装置。图2是韩国授权专利公报第10-0919065号中公开的用于诊断太阳能电池组件的故障的技术。图2中的光伏发电装置50包括配置有多个电池组件10的电池组件组20，以及与电池组件组20进行通信的运算部30。电池组件10内部包括太阳能电池单元陈列、通信部、电压监视部、控制部、电源部以及充电部。电池组件10通过通信部与相邻的电池组件10进行通信，当相邻的电池组件10发生故障时，跳过故障的电池组件10给下一个电池组件同时传输自身的工作状态和已发生故障的电池组件的工作状态，并依次执行。在光伏发电装置50中，由充电部的电源驱动的电压检测部检测从太阳能电池单元阵列产生的电能电压，检测的电压超出规定的基准值范围时判断为故障，并给相邻的电池组件10传输故障信号，被传输的信号传输至运算部30，无需单独的手动操作确认过程，也能够容易确认发生故障的电池组件。但是，如图2所示，对各电池组件分别检测电压、电流等时，容易判断是否发生故障，但存在初期投资费用过高的问题。因此，在消费者的立场上，具有这种故障诊断功能的光伏发电系统并不是优先选择，这使得出现可行性及替代能源生产效率低下的问题。并且，韩国授权专利公报第10-0970280号中公开了一种光伏发电监控系统，其在太阳能电池组件设置了跟踪检测部、功率输出量检测部、温度检测部、本地控制部以及通信部，从而能够在温度检测部检测出的温度超出预先设定的范围时，判断为跟踪错误等。但是，韩国授权专利公报第10-0970280号中的利用温度检测部的基于温度检测的故障诊断是检测跟踪错误等，因此无法检测太阳能电池单元自身的损坏等引起的故障，如图2所示，太阳能电池单元自身的故障诊断是通过检测电压或者电流完成，因此依旧出现图2中公开的技术问题。现有技术文献1.韩国公开专利公报第10-2000-0002864号(公开日期：2000年1月15日)2.韩国授权专利公报第10-0919065号(授权日期：2009年9月18日)韩国授权专利公报第10-0970280号(授权日期：2010年7月7日)
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为解决现有技术中存在的问题而提出的本专利技术的目的在于，检测出光伏发电系统中通过肉眼难以判断的太阳能电池组件、逆变器、旁路二极管等的故障。(二)技术方案为解决上述目的而提出的本专利技术的光伏发电系统的故障诊断装置包括：太阳能电池组件，由多个太阳能电池单元以格子状布置形成；接线盒，与所述太阳能电池组件连接，以便输出从所述太阳能电池组件产生的电源；逆变器，将由所述太阳能电池组件产生的直流电源转换成负载所需的交流电源；服务器通信部，与所述太阳能电池组件进行通信，其特征在于，包括：温度传感器部，检测所述接线盒内部温度和所述太阳能电池组件表面温度；电压检测传感器，设置在所述接线盒；以及运算部，对所述温度传感器部的检测值和电压检测传感器的检测值进行比较运算，从而判断所述太阳能电池组件或者接线盒内部或者逆变器中的哪一个部分发生了故障。并且，本专利技术作为具备故障诊断装置的光伏发电系统的故障诊断方法，其另一个特征在于，包括：基准温度检测步骤，在正常状态下的规定时间内进行光伏发电的每一个太阳能电池组件的温度变化利用所述表面温度传感器检测，并作为基准温度变化进行存储；故障范围设定步骤，对于处于误操作状态的太阳能电池组件，检测所述规定时间内太阳能电池组件的温度变化，并将与同一时间段内的基准温度变化的差异设定为故障范围；工作温度检测步骤，所述每一个表面温度传感器检测所述规定时间内分别进行光伏发电的太阳能电池组件的温度变化并作为工作温度变化进行传输；以及故障诊断步骤，在同一时间段内的所述基准温度变化和所述工作温度变化之差超出所述故障范围时，所述运算部判断为故障。并且，本专利技术作为具备故障诊断装置的光伏发电系统的故障诊断方法，其又一个特征在于，包括以下步骤：监视所述表面温度传感器和内部温度传感器；当所述表面温度传感器和内部温度传感器的检测值分别高于正常工作状态时的值，检查电压检测传感器的检测值；当在检查所述电压检测传感器的检测值的步骤中检测出的电压高于正常状态下的电压时，通过比较所述检测出的电压和所述太阳能电池阵列的开路电压值，以判断逆变器是否发生故障；以及当在检查所述电压检测传感器的检测值的步骤中检测出的电压低于正常状态下的电压时，检查由所述内部温度传感器检测的温度值，以判断太阳能电池组件或者旁路二极管中的某一个是否发生故障，所述判断逆变器是否发生故障的步骤和所述判断太阳能电池组件或者旁路二极管中某一个是否发生故障的步骤没有时间上的先后关系。(三)有益效果根据本专利技术，由于接线盒内部设置有温度传感器和电压传感器，初期的设备投资费用低、能容易判断出通过肉眼难以判断的太阳能电池组件的故障、且能检测出难以检测的逆变器和旁路二极管的故障。因此，能显著减少光伏发电系统的运作及维护所需的费用、时间、努力，并且，可显著提高光伏发电系统的耐久性。附图说明图1是现有技术文献1中公开的光伏发电系统的结构图。图2是表示现有技术文献2中公开的太阳能电池组件的故障诊断技术的图。图3是具有故障诊断装置的光伏发电系统的示意性结构图。图4是表示图3中的接线盒120的图。图5a是表示基于本专利技术的光伏发电系统的故障诊断方法的第一个实施例的流程图。图5b是表示基于本专利技术的光伏发电系统的故障诊断方法的第二个实施例的流程图。图6是表示基准温度变化A和开路时以及短路时的故障判断范围B、C的太阳能电池组件的温度变化曲线图。图7是表示基于出现故障的旁路二极管数量的电压电流特性的图表。图8是表示基于旁路二极管的故障引起的电流变化的温度特性的曲线图。具体实施方式下面，参照附图对本专利技术的实施例进行详细说明。在本专利技术的实施例中提出的特定结构及功本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏发电系统的故障诊断装置，其包括：太阳能电池组件，由多个太阳能电池单元以格子状布置形成；接线盒，与所述太阳能电池组件连接，以便输出从所述太阳能电池组件产生的电源；逆变器，将由所述太阳能电池组件产生的直流电源转换成负载所需的交流电源；服务器通信部，与所述太阳能电池组件进行通信，其特征在于，包括：温度传感器部，检测所述接线盒内部温度和所述太阳能电池组件表面温度；电压检测传感器，设置在所述接线盒；以及运算部，对所述温度传感器部的检测值和电压检测传感器的检测值进行比较运算，从而判断所述太阳能电池组件或者接线盒内部或者逆变器中的哪一个部分发生了故障。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.19 KR 10-2015-00085171.一种光伏发电系统的故障诊断装置，其包括：太阳能电池组件，由多个太阳能电池单元以格子状布置形成；接线盒，与所述太阳能电池组件连接，以便输出从所述太阳能电池组件产生的电源；逆变器，将由所述太阳能电池组件产生的直流电源转换成负载所需的交流电源；服务器通信部，与所述太阳能电池组件进行通信，其特征在于，包括：温度传感器部，检测所述接线盒内部温度和所述太阳能电池组件表面温度；电压检测传感器，设置在所述接线盒；以及运算部，对所述温度传感器部的检测值和电压检测传感器的检测值进行比较运算，从而判断所述太阳能电池组件或者接线盒内部或者逆变器中的哪一个部分发生了故障。2.根据权利要求1所述的光伏发电系统的故障诊断装置，其特征在于，所述温度传感器部包括：表面温度传感器，检测所述太阳能电池组件的表面温度；内部温度传感器，检测所述接线盒的内部温度；温度值信号生成部，在所述表面温度传感器和内部温度传感器的温度检测值中附加所述太阳能电池组件标识符以生成温度值信号；以及接线盒通信部，将由所述温度值信号生成部生成的温度值信号传输至所述故障诊断部。3.根据权利要求1所述的光伏发电系统的故障诊断装置，其特征在于，所述基准温度变化是，正常的太阳能电池组件通过太阳热进行发电的正常工作状态下，在规定时间内检测的所述太阳能电池组件的温度变化。4.根据权利要求1所述的光伏发电系统的故障诊断装置，其特征在于，用于计算所述基准温度变化的规定时间，选择为日、月或者季节中的某一个时间段。5.根据权利要求1所述的光伏发电系统的故障诊断装置，其特征在于，所述故障范围是，从所述基准温度变化到在所述太阳能电池组件的故障状态下规定时间内检测出的故障温度变化的各同一时间段的检测值的上限和下限之间的范围。6.根据权利要求5所述的光伏发电系统的故障诊断装置，其特征在于，所述故障温度变化是在包括所述太阳能电池组件的开路或者短路状态中的一个以上状态的状态下进行检测。7.根据权利要求1所述的光伏发电系统的故障诊断装置，其特征在于，所述故障状态还包括：所述运算部在未接收到所述太阳能电池组件的工作温度变化信息时，判断该太阳能电池组件发生故障。8.根据权利要求2所述的光伏发电系统的故障诊断装置，其特征在于，所述接线盒包括：一个以上的母线，一端连接有组成太阳能电池组件的电池单元陈列；旁路二极管，连接所述母线；温度传感器部，在太阳能电池组件工作中按规定周期检测所述箱体部内部的工作温度；以及接线盒通信部，将所述温度传感器部的检测工作温度转换成温度检测信号后输出至外部的故障诊断部。9.根据权利要求8所述的光伏发电系统的故障诊断装置，其特征在于，所述表面温度传感器、内部温度传感器以及电压检测传感器在接线盒内部与设置在所述母线另一端的接线端子连接，从而接收由所述太阳能电池组件产生的电流并工作。10.根据权利要求1所述的光伏发电系统的故障诊断装置，其特征在于，所述运算部还包括显示部，其将显示部分分配到所述太阳能电池组件的排列位置所对应的太阳能电池组件区域后，输出对应于每一个太阳能电池组件区域的太阳能电池组件标识符和是否发生故障的情况。11.一种光伏发电系统的故障诊断方法，其作为具备由权利要求1至10中任一项形成的故障诊断装置的光伏发电系统的故障诊断方法，其特征在于，包括：基准温度检测步骤，在正常状态下的规定时间内进行光伏发电的每一个太阳能电池组件的温度变化利用所述表面温度传感器检测，并作为基准温度变化进行存储；故障范围设定步骤，对于处于误操作状态的太阳能电池组...

【专利技术属性】
技术研发人员：高锡焕，郑永锡，姜埼焕，朱永喆，黄譓美，苏桢训，
申请(专利权)人：韩国能源技术研究院，
类型：发明
国别省市：韩国,KR