一种光伏电池板热斑故障监测报警系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种光伏电池板热斑故障监测报警系统及方法，涉及光伏电池板故障监测技术领域，所述系统包括：监测光纤、光学装置和监测报警装置，所述监测光纤布置在光伏电池板背侧上并贴合光伏电池板监测采样点，所述光学装置用于发射拉曼光和布里渊光至所述监测光纤，并将所述监测光纤反射的混合光信号转化为第一电信号、第二电信号和第三电信号。所述监测报警装置用于根据第一电信号、第二电信号和第三电信号计算得到光伏电池板监测采样点的监测温度和监测应力，并根据光伏电池板监测采样点的监测温度和监测应力判断光伏电池板是否存在热斑故障。本发明专利技术监测报警结果可靠性高，且无需人工进入光伏电池板现场进行操作，提高监控报警效率。监控报警效率。监控报警效率。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏电池板热斑故障监测报警系统及方法


[0001]本专利技术涉及光伏电池板故障监测
，特别涉及一种光伏电池板热斑故障监测报警系统。

技术介绍

[0002]随着国家“双碳”能源战略目标的提出，基于风力，太阳能等一大批新能源所设计的发电装置得以大力发展并投入使用。目前，光伏发电已广泛应用于电力系统，其运行安全性问题日益突出，其中最为显著的便是热斑故障：即当光伏电池板中某个单体电池片表面异物附着如鸟粪，导致电池片被遮蔽，或内部断裂时，其发出电流减小，不能承载其他串联电池片产生的最大峰值电流而被强制反偏成为负载，进一步消耗其他单体电池片所产生的能量，最终引起局部过热温升，严重者甚至引发电站火灾。因此，针对“热斑故障”进行有效监测预警刻不容缓。
[0003]目前，针对光伏电池板热斑故障的监测预警主要利用红外热成像，光伏电池板的红外热图像会受到复杂环境因素（例如阳光反射之类）的干扰，显示成错误的热斑，导致虚假报警常有发生，同时红外热成像需要人工携带便携式相机进行巡检，大规模光伏发电站中这种检测方法效率太低。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种光伏电池板热斑故障监测报警系统，其能解决现有技术采用红外热成像设备进行热斑故障预警，存在虚假报警且效率低的技术问题。
[0005]第一方面，提供了一种光伏电池板热斑故障监测报警系统，包括：监测光纤，其用于布置在光伏电池板背侧上并贴合光伏电池板监测采样点；光学装置，其与所述监测光纤连接，所述光学装置用于发射拉曼光和布里渊光至所述监测光纤，并将所述监测光纤反射的混合光信号转化为第一电信号、第二电信号和第三电信号；监测报警装置，其与所述光学装置连接，所述监测报警装置用于根据第一电信号、第二电信号和第三电信号计算得到光伏电池板监测采样点的监测温度和监测应力，并根据光伏电池板监测采样点的监测温度和监测应力判断光伏电池板是否存在热斑故障。
[0006]一些实施例中，所述光学装置包括：拉曼光源、布里渊光源、第一环形器、第二环形器、波分复用器、第一滤波分解器、第二滤波分解器、第一光电转换器、第二光电转换器和通信组件；所述拉曼光源和布里渊光源分别用于发射拉曼光和布里渊光，拉曼光和布里渊光分别经过所述第一环形器和第二环形器输入所述波分复用器后进入所述监测光纤，经过所述监测光纤反射形成混合光信号，混合光信号经过所述波分复用器分别输入所述第一环形器和第二环形器，再分别进入所述第一滤波分解器和第二滤波分解器，混合光信号通过所述第一滤波分解器滤波分解得到斯托克斯、反斯托克斯拉曼散射光信号、通过第二滤波分
解器滤波分解得到布里渊散射光信号，所述第一光电转换器再将斯托克斯、反斯托克斯拉曼散射光信号转化为第一电信号、第二电信号发送至通信组件，所述第二光电转换器再将布里渊散射光信号转化为第三电信号发送至通信组件，所述通信组件将所述第一电信号、第二电信号和第三电信号发送至所述监测报警装置。
[0007]一些实施例中，所述监测报警装置包括温度计算单元；所述温度计算单元用于根据斯托克斯、反斯托克斯拉曼散射光信号转化的第一电信号、第二电信号的电平值以及参考温度下斯托克斯、反斯托克斯拉曼散射光信号转化的第一电信号、第二电信号的电平值，计算得到光伏电池板监测采样点的监测温度。
[0008]一些实施例中，所述监测报警装置还包括温度计算单元；所述应力计算单元用于根据布里渊散射光信号转化的第三电信号的频率、参考温度下布里渊散射光信号转化的第三电信号的频率、光伏电池板监测采样点的监测温度、参考温度下光伏电池板的应力，计算光伏电池板监测采样点的监测应力。
[0009]一些实施例中，所述监测报警装置还包括热斑故障判断单元；所述热斑故障判断单元用于：若光伏电池板监测采样点的监测应力在预设的第一应力区间，判断光伏电池板为正常状态；若光伏电池板监测采样点的监测应力在预设的第二应力区间且光伏电池板监测采样点的监测温度在预设的第一温度区间，判断光伏电池板为正常状态；若光伏电池板监测采样点的监测应力在预设的第二应力区间、光伏电池板监测采样点的监测温度在预设的第二温度区间且光伏电池板监测采样点的监测温度不是阶段性越限，判断光伏电池板为热斑故障状态；若光伏电池板监测采样点的监测应力在预设的第二应力区间、光伏电池板监测采样点的监测温度在预设的第二温度区间且光伏电池板监测采样点的监测温度是阶段性越限，判断光伏电池板为热斑故障隐患状态；若光伏电池板监测采样点的监测应力在预设的第二应力区间且光伏电池板监测采样点的监测温度在预设的第三温度区间，判断光伏电池板为热斑故障状态；若光伏电池板监测采样点的监测应力在预设的第三应力区间且光伏电池板监测采样点的监测温度不在预设的第一温度区间，判断光伏电池板为热斑故障状态；若光伏电池板监测采样点的监测应力在预设的第三应力区间且光伏电池板监测采样点的监测温度在预设的第一温度区间，判断光伏电池板为积污状态。
[0010]一些实施例中，所述热斑故障判断单元还用于：当光伏电池板监测采样点的监测温度在预设的第二温度区间时，获取预设时间内多块光伏电池板电池片温度监测的采样点波动曲线；计算多条波动曲线的皮尔森互相关系数，若超过两条波动曲线的皮尔森互相关系数高于预设相关系数，判断光伏电池板监测采样点的监测温度是阶段性越限。
[0011]一些实施例中，还包括多个卡子和多个光纤收纳盒；多个所述卡子间隔固定于光伏电池板的背部的上端和下端，呈纵向蛇形排布，多个所述卡子用于使所述监测光纤依次通过光伏电池板电池片的中心点，以光伏电池板电池片的中心点为光伏电池板监测采样点；
每两个光伏电池板之间设置一个所述光纤收纳盒，所述监测光纤通过不同光伏电池板时以预设匝数缠绕于所述光纤收纳盒上。
[0012]第二方面，提供了一种光伏电池板热斑故障监测报警方法，包括以下步骤：向布置在光伏电池板上并贴合光伏电池板监测采样点的监测光纤发射拉曼激光和布里渊激光，并将监测光纤反射的混合光信号转化为第一电信号、第二电信号和第三电信号；根据第一电信号、第二电信号和第三电信号计算得到光伏电池板监测采样点的监测温度和监测应力；根据光伏电池板监测采样点的监测温度和监测应力判断光伏电池板是否存在热斑故障。
[0013]一些实施例中，所述根据第一电信号、第二电信号和第三电信号计算得到光伏电池板监测采样点的监测温度和监测应力的步骤，包括：根据斯托克斯、反斯托克斯拉曼散射光信号转化的第一电信号、第二电信号的电平值以及参考温度下斯托克斯、反斯托克斯拉曼散射光信号转化的第一电信号、第二电信号的电平值，计算得到光伏电池板监测采样点的监测温度；根据布里渊散射光信号转化的第三电信号的频率、参考温度下布里渊散射光信号转化的第三电信号的频率、光伏电池板监测采样点的监测温度、参考温度下光伏电池板的应力，计算光伏电池板监测采样点的监测应力。
[0014]一些实施例中，所述根据光伏电池板监测采样点的监测温度和监测应力判断光伏电池板是否存在热斑故障的步骤，包括：若光伏电池板监测采样点的监测应力在预设的第一应力区间，判断光伏电池本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏电池板热斑故障监测报警系统，其特征在于，包括：监测光纤，其用于布置在光伏电池板背侧上并贴合光伏电池板监测采样点；光学装置，其与所述监测光纤连接，所述光学装置用于发射拉曼光和布里渊光至所述监测光纤，并将所述监测光纤反射的混合光信号转化为第一电信号、第二电信号和第三电信号；监测报警装置，其与所述光学装置连接，所述监测报警装置用于根据第一电信号、第二电信号和第三电信号计算得到光伏电池板监测采样点的监测温度和监测应力，并根据光伏电池板监测采样点的监测温度和监测应力判断光伏电池板是否存在热斑故障。2.如权利要求1所述的光伏电池板热斑故障监测报警系统，其特征在于，所述光学装置包括：拉曼光源、布里渊光源、第一环形器、第二环形器、波分复用器、第一滤波分解器、第二滤波分解器、第一光电转换器、第二光电转换器和通信组件；所述拉曼光源和布里渊光源分别用于发射拉曼光和布里渊光，拉曼光和布里渊光分别经过所述第一环形器和第二环形器输入所述波分复用器后进入所述监测光纤，经过所述监测光纤反射形成混合光信号，混合光信号经过所述波分复用器分别输入所述第一环形器和第二环形器，再分别进入所述第一滤波分解器和第二滤波分解器，混合光信号通过所述第一滤波分解器滤波分解得到斯托克斯、反斯托克斯拉曼散射光信号、通过第二滤波分解器滤波分解得到布里渊散射光信号，所述第一光电转换器再将斯托克斯、反斯托克斯拉曼散射光信号转化为第一电信号、第二电信号发送至通信组件，所述第二光电转换器再将布里渊散射光信号转化为第三电信号发送至通信组件，所述通信组件将所述第一电信号、第二电信号和第三电信号发送至所述监测报警装置。3.如权利要求2所述的光伏电池板热斑故障监测报警系统，其特征在于，所述监测报警装置包括温度计算单元；所述温度计算单元用于根据斯托克斯、反斯托克斯拉曼散射光信号转化的第一电信号、第二电信号的电平值以及参考温度下斯托克斯、反斯托克斯拉曼散射光信号转化的第一电信号、第二电信号的电平值，计算得到光伏电池板监测采样点的监测温度。4.如权利要求3所述的光伏电池板热斑故障监测报警系统，其特征在于，所述监测报警装置还包括温度计算单元；所述应力计算单元用于根据布里渊散射光信号转化的第三电信号的频率、参考温度下布里渊散射光信号转化的第三电信号的频率、光伏电池板监测采样点的监测温度、参考温度下光伏电池板的应力，计算光伏电池板监测采样点的监测应力。5.如权利要求1所述的光伏电池板热斑故障监测报警系统，其特征在于，所述监测报警装置还包括热斑故障判断单元；所述热斑故障判断单元用于：若光伏电池板监测采样点的监测应力在预设的第一应力区间，判断光伏电池板为正常状态；若光伏电池板监测采样点的监测应力在预设的第二应力区间且光伏电池板监测采样点的监测温度在预设的第一温度区间，判断光伏电池板为正常状态；若光伏电池板监测采样点的监测应力在预设的第二应力区间、光伏电池板监测采样点的监测温度在预设的第二温度区间且光伏电池板监测采样点的监测温度不是阶段性越限，
判断光伏电池板为热斑故障状态；若光伏电池板监测采样点的监测应力在预设的第二应力区间、光伏电池板监测采样点的监测温度在预设的第二温度区间且光伏电池板监测采样点的监测温度是阶段性越限，判断光伏电池板为热斑故障隐患状态；若光伏电池板监测采样点的监测应力在预设的第二应力区间且光伏电池板监测采样点的监测温度在预设的第三温度区间，判断光伏电池板为热斑故障状态；若光伏电池板监测采样点的监测应力在预设的第三应力区间且光伏电池板监测采样点的监测温度不在预设的第一温度区间，判断光伏电池板为...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凯，李黎，周达明，陈双印，黄晓宏，熊烈，
申请(专利权)人：武汉新能源研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：