一种基于时域反射法的光伏阵列故障检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及光伏发电系统故障检测技术领域，具体为一种基于时域反射法的光伏阵列故障检测装置，包括光伏阵列、信号发生装置、信号采集装置和三通连接器；信号发生装置和信号采集装置的正极分别与三通连接器中的其中两接口相连接，三通连接器剩余一接口与光伏阵列连接；信号采集装置和信号发生装置的负极与光伏阵列的地线相连接。利用本实用新型专利技术检测装置即可实现故障诊断功能，不需要对光伏发电系统进行电气设备的添加与改造，具备良好的故障点检测效果，结构简单，检测便携、高效，避免了在光伏阵列故障检测过程中人工拆除各组件并逐一检测的问题，提高光伏电站运维效率和保证维修人员安全。修人员安全。修人员安全。

【技术实现步骤摘要】
一种基于时域反射法的光伏阵列故障检测装置


[0001]本技术涉及光伏发电系统的故障检测
，具体为一种基于时域反射法的光伏阵列故障检测装置。

技术介绍

[0002]随着光伏发电的规模化发展和光伏补贴的下调，光伏电站日常维护和故障诊断的重要性日益凸显。受太阳能资源分布规律和土地治理政策的影响，光伏发电系统常安装在沙漠、戈壁、荒漠等气候环境恶劣的地区，在运行过程中易遭受太阳辐照度、温度、湿度、灰尘和冰雹等外部环境因素的影响，出现电池片破裂、接线端子接触不良、电缆破损老化等原因引起的各类电气故障，包括接地故障、线间短路故障、断路故障、电弧故障等，这些故障不仅会降低发电效率，还可能导致更具破坏性的后果，如组件损坏、发生火灾等，使整个光伏组件串联阵列发电性能严重下降甚至无法发电，所以必须有相应的故障检测和隔离技术保护光伏系统。
[0003]光伏阵列常通过安装过电流保护装置、接地故障检测断路器等来避免故障的发生。但因光伏系统特有的工作特性可能导致这些保护装置无法起到其应有的作用，如在低辐照度条件下，故障组件电流较低，电流保护装置无法检测导线间短路故障；接地故障检测断路器在低辐照度和高阻故障下可能失效；最大功率点跟踪技术(MPPT)对电网的优化导致断路器无法判断电路异常。此外，光伏阵列的电路结构常采用SP结构，当光伏阵列发生故障时，这些设备仅能定位发生故障的组件串联阵列，无法精确定位故障点。根据《光伏发电站设计规范》(GB50797
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2012)相关设计标准，光伏电站最大光伏组件串联数可达25～30块，且多被安装在高山、荒漠等恶劣环境中，现有的光伏阵列的故障检修方法还是以线下手工逐块检测为主，人工维护周期长、危险大。因此，建立快速、有效的故障诊断技术，对加强光伏电站日常维护和故障诊断，促进光伏发电系统安全稳定可靠运行具有重要意义。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本技术的目的在于提供一种基于时域反射法的光伏阵列故障检测装置，根据光伏阵列故障点的阻抗值发生变化的特性进行故障检测，对于光伏阵列中的故障检测具有良好的效果。
[0005]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0006]一种基于时域反射法的光伏阵列故障检测装置，包括由多个光伏组件组成的光伏阵列1、信号发生装置2、信号采集装置3和三通连接器4；所述信号发生装置2用于输出电信号，通过三通接器传输至光伏阵列中；所述信号采集装置3用于采集光伏阵列的反射信号，并将检测到的信号变换成图形显示出来；
[0007]所述信号发生装置2和信号采集装置3的正极分别与三通连接器4中的其中两个端口通过导线相连接，所述三通连接器4剩余一端口与光伏阵列1连接；所述信号采集装置和信号发生装置的负极与光伏阵列的地线相连接；所述信号发生装置和信号采集装置与电源
连通。
[0008]进一步地，所述光伏阵列1与三通连接器4之间采用BNC
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MC4转换接头进行连通。具体地，所述BNC
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MC4转换接头包括BNC公接头5和MC4接头6，所述BNC公接头5的一端与三通连接器4连接，BNC公接头5另一端的引出两股导线，分别为正极导线7和负极导线8，所述正极导线7的另一端与MC4接头6相连接，所述MC4接头6的另一端与光伏阵列1相连；所述负极导线8的另一端连接至电缆连接器9，所述电缆连接器9与光伏组件1相连接，负极导线8通过电缆连接器9与光伏组件1连通。
[0009]本技术检测装置整个系统的连接过程需要紧密配合，即保证电缆线阻抗连续，导电性良好，同时需要考虑接头的影响，防止因信号接头阻抗不匹配的原因导致信号衰减，无法得到反射信号。此外还需保证信号发生装置和信号采集装置本身阻抗匹配的问题，减少干扰信号的产生。为保证检测的顺利进行，应保证信号发生装置、信号采集装置、T型BNC三通连接器、BNC
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MC4转换接头和光伏组件之间紧密连接，同时信号发生装置、信号采集装置、BNC三通连接器接口应做到阻抗匹配，即为输入、输出阻抗大小为50Ω。因BNC为同轴线输出接口，具有正负两极两路信号输出，MC4接口为单路输出，需通过简单制作实现BNC
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MC4的转接，即将BNC公接头的引出线分为正负两极两股导线，正极导线与MC4接头接线柱相连接，负极导线与光伏组件地线相连接，以完成信号回路。
[0010]进一步地，所述信号发生装置2采用生成上升时间小于10ns、电压幅值小于5V、频率小于100KHz的阶跃信号的方波信号发生器。
[0011]为能够完成光伏阵列的故障检测，对信号发生器、信号采集装置的设计有一定的要求。时域反射法主要由信号的奇异点进行故障检测，即只有当信号突变处达到一定的输出频率才能实现故障检测。为达到高频信号的输出，信号发生装置应选用输出上升时间小于10ns、电压幅值小于5V、频率小于100KHz的低压高速阶跃信号的方波信号发生器。
[0012]进一步地，所述信号采集装置使用采样率大于50MSPS的信号采样装置。
[0013]在高频信号的采集过程中，若采样率、分辨率过低，则无法有效捕捉故障信号，影响故障的检测，在实际使用中信号采集装置采样率应大于50MSPS，同时应具有一定的分辨率，为能够清晰辨认小尺度的故障，如电缆线破损、接头松动等，因此，信号采集装置需选用使用采样率大于50MSPS的装置，分辨率应达到8位以上。
[0014]进一步地，所述三通连接器4为T型BNC三通连接器。
[0015]时域反射法主要是基于波传播过程中的方向性和反射性来实现故障检测与定位。根据行波传输理论，传输线上的波由入射波和反射波叠加而成，当传输线的两端所连接的阻抗负载与传输线特征阻抗相匹配时，入射信号会从一端完全传输至另一端，不发生反射和透射现象。反之，行波在遇到波阻抗不匹配点如故障点、终端接头、负载时会发生行波的反射和透射现象。时域反射技术常将一低压脉冲信号注入待测光伏系统进行故障诊断，当传输线内任意一点的线路波阻抗匹配时，入射信号会从一端完全传输至另一端，不发生反射或折射现象。反之，行波在遇到波阻抗不匹配点如短路、断路故障点、终端接头、负载时会发生行波的反射和透射现象，因此，可以通过信号在传播过程中反射变化情况来描述对应时刻的传输线电波状态，实现光伏阵列的故障检测。
[0016]与现有技术相比，本技术光伏阵列故障检测装置具有以下有益效果：
[0017]本装置根据光伏阵列发生故障时故障点的阻抗值发生变化的特性进行故障检测，
通过本技术检测装置即可实现故障诊断功能，不需要对光伏发电系统进行电气设备的添加与改造，具备良好的故障点检测效果，结构简单，检测过程具备便携、高效的特点，避免了在光伏阵列故障检测过程中人工拆除各组件并逐一检测的问题，提高光伏电站运维效率和保证维修人员安全。
附图说明
[0018]图1为本技术检测装置连接结构示意图。
[0019]图中，1
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光伏阵列本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于时域反射法的光伏阵列故障检测装置，包括由多个光伏组件组成的光伏阵列(1)，其特征在于：还包括信号发生装置(2)、信号采集装置(3)和三通连接器(4)；所述信号发生装置(2)用于输出电信号，通过三通连接器传输至光伏阵列中；所述信号采集装置(3)用于采集光伏阵列的反射信号，并将检测到的信号变换成图形显示出来；所述信号发生装置(2)和信号采集装置(3)的正极分别与三通连接器(4)中的其中两个端口通过导线相连接，所述三通连接器(4)剩余一端口与光伏阵列(1)连接；所述信号采集装置和信号发生装置的负极与光伏阵列的地线相连接；所述信号发生装置和信号采集装置与电源连通。2.根据权利要求1所述的一种基于时域反射法的光伏阵列故障检测装置，其特征在于：所述光伏阵列(1)与三通连接器(4)之间采用BNC
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MC4转换接头进行连通。3.根据权利要求2所述的一种基于时域反射法的光伏阵列故障检测装置，其特征在于：所述BNC
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MC4转换接头包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：高德东，苏伟鸿，王珊，王永鑫，
申请(专利权)人：青海大学，
类型：新型
国别省市：