本发明专利技术涉及一种基于无线方式通讯的光伏极板故障危害检测设备和方法，由温度传感器、太阳辐照计、电压传感器、CPU主板、无线信号发送器和故障显示器等构成，CPU主板由无线信号接收器、辐射量转换器、功率比较器、电流比较器、温度转换器、故障判别器、寄存器和故障处理器等组成。温度传感器、太阳辐射计和电流传感器阵列采集环境温度、单位面积太阳辐射通量和光伏阵列各组串电流，通过无线通讯将数值传递到寄存器内，将数值分别传递给辐射量功率转换器、温度转换器、电流比较器和加法器，得到理论上的阵列输出功率、实际阵列输出功率、总电流和存在差异性的组串电流，把结果输到功率比较器、故障判别器、故障处理器中，得到当前故障状态和故障所在组串，将结果输到故障显示器中。本发明专利技术通过利用多种参数耦合来验证故障可能性，有效减少误报率；同时对故障进行定位，加快光伏极板故障处理速度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光伏阵列的故障检测领域，具体涉及一种。
技术介绍
大规模的光伏电站是目前光伏发电站建设的重要形式，。大型光伏电站的选址一般阳光资源充足且地广人稀，所使用的光伏组件数以万计，出现故障的概率很大，如果不及时发现潜在的隐患，并作相应的处理，有可能发生严重的事故及危害，影响光伏电站整体发电效能。光伏极板是整个光伏发电系统的供给源，目前常见的故障形式有热斑效应、旁路二极管损坏、反向二极管击穿、线路断路、短路等故障。如果能够对光伏极板的工作状态进行专门监测，特别是采用算法和硬件相结合的低成本、高可靠的检测方法，可以大幅度提高光伏电站的整体可靠性。目前常见的检测方式有人工法和电路法。人工法是安排专人巡视光伏极板，目测有无问题的产生。该方法人力成本较大，对处于偏远地区的大型光伏电站来说不具备可行性，且无法在故障发生的初期就发现。而一般的电路法检测系统只是通过在集线盒端口比较几根光伏串列输出线的电流值来判断是否出现故障及出现故障的极板所在组串，这种方式在云层移动速度较快的时候误报概率大。这对快速准确地排除故障的要求产生一定的阻碍，要精确定位更要增加传感器的数量，成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有以人工方式和电路方式检测光伏极板故障危害的系统的不足，提供一种结构简单、便于通讯、使用灵活方便、误报率小且特别适合于大型光伏电站的基于无线方式通讯的光伏极板故障危害检测设备和算法。本专利技术提出的基于无线方式通讯的光伏极板故障危害检测设备，由温度传感器1、 太阳辐照计2、电压传感器3、电流传感器阵列4、CPU主板5、无线信号发送器6和故障显示器7构成。其中，CPU主板5由无线信号接收器8、乘法器9、加法器10、辐射量转换器11、功率比较器12、电流比较器13、温度转换器14、故障判别器15、寄存器16和故障处理器17组成；温度传感器1、太阳辐射计2和电流传感器阵列4的输出端分别连接无线信号发送器6 的输入端，无线信号发送器6的输出端与无线信号接收器8连接，无线信号接收器8的输出端连接寄存器16输入端，寄存器16输出端分别连接辐射量功率转换器11、温度转换器14、 电流比较器13和加法器10，加法器10和电压传感器3的输出端分别连接乘法器9输入端， 辐射量功率转换器11、温度转换器14和乘法器9的输出端分别连接功率比较器12，辐射量功率转换器11、温度转换器14、比较器12和乘法器9的输出端分别连接故障判别器15，故障判别器15和电流比较器13的输出端分别连接故障处理器17输入端，故障处理器17输出端连接故障显示器7。本专利技术中，电流传感器阵列4是由每个光伏组串输出电流的传感器组成的阵列。本专利技术中，无线信号发送器6的电源引自光伏阵列，在光伏阵列停止工作时无线模块也停止工作。本专利技术中，CPU主板5采用具有12位A/D采样精度的芯片，如TMS320LFM07等。本专利技术中，温度传感器1置于光伏阵列中间。本专利技术中，所述太阳辐射计2采集垂直于光伏阵列斜面的单位面积辐射通量。本专利技术提出的基于无线方式通讯的光伏极板故障危害检测的方法，具体步骤如下温度传感器1的温度采样值、太阳辐射计2的日辐射通量采样值与电流传感器阵列4中每个组串的输出电流值通过无线信号发送器6发送到CPU主板5的无线信号接收器8中， 将数值寄存到寄存器16中；寄存器16中的辐射通量值传送到CPU主板5的辐射量功率转换器11。寄存器16中的各组串电流值经过加法器10计算的结果与电压传感器3采样的电压值同时输给乘法器9。寄存器16中的温度值传递给温度转换器14。辐射量功率转换器 11、温度转换器14与乘法器9的输出值同时传递给功率比较器12 ；乘法器9、辐射量功率转换器11、温度转换器14、加法器10和功率比较器12的输出值同时传递给故障判别器15 ； 故障判别器15通过温度值和单位面积辐射通量来设立故障状态表，确定参数范围，通过对瞬时值与故障状态表中上下限值进行计算，得到故障在各个故障状态区间的概率，然后选取最大值所在状态作为当前故障状态；寄存器16中的电流值传递到电流比较器13 ；故障判别器15、电流比较器13将结果输到故障处理器17中去；故障处理器17将结果发送到故障显不器7 ο本专利技术中，根据温度值和单位面积辐射通量值设立故障状态表的方式如下首先在初期选取所测光伏电站对应的标准样板，分别测量在不同的单位面积辐射通量和温度下的最大功率点输出功率和输出电流，列出对应的查表；然后根据温度转换器14和辐射量功率转换器11所输出的温度值和单位面积辐射通量值在表中找到当前所处的理论上最大功率点输出功率P和输出电流I ；然后建立故障状态区间，对每个区间设立不同故障概率。设j区间的故障概率为Ilj，令 =ΙΧ (1_ηΓ10%)作为电流范围的下限，bj=aj+1+l， 其中j+Ι为相邻下一故障状态，bi=I ；同时，令dj=PX (1-1. 5 η」+0. 5 η/) Χ98%作为功率范围的上限，其中故障概率的2次式是由历史实验数据拟合得来，98%设为光伏阵列输入输出效率，Cj=dj+1-100为功率范围下限；根据这个可以得到故障状态表，分别对应在不同故障状态(即不同故障概率)下的理论输出功率和输出电流的范围，然后通过当前瞬时功率与各个故障状态中上下限值的有效计算，分别得到输出功率和输出电流在各个不同故障状态的概率，通过加权得到整体概率，归一化之后选取最大值所在故障状态区间即可。本专利技术方案提出的一种无线通讯的光伏极板故障危害检测设备，通过对太阳辐射量、环境温度等多个参数进行收集，确立了故障状态对应表，获得当前功率和电流理论值范围，并结合电路上的电气参数(如电流、电压)与实际参数进行比较得出结论，实际结果与现有技术相比，能显著地减轻误报的概率，准确定位光伏极板的故障组串，加快维修人员排除故障危害的速度。本专利技术基于无线方式通讯的光伏极板故障危害检测设备与现有技术相比具有以下优点1.判断变量包括功率和电流，采用本专利技术提出的模糊逻辑算法和故障阈值判断是否进行判断，同时结合多种参数进行比较，综合验证故障可能性，因此对光伏极板故障危害出现的误报率较低。2.通过无线通讯，消除额外的通讯线缆，降低设计成本，特别适合于光伏电站中光伏极板的检测，且对于不同功率等级的光伏电站，可灵活增加传感器而不需要改动硬件结构。3.能够准确定位光伏阵列中出现故障的组串，且能够预估故障光伏极板总个数， 方便维修人员在维修时做到准确迅速。附图说明图1是本专利技术基于无线方式通讯的光伏极板故障危害检测设备的结构图。图2是CPU主板5的工作原理示意图。图3是故障判别器15的判断原理示意图。图4是故障处理器17的工作原理示意图。图5是故障显示器7的表面显示图。图中标号1为温度传感器，2为太阳辐照计，3为电压传感器，4为电流传感器阵列，5为CPU主板，6为无线信号发送器，7为故障显示器，8为无线信号接收器，9为乘法器， 10为加法器，11为辐射量转换器，12为功率比较器，13为电流比较器，14为温度转换器，15 为故障判别器，16为寄存器，17为故障处理器。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术做进一步描述，参见图1、图2、图3、图4、图5。本设备由温度传感器1、太阳辐照计2、电压传感器3、电流传感器阵列4、CPU主本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．基于无线方式通讯的光伏极板故障危害检测设备，由温度传感器（１）、太阳辐照计（２）、电压传感器（３）、电流传感器阵列（４）、ＣＰＵ主板（５）、无线信号发送器（６）和故障显示器（７）构成，ＣＰＵ主板（５）由无线信号接收器（８）、乘法器（９）、加法器（１０）、辐射量转换器（１１）、功率比较器（１２）、电流比较器（１３）、温度转换器（１４）、故障判别器（１５）、寄存器（１６）和故障处理器（１７）组成；其特征在于温度传感器（１）、太阳辐射计（２）和电流传感器阵列（４）的输出端分别连接无线信号发送器（６）的输入端，无线信号发送器（６）的输出端与无线信号接收器（６）连接，无线信号接收器（６）的输出端连接寄存器（１６）输入端，寄存器（１６）输出端分别连接辐射量功率转换器（１１）、温度转换器（１４）、电流比较器（１３）和加法器（１０），加法器（１０）和电压传感器（３）的输出端分别连接乘法器（９）输入端，辐射量功率转换器（１１）、温度转换器（１４）和乘法器（９）的输出端分别连接功率比较器（１２），辐射量功率转换器（１１）、温度转换器（１４）、比较器（１２）和乘法器（９）的输出端分别连接故障判别器（１５），故障判别器（１５）和电流比较器（１３）的输出端分别连接故障处理器（１７）输入端，故障处理器（１７）输出端连接故障显示器（７）。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙耀杰，林燕丹，马磊，童立青，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31
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