本實用新型涉及新能源發(fā)電技術領域，具體地，特別涉及一種光伏方陣離散損失檢測系統(tǒng)。

背景技術：

并網(wǎng)光伏電站一般由光伏方陣、防雷匯流箱、直流防雷配電柜、并網(wǎng)逆變器、交流配電柜、升壓變壓器等組成。其中，光伏方陣又稱光伏陣列，是由若干個光伏組件或光伏板在機械和電氣上按一定方式組裝在一起的固定發(fā)電單元。

組成光伏方陣的所有電池組件性能參數(shù)不可能完全一致，所有的連接電纜、插頭插座接觸電阻也不相同，于是光伏組串的工作電流受限于其中電流最小的組件；光伏方陣的輸出電壓又會被其中電壓最低的光伏組串鉗制。這使得光伏方陣的總效率總是低于單個組件的效率之和。組合連接損失的大小取決于電池組件性能參數(shù)的離散性。造成離散損失的主要原因是組件產品性能和衰減程度不同，因此需要對組件進行測試、篩選、組合，即把特性相近的組件組合在一起，使各組件工作電流接近，組串的工作電壓也接近，以減小離散損失。

當前大型光伏電站對光伏方陣離散損失的檢測還是采取人工定期巡檢的方式，即通過離線方式人工測量光伏方陣的開路電壓及短路電流，通過光伏電池測試箱確定其伏安特性，進而判斷光伏組件離散損失程度。

而上述人工檢測方式周期長，難以有效保證光伏電站的發(fā)電效率，且對維護人員專業(yè)素質要求較高，耗費人力成本巨大。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于以上問題，本實用新型的目的是提供一種光伏方陣離散損失檢測系統(tǒng)，對光伏方陣離散損失進行自動巡檢、實時監(jiān)測，降低了維護人員技術素質要求，有效提高發(fā)電效率，從而解決了人工巡檢周期長，難以保證發(fā)電效率，且人工成本大的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下的技術方案：

本實用新型所述光伏方陣離散損失檢測系統(tǒng)，包括：

光伏方陣，由若干光伏組件組裝而成；

直流防雷配電柜，包括電流監(jiān)測模塊和電壓監(jiān)測模塊；

電氣箱，裝有組件旁路接觸器和組串進線接觸器，組件旁路接觸器用于旁路光伏組件，每一個光伏組件并聯(lián)有組件旁路接觸器，組串進線接觸器用于斷路光伏組串，每一個光伏組串串聯(lián)有組串進線接觸器；

控制器，用于控制組件旁路接觸器和組串進線接觸器的依次吸合與釋放，實現(xiàn)對光伏組件的旁路和光伏組串的斷路；且控制器與直流防雷配電柜中的電流監(jiān)測模塊和電壓監(jiān)測模塊連接，用于實時記錄電流信號和電壓信號的變化；控制器中還包括預置光伏組件等效電路模型的計算模塊，用于根據(jù)接收的數(shù)據(jù)判斷光伏組件或光伏組串離散損失的程度。

優(yōu)選的，控制器中的計算模塊還用于根據(jù)光伏組件或光伏組串離散損失的程度反饋不同級別的報警信息。

優(yōu)選的，控制器中的計算模塊還用于根據(jù)光伏組件或光伏組串離散損失的程度給出光伏組件優(yōu)化組合建議。

進一步地，優(yōu)選的，控制器是PLC、單片機中的一種。

與現(xiàn)有光伏方陣離散損失的檢測相比，本實用新型具有以下優(yōu)點及有益效果：

一、本實用新型實現(xiàn)了對光伏方陣離散損失進行自動巡檢、實時監(jiān)測，降低了維護人員技術素質要求，有效提高發(fā)電效率。

二、本實用新型對光伏方陣離散損失的程度進行分級報警，并給出光伏組件的優(yōu)化組合建議，以便及時更換光伏組件，降低光伏方陣的離散損失，提高發(fā)電效率。

附圖說明

圖1是本實用新型所述控制器輸出示意圖；

圖2是本實用新型所述光伏方陣離散損失檢測系統(tǒng)接線圖；

圖3是本實用新型所述控制器與直流防雷配電柜連接圖。

具體實施方式

現(xiàn)結合附圖，對本實用新型做進一步詳細的描述與說明，以便于本實用新型更加清楚和易于理解。

如圖1、圖2和圖3所示，光伏方陣離散損失檢測系統(tǒng)，包括：光伏方陣，由若干光伏組件1組裝而成，多個光伏組件串接形成光伏組串2；

直流防雷配電柜3，包括電流監(jiān)測模塊31和電壓監(jiān)測模塊32；

電氣箱4，裝有組件旁路接觸器41和組串進線接觸器42，其中，組件旁路接觸器41用于旁路光伏組件1，每一個光伏組件1并聯(lián)有組件旁路接觸器41，組串進線接觸器42用于斷路光伏組串2，每一個光伏組串2串聯(lián)有組串進線接觸器42；

控制器，選用可編輯邏輯控制器PLC5，通過接口繼電器6控制第一接觸41和組串進線接觸器42的依次吸合與釋放，每次時間間隔為3～5s，實現(xiàn)對光伏組件1的旁路和光伏組串2的斷路；且可編輯邏輯控制器PLC5與直流防雷配電柜3中的電流監(jiān)測模塊31和電壓監(jiān)測模塊32通過RS485總線通訊連接，用于實時記錄電流信號和電壓信號的變化；且可編輯邏輯控制器PLC5中包括預置光伏組件等效電路模型的計算模塊，用于根據(jù)接收的數(shù)據(jù)判斷光伏組件1或光伏組串2離散損失的程度，還用于根據(jù)光伏組件1或光伏組串2離散損失的程度反饋不同級別的報警信息，并給出光伏組件1優(yōu)化組合建議。

基于上述光伏方陣離散損失檢測系統(tǒng)的方法，包括：

可編輯邏輯控制器PLC5預設檢測周期，通過可編輯邏輯控制器PLC5控制光伏組件1依次旁路以及光伏組串2依次斷路，每次時間間隔為3～5s，并實時監(jiān)測對光伏組件1旁路前后的電流信號變化，以及對光伏組串2斷路前后的電壓信號變化，進而根據(jù)電流信號變化或者電壓信號變化判斷光伏組件1或者光伏組串2造成離散損失的程度，發(fā)出不同級別的報警信號，并給出光伏組件1的優(yōu)化組合建議。

其中，當電流信號或者電壓信號變化20％以上，即表示光伏組件1或者光伏組串2造成離散損失的程度嚴重。

光伏方陣離散損失檢測系統(tǒng)工作時，由可編輯邏輯控制器PLC5預設檢測周期，根據(jù)計算模塊中的預設算法控制接口繼電器6觸點的吸合，進而控制組件旁路接觸器41的逐一吸合與釋放，使光伏組件1被逐一旁路與恢復。對光伏組件1的旁路與恢復用時2s，對兩個相鄰光伏組件1的旁路與恢復，每次時間間隔3～5s，以便于光伏組件1的恢復，不影響光伏方陣系統(tǒng)的運行。

與此同時，可編輯邏輯控制器PLC5通過與電流監(jiān)測模塊31的通訊，實時記錄電流信號的變化。由可編輯邏輯控制器PLC5中計算模塊接收電流信號的數(shù)據(jù)，并根據(jù)預設算法對所接收數(shù)據(jù)進行分析，通過對比對光伏組件1旁路前后電流信號的變化差值，判斷出某單個光伏組件1造成離散損失的程度，并給予不同級別的報警信息，由可編輯邏輯控制器PLC5發(fā)出警報。

當電流信號變化差值小于10％時，表示此光伏組件1造成的離散損失可忽略；當電流信號變化差值為10％～20％時，表示此光伏組件1造成的離散損失程度輕微；當電流信號變化差值大于20％時，表示此光伏組件1造成的離散損失程度嚴重，必須更換此光伏組件1。

可編輯邏輯控制器PLC5根據(jù)上述電流信號的變化，設置輸入變量為輸入偏差e₁和輸入偏差變化△e₁，輸出值設為X，其中，輸入偏差e₁根據(jù)電流偏差值均勻量化為(0，+1，+2)，輸入偏差變化△e₁根據(jù)電流偏差變化值均勻量化為(-2，-1，0，+1，+2)，則形成一種模糊規(guī)則表1，如下所示：

表1

可編輯邏輯控制器PLC5根據(jù)輸出X的值發(fā)出不同的警報，如下：

X＝4表示此光伏組件造成的離散損失嚴重，需要立即更換；

X＝3表示此光伏組件造成的離散損失較重，需要擇時更換；

X＝2表示此光伏組件造成的離散損失一般，需要加強關注；

X＝1表示此光伏組件造成的離散損失輕微，需要予以觀察；

X＝0表示此光伏組件正常。

當可編輯邏輯控制器PLC5的輸出X＝2或者X＝1時，計算模塊中的預設算法各光伏組串電流的情況，計算出光伏組件1的優(yōu)化組合方式，以便于將特性相近的光伏組件1組合在一起，提高光伏電站的發(fā)電效率。

可編輯邏輯控制器PLC5根據(jù)計算模塊中的預設算法控制接口繼電器6觸點的吸合，進而控制組串進線接觸器42的逐一吸合與釋放，使光伏組串2被逐一斷路與恢復，對光伏組串2的斷路與恢復用時2s。

與此同時，可編輯邏輯控制器PLC5通過與電壓監(jiān)測模塊32的通訊，實時記錄電壓信號的變化。由可編輯邏輯控制器PLC5中計算模塊接收電壓信號的數(shù)據(jù)，并根據(jù)預設算法對所接收數(shù)據(jù)進行分析，通過對比對光伏組串2旁路前后電壓信號的變化差值，判斷出某單個光伏組串2造成離散損失的程度，并給予不同級別的報警信息，由可編輯邏輯控制器PLC5發(fā)出警報。

當電壓信號變化差值小于10％時，表示此光伏組串2造成的離散損失可忽略；當電壓信號變化差值為10％～20％時，表示此光伏組串2造成的離散損失程度輕微；當電壓信號變化差值大于20％時，表示此光伏組串2造成的離散損失程度嚴重，必須更換此光伏組串2，或者依據(jù)上述方法對此光伏組串2中的光伏組件1逐一檢測，以降低此光伏組串2造成的離散損失，使光伏方陣系統(tǒng)正常工作，并提高工作效率。

同理，可編輯邏輯控制器PLC5根據(jù)上述電壓信號的變化，設置輸入變量為輸入偏差e₂和輸入偏差變化△e₂，輸出值設為Y，其中，輸入偏差e₂根據(jù)電壓偏差值均勻量化為(0，+1，+2)，輸入偏差變化△e₂根據(jù)電壓偏差變化值均勻量化為(-2，-1，0，+1，+2)，則形成一種模糊規(guī)則表2，如下所示：

表2

可編輯邏輯控制器PLC5根據(jù)輸出Y的值發(fā)出不同的警報，如下：

Y＝4表示此光伏組串造成的離散損失嚴重，需要立即更換；

Y＝3表示此光伏組串造成的離散損失較重，需要擇時更換；

Y＝2表示此光伏組串造成的離散損失一般，需要加強關注；

Y＝1表示此光伏組串造成的離散損失輕微，需要予以觀察；

Y＝0表示此光伏組串正常。

工作時，可編輯邏輯控制器PLC5可以先通過對光伏組串2的斷路與恢復，判斷此光伏組串2造成離散損失的程度，若此光伏組串2正常，則可免去對光伏組串2中的光伏組件1的檢測。當光伏組串2造成的離散損失程度嚴重時，則需要對其中的光伏組件1進行逐一檢測，以便更換光伏組件1，提高光伏方陣的性能。

可編輯邏輯控制器PLC5對同一支路的光伏組件1的逐一旁路與恢復，以及對光伏組串2的斷路與恢復，兩者不同時進行，以保證系統(tǒng)的正常運行，實現(xiàn)光伏方陣檢測系統(tǒng)的在線檢測，避免了人工離線巡檢而降低光伏電站的效率。

以上，僅為本實用新型的較佳實施例，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求所界定的保護范圍為準。