一种用于光伏系统的并联组串反接的检测系统及检测方法与流程

1.本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种用于光伏系统的并联组串反接的检测系统及检测方法。


背景技术：

2.在现有的光伏系统中，现有反接保护检测方法为检测组串是否存在反向电流，存在反向电流即判断为组串反接。然而现有光伏发电技术多采用多路组串并联接入一路mppt装置，当并联组串电压错配时，高压组串会向低压组串输出功率，出现组串电流反灌。并联组串在出现电流反向的现象并不都是由组串反接导致，因此需要一种系统的判定方法来实现对并联组串反接的判断。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种用于光伏系统的并联组串反接的检测系统及检测方法，具体技术方案如下：
4.一方面，提供了一种用于光伏系统的并联组串反接的检测系统，光伏系统包括光伏板组件和逆变器，多个光伏板组件串联形成组串，将多个组串并联通过所述逆变器进行并网输出，所述检测系统包括电流采样单元、电压采样单元和mppt装置，所述电流采样单元设置在所述组串所在支路上，以得到所述支路的电流流向，所述电压采样单元接入在所述组串并联形成的干路上，所述mppt装置与所述电流采样单元和电压采样单元通信连接，所述mppt装置能够根据所述组串并联的电路状态调节所述逆变器的输出功率；
5.若所述电流采样单元检测到所有支路的电流流向均为正向，则所述mppt装置控制所述逆变器并网输出；
6.若所述电流采样单元检测到出现电流反向的支路，且所述电压采样单元检测到的电压小于设定阈值，则所述mppt装置控制所述逆变器停止并网输出；
7.所述支路上的光伏板组件的两端均并联有第一二极管，所述设定阈值大于所有支路上对应第一二极管的导通压降之和的最大值，小于或者等于所述逆变器的开机电压。
8.进一步地，若所述电流采样单元检测到出现电流反向的支路，且所述电压采样单元检测到的电压大于或等于设定阈值，则所述mppt装置控制所述逆变器并网输出并进行电压错配提示。
9.进一步地，每条支路上串联有相同数量的光伏板组件，每个光伏板组件上并联的第一二极管的导通压降相同，所述设定阈值大于单个第一二极管的导通压降与单条支路上的第一二极管数量的乘积。
10.进一步地，所述第一二极管正接在相应光伏板组件的两端。
11.进一步地，所述检测系统还包括第二二极管，所述第二二极管反接并联在所述mppt装置的两端，所述电压采样单元同时并联在所述第二二极管的两端。
12.进一步地，若将n个组串并联，n为大于1的正整数，则在每个支路上设置所述电流
采样单元，或者，在n-1个支路上分别设置所述电流采样单元并在干路上也设置所述电流采样单元。
13.进一步地，所述检测系统还包括关断装置，每个支路上都串联有所述关断装置，若所述电流采样单元检测到出现电流反向的支路，且所述电压采样单元检测到的电压小于设定阈值，则所述逆变器控制出现电流反向的支路上的关断装置启动，以断开出现电流反向的支路。
14.另一方面，提供了一种所述检测系统的检测方法，包括：
15.s1、根据电流采样单元采集的电流数据，判断是否出现电流反向的支路，若出现电流反向的支路，则执行步骤s2，否则执行步骤s3；
16.s2、mppt装置控制所述逆变器并网输出；
17.s3、根据电压采样单元采集的电压数据，判断采样电压是否超过设定阈值，若小于设定阈值，则执行步骤s4，否则执行步骤s5；
18.s4、所述mppt装置控制所述逆变器停止并网输出并告警；
19.s5、所述mppt装置控制所述逆变器并网输出并进行电压错配提示。
20.进一步地，在步骤s4中，在停止并网输出后，仅将出现电流反向的支路进行断开，并重新开始执行步骤s1。
21.进一步地，在步骤s5中，所述电压错配提示包含出现电流反向的支路信息，运维人员根据所述电压错配提示对相应支路上的光伏板组件进行增减或者检修。
22.本发明具有下列优点：不增加硬件成本的同时简单高效的实现了组串反接与组串电压错配的工况区分，减少了因误判造成的发电效益损失，提高了运维效率。
附图说明
23.图1是本发明实施例提供的用于光伏系统的并联组串反接的检测系统中判断机制硬件结构拓扑示意图；
24.图2是本发明实施例提供的用于光伏系统的并联组串反接的检测系统中n路以下反向电流流向示意图；
25.图3是本发明实施例提供的用于光伏系统的并联组串反接的检测系统中n路反向电流流向示意图；
26.图4是本发明实施例提供的用于光伏系统的并联组串反接的检测系统中增加组串关断功能的电路拓扑示意图；
27.图5是本发明实施例提供的用于光伏系统的并联组串反接的检测系统中并联错配对组件工作电压的影响曲线示意图；
28.图6是本发明实施例提供的检测方法中判断机制判断流程示意图；
29.图7是本发明实施例提供的检测方法中判断机制对增加组串关断装置的判断流程示意图。
30.其中，附图标记如下：1-光伏板组件，2-电流采样单元，3-电压采样单元，4-第二二极管。
具体实施方式
31.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
32.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
33.在本发明的一个实施例中，提供了一种用于光伏系统的并联组串反接的检测系统，光伏系统包括光伏板组件1和逆变器，多个光伏板组件串联形成组串，将多个组串并联通过所述逆变器进行并网输出，所述检测系统包括电流采样单元2、电压采样单元3和mppt装置，所述电流采样单元设置在所述组串所在支路上，以得到所述支路的电流流向，所述电压采样单元接入在所述组串并联形成的干路上，所述mppt装置与所述电流采样单元和电压采样单元通信连接，所述mppt装置也接入所述干路，其能够根据所述组串并联的电路状态调节所述逆变器的输出功率；
34.若所述电流采样单元检测到所有支路的电流流向均为正向，则所述mppt装置控制所述逆变器并网输出；
35.若所述电流采样单元检测到出现电流反向的支路，且所述电压采样单元检测到的电压小于设定阈值，则所述mppt装置控制所述逆变器停止并网输出；
36.若所述电流采样单元检测到出现电流反向的支路，且所述电压采样单元检测到的电压大于或等于设定阈值，则所述mppt装置控制所述逆变器并网输出并进行电压错配提示；
37.所述支路上的光伏板组件的两端均并联有第一二极管(未图示)，所述第一二极管正接在相应光伏板组件的两端，所述设定阈值大于所有支路上对应第一二极管的导通压降之和的最大值，小于或者等于所述逆变器的开机电压。
38.需要说明的是，假设某一支路出现反向电流时，则取该支路上所有第一二极管的导通压降之和与其他支路上所有第一二极管的导通压降之和进行比较，由于每条支路上的第一二极管的数量和导通压降可能相同或不同，使得每个支路上的导通压降之和可能相同或不同，本实施中取所有支路中导通压降之和的最大值，所述设定阈值大于该导通压降之和的最大值。
39.所述电流采样单元至少有以下设置方式：
40.第一种方式：若将n个组串并联，n为大于1的正整数，则在每个支路上设置所述电流采样单元，可以通过相应支路上电流采样单元的指针偏转方向或者测得的正负数值来判断电流方向。
41.第二种方式：若将n个组串并联，n为大于1的正整数，则在前面n-1路支路上分别设置所述电流采样单元并在干路上也设置所述电流采样单元，如图1所示，电流采样单元采集
前面n-1路支路电流及干路上的总输入电流，第n路电流通过总输入电流减去前n-1路电流之和获得，以便于判断所有支路电流是否存在反向。
42.在本发明的一个实施例中，每条支路上串联有相同数量的光伏板组件，使得每条支路上第一二极管的数量也相同，此时，所述设定阈值大于单个第一二极管的导通压降与单条支路上的第一二极管数量的乘积，小于或者等于所述逆变器的开机电压。所述的检测系统还包括第二二极管4，所述第二二极管反接并联在所述mppt装置的两端，所述电压采样单元同时并联在所述第二二极管的两端。第二二极管的导通压降等于第一二极管的导通压降。
43.判定电流反向是否为组串反接导致，或其他原因导致。在判定某一并联支路出现电流反向时，需要进一步判定反向的原因，电流反向原因主要分为存在组串反接和存在组串电压错配。此时需要判断mppt装置输入电压，即电压采样单元采集的电压数据。
44.如果是组串反接，那么组件将工作于短路点附近，具体又分以下两者情况：
45.第一种情况，参见图2，当n路以下出现反接时，采集的电压数据为反接组串中并联的二级管的导通压降之和，此时正接的组串与反接的组串形成回路，容易导致组件失效。例如，根据常规1500v光伏系统中单个组串的光伏板组件数量均为30，单个二极管最大导通压降为1.5v，此时该值约45v。
46.第二种情况，参见图3，当n路组串均反接时，采集的电压数据为mppt装置反并联的第二二极管的导通压降，其一般最大为1.5v。此时，所有的电流反向支路与第二二极管形成回路，无法与逆变器进行适配输出。
47.当组串电压错配时，组串之间并联，穿过每个组串的电压总是相等的，电路的总的电流等于每个组串电流之和。参见图4，单个组串1的开路电压v
oc1
小于单个组串2的开路电压v
oc2
，i
sc1
和i
sc2
分别为组串1和2的短路电流值，组串1和组串2并联后的开路电压介于前面两者之间，电压低的组串电压升高实际上降低了电压高的组串的开路电压。同时，开路时电压高的组串对电压低的组串存在一个反灌电流，即图4中曲线交点处。因此，并联组串电压错配会同时表现为：a错配的低压组串存在反灌电流；b错配的组串总的开路电压不低于错配的最低压组串开路电压。电压错配会降低光伏系统整体的输出效率。现场安装常规组件配置电压大于逆变器开机电压，可根据逆变器开机电压配置阈值点。根据以上两点，设定阈值可以取值为逆变器开机电压，判断输入电压是否小于设定阈值，小于阈值判断为该组串反接，大于等于阈值判断为组串电压错配，以区分出组串电压错配工况。
48.在本发明的一个实施例中，所述检测系统还包括关断装置，参见图5，每个支路上都串联有所述关断装置，所有关断装置与逆变器通讯连接，若所述电流采样单元检测到出现电流反向的支路，且所述电压采样单元检测到的电压小于设定阈值，则所述逆变器控制出现电流反向的支路上的关断装置启动，以断开出现电流反向的支路。
49.在本发明的一个实施例中，提供了一种基于所述的检测系统的检测方法，包括：
50.s1、根据电流采样单元采集的电流数据，判断是否出现电流反向的支路，若出现电流反向的支路，则执行步骤s2，否则执行步骤s3；
51.s2、mppt装置控制所述逆变器并网输出；
52.s3、根据电压采样单元采集的电压数据，判断采样电压是否超过设定阈值，若小于设定阈值，则执行步骤s4，否则执行步骤s5；
53.s4、所述mppt装置控制所述逆变器停止并网输出并告警；
54.s5、所述mppt装置控制所述逆变器并网输出并进行电压错配提示。
55.其中，组串反接光伏板组件持续工作于短路点附近，可能引起组件失效，需严重警告，逆变器停机告警；组串电压错配，该路mppt装置仍可正常工作，错配会影响组件效率仍需提示，逆变器需要网报提示。
56.在本发明的一个实施例中，参见图6，mppt装置停止功率输出，采集所有支路电流值，判断所有支路电流是否存在反向，若无电流反向，则判定组串正常，逆变器正常并网；若出现电流反向，则读取反向支路编号，并在此基础上进一步判断输入电压与设定阈值的大小，若输入电压小于设定阈值，则判定组串反接，逆变器停机告警，运维人员去调整相应支路上光伏板组件的接入方向；若输入电压大于或者等于设定阈值，则判定组串电压错配，逆变器并网并进行网报提示，其中，所述电压错配提示包含出现电流反向的支路信息，运维人员根据所述电压错配提示对相应支路上的光伏板组件进行增减或者检修。
57.在本发明的一个实施例中，告警信息包含反接组串的序号，在停止并网输出后，仅将出现电流反向的支路进行断开，并重新开始执行步骤s1。参见图7，适用于增加了关断装置的检测系统，逆变器可通过通讯系统关断反接的组串，反接组串关断后，剩余组串可正常工作，同时也需要告警反接，便于维修。
58.现有反接判断机制仅检测支路电流判断支路电流是否反向，出现电流反向即判断为组串反接，进行运维提示，未对组件电压进行判别，忽视了组件错配工况，造成错判，导致不必要的停机时间，造成用户不必要的损失，减少了光伏发电效益。而本发明提供的用于光伏系统的并联组串反接的检测系统及检测方法可通过检测支路电流及boost电压判断并联组串电压错配工况，区别出组串电压错配工况，从而精确判别是否反接，提示用户进行整改，提高运维效率，提高光伏发电效益。
59.需要说明的是，用电低谷时间区段与用电高峰时间区段时会随着储能电站充放电的影响变化，从而保持在一个用电动态平稳的阶段，即基本满足供需平衡。利用所述充放电方法来配合协调供电电网的削峰填谷，并相应获得较高的经济利益，实现与供电电网的双赢局面。
60.本发明提供的用于光伏系统的并联组串反接的检测系统及检测方法提出了一种简单易行的方式去控制温度，且能保证控制的精度，保障电池健康度。
61.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制其专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。