光伏组件故障诊断工具及方法与流程

本发明涉及光伏发电领域，特别是一种光伏组件故障诊断工具及方法。
背景技术：
：近年来，我国光伏发电获得了爆发式发展，而光伏运维技术却仍处于起步阶段。目前光伏电站普遍配只配备万用表和钳形电流表，上述两种设备不足以分析组件特性乃至进行故障诊断。另一方面，组件i-v测试仪、el测试仪等光伏专用测试设备虽然能够全面诊断组件性能特性，然而设备价格昂贵、操作复杂，且结果分析对专业技术的要求较高，并不适用于电站的日常运维。综上所述目前缺乏一种简单高效的检测工具满足光伏电站的日常维护。目前已建光伏电站大范围爆发的，能够大幅影响组件功率的故障包括接线盒内电池片开路、接线盒内旁路二极管损毁、电池组合失效、组件碎裂导致的大面积隐裂等。其中组件碎裂故障和通过直接观察发现，而其他故障则需要相应的测量仪器和工具加以辅助才能完成故障诊断和定位。上述问题组件其i-v特性都有别于正常组件，然而目前常用的开路电压法(万用表测开路电压)往往只能发现电池片开路引起的开路电压明显下降故障，对于各种原因引起的i-v特性畸变则无能为力(例如旁路二极管损毁)，导致大量故障组件长期存在于电站中而无法及时消缺，极大影响了电站运行效率。技术实现要素：本发明针对现有光伏电站组件常见的严重故障设计出一种新型的光伏组件故障诊断工具。该故障诊断工具通过在辐照充足的条件下向光伏组件施加适当的阻性负载，使光伏组件工作在其i-v特性曲线的下降部分，最终根据其测量结果，结合一系列判据，实现光伏组件的故障诊断。现场运维中一般按照“汇流箱中定位故障组串——组串中定位故障组件”的顺序查找故障，针对上述工作流程，本发明将测试负载分为至少三个档位，分别对应于组串、多块组件、单块组件的测量和诊断，以便电站运维人员按照组串——多块组件——单块组件逐级地缩小范围，实现故障组件快速定位，提高运行维护效率。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种光伏组件故障诊断工具，其结构包括负载模块、测试模块和数据分析处理模块，所述负载模块包括可调电阻，所述测试模块包括传感器，所述可调电阻连接测试模块，所述测试模块连接待测光伏组件，所述数据分析处理模块与传感器连接。进一步地，所述传感器包括电压传感器和电流传感器，所述测试模块还包括测试开关；所述测试开关开启时，电压传感器检测开路电压；所述测试开关闭合时，电压传感器检测测试电压。更进一步，所述数据分析处理模块包括数据存储器、减法器和比较器，所述传感器、减法器和比较器依次连接，所述数据存储器与减法器连接。作为优选，还包括显示模块，所述显示模块连接比较器。作为优选，所述可调电阻至少包括三档阻值，第一档阻值范围为30～100ω，第二档阻值范围为100～500ω，第三档阻值范围为500～2000ω。一种光伏组件故障诊断方法，其步骤为：s1)根据待测光伏组件调整可调电阻阻值，使可调电阻工作时，待测光伏组件工作在其i-v特性曲线的下降部分；s2)通过测试模块得到待测光伏组件的实测数据；s3)通过数据分析处理模块将待测光伏组件的实测数据与数据存储器中的模板数据进行运算与比较；s4)根据数据分析处理模块的运算与比较输出结果。作为优选，所述步骤s2中的实测数据包括实测开路电压，所述步骤s1中根据实测开路电压调整可调电阻阻值。作为优选，所述步骤s2中的实测数据包括实测开路电压、实测测试电压和实测测试电流，所述s3中的运算与比较包括：s31)开路电压判据：(voc·ref-voc)＞5v；s32)测试电压判据：(vc·ref-vc)＞5v；s33)i-v曲线下降段斜率判据：其中voc.ref、vc.ref、ic.ref分别为模板开路电压、模板测试电压和模板测试电流；voc、vc、ic分别为实测开路电压、实测测试电压和实测测试电流；若符合以上任一判据要求，则步骤s4中输出故障结果。进一步地，所述步骤s1中待测光伏组件若为串组，可调电阻阻值范围为500～2000ω；若为多块组件，可调电阻阻值范围为100～500ω；若为单块组件，可调电阻阻值范围为30～100ω。作为优选，还包括步骤s5)若待测光伏组件为串组，且输出为故障结果，则重复步骤s1至s4检测该串组下的多块组件；若待测光伏组件为多块组件，且输出为故障结果，则重复步骤s1至s4检测该多块组件下的单块组件。本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：1)涵盖主流光伏组件严重故障，摆脱了传统依靠万用表查找故障时，只能发现接线盒内部开路故障的问题，实现全面的组件故障排查；2)设备内置三档负载和故障诊断判据，可自动选择测试档位并给出诊断结果，摆脱了对运维人员自身业务水平的强烈依赖，实现智能诊断。3)相比专业的光伏检测设备，该工具操作简便、检测迅速，同时成本低、结构简单，更适合用于光伏电站的日常运维。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明的结构示意图。图2为本发明的电路结构图。图3为数据分析处理模块的工作原理图。标号说明：光伏组件接口1开关按钮2选择按钮3退出按钮4模式按钮5确定按钮6显示器7可调电阻8测量模块9电压传感器10电流传感器11测试开关12具体实施方式下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。实施例1：如图1所示，为光伏组件故障诊断工具本体和光伏组件接口1，光伏组件故障诊断工具本体通过光伏组件接口1与待测光伏组件连接，连接后打开开关按钮2，①设置模式：通过模式按钮5进入模式选择菜单，模式中有自动模式与手动模式，自动模式由仪器自动选择测试负载，手动模式由操作者选择测试档位，档位对应组件块数的不同分为高、中、低档；②设置模板：点击模式按钮5，可以手动出入模板，也可将测得正常样品的参数直接设为模板，模板数据存储在数据分析处理模块中的数据存储器中，模式选择完毕后点击确定按钮6确认；③测量：按确定按钮6，设备执行测试并测量关键参数；④测试的结果输入数据分析处理模块，经故障诊断后把结果输出到显示器7上。另外本体上还设置有选择按钮3和退出按钮4，在上述过程中起配合作用。如图2所示，本体内设置有可调电阻8、测试模块9和数据分析处理模块，其中光伏组件接口1与测试模块9连接，测试模块9内设置有电压传感器10、电流传感器11、测试开关12和熔断器，可调电阻8连接在测试模块9中，可调电阻8会根据待测光伏组件选择合适档位的电阻值，使待测光伏组件工作在其i-v特性曲线的下降部分。测量时，测试开关12首先断开，由电压传感器10检测实测开路电压，若设置为自动模式，则可调电阻8根据开路电压自动调整至合适档位，具体对应关系如下表，其中经申请人实验比对，当电阻设置为以下范围时，确保检测得到的“测试点”位于被测对象i-v特性的电流迅速下降段。负载档位适用对象适用电压阻值低档单块组件<100v30～100ω中档多块组件100～300v100～500ω高档组串300～1000v500～2000ω当档位选择完成后，测试开关12闭合，由电压传感器10检测实测测试电压，电流传感器11检测实测测试电流，以上数据被传送到数据分析处理模块进行运算与比较。如图3所示，测试模块9所得数据被传送至减法器，减法器读取数据存储器中的模板值与之进行运算，运算结果被传送至比较器，减法器读取数据存储器中的阈值阈值进行比较得到是否故障结果，结果输出至显示器7上，其中具体的运算与比较如下：s31)开路电压判据：(voc·ref-voc)＞5v；s32)测试电压判据：(vc·ref-vc)＞5v；s33)i-v曲线下降段斜率判据：其中voc.ref、vc.ref、ic.ref分别为模板开路电压、模板测试电压和模板测试电流；voc、vc、ic分别为实测开路电压、实测测试电压和实测测试电流；若符合以上任一判据要求，输出故障结果。若待测光伏组件为串组，且输出为故障结果，则重复上述步骤检测该串组下的多块组件；若待测光伏组件为多块组件，且输出为故障结果，则重复上述步骤检测该多块组件下的单块组件。此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属
技术领域：
的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。当前第1页12