CN204425271U - 具有电弧检测功能的光伏监控装置 - Google Patents

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任兵
戴胜平
刘庆国
王京
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Abstract

本实用新型公开了具有电弧检测功能的光伏监控装置，该装置电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块、电弧检测模块以及中央处理模块，所述中央处理模块分别控制连接电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块，该电弧检测模块设置在电流检测模块和中央处理模块之间，以检测安装本装置的光伏组件所在电流通路中是否有故障电弧发生。本装置可安装在光伏组件接线盒内，不仅可采集光伏组件工作时的电压、电流、温度数据，通过通讯模块发送至用户实现监控功能，而且还可通过电弧检测模块检测到组件所在电流通路发生的故障电弧并通过关断模块及时断开电流通路，防止故障电弧引发火灾，保障光伏电站的运行安全。

Description

具有电弧检测功能的光伏监控装置
技术领域
本实用新型属于光伏发电领域。具体地，本实用新型涉及一种可安装于光伏电站中的光伏组件(太阳能板)上，具有电弧检测功能的光伏监控装置。
背景技术
随着社会对可再生能源的关注和需求与日俱增，市场上涌现出了大量将阳光转化为电力的太阳能光伏电站。现如今的大多数光伏***安装利用的都是长串的高电压直流电源，这增加了与电弧有关的安全问题。
当线路或电气接头出现故障时，高电压直流线路可能会产生电弧。这些电弧可使装置带电，导致支架***也带电，可能会使接触装置的任何人触电。这些电弧还可导致火灾，从而导致电气设备损坏，或导致大范围财产损坏。
为了解决这些重要的安全问题，太阳能工业制定了UL1699B光伏电弧故障保护标准。在采用UL1699B后，光伏***中任何一串太阳能板上的电压高于80V，则需要遵守该标准并实施电弧检测。
实用新型内容
为了解决上述安全问题和达到标准的强制要求，本实用新型提供一种创新的具有电弧检测功能的光伏监控装置，以此来实现光伏电站和***的电弧检测等监控。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：
具有电弧检测功能的光伏监控装置，该装置电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块以及中央处理模块，所述中央处理模块分别控制连接电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块，所述监控装置还包括电弧检测模块，所述电弧检测模块设置在电流检测模块和中央处理模块之间，以检测安装本装置的光伏组件所在电流通路中是否有故障电弧发生。
优选的，所述电弧检测模块由电弧检测芯片构成或者由具有编程能力的微处理器来构成。
在一优选实例中，所述监控装置中还包括旁路模块，所述旁路模块设置在待监控光伏组件的电路中，以在该光伏组件发生失配或故障将其旁路。
进一步的，所述旁路模块为由二极管构成的被动旁路或者为由MOSFET晶体管构成的主动旁路。
在另一优选实例中，所述监控装置中还包括关断模块，所述关断模块设置在待监控光伏组件的电流通路，并与中央处理模块数据相接。
进一步的，所述关断模块由晶体管开关构成或由继电器开关构成。
在又一优选实例中，所述监控装置中还包括通讯模块，所述通讯模块与中央处理模块数据相接，与用户通讯终端通信相接。
在又一优选实例中，所述监控装置直接安装于光伏接线盒内或者外接于光伏接线盒上。
本实用新型结构简单，易于实现且性能稳定可靠，其可安装在光伏组件接线盒内，不仅可采集光伏组件工作时的电压、电流、温度数据，通过通讯模块发送至用户实现监控功能，而且还可通过电弧检测模块检测到组件所在电流通路发生的故障电弧并通过关断模块及时断开电流通路，防止故障电弧引发火灾，保障光伏电站的运行安全，并能够达到标准的强制要求。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。
图1是具有电弧检测功能的光伏监控装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
为了能够解决现有光伏***的安全问题和达到标准的强制要求，本实用新型提供的光伏监控装置，其具有电弧检测功能，可实现光伏电站和***的电弧检测等智能监控。
参见图1，该光伏监控装置包括旁路模块101、电压检测模块102、电流检测模块103、温度检测模块104、电弧检测模块105、关断模块106、通讯模块107和中央处理模块108。
其中，电压检测模块102、电流检测模块103、温度检测模块104分别受控于中央处理模块108，用于检测光伏组件工作时最基本的电压、电流和温度数据。具体可有相应的硬件检测电路来实现，其为现有技术，此处不加以赘述。
电弧检测模块105，其设置在电流检测模块103和中央处理模块108之间，用于检测安装本装置的光伏组件所在电流通路中是否有故障电弧发生。
该电弧检测模块可采用专用电弧检测芯片来实现，也可利用通用的具有编程能力的微处理器来实现。
关断模块106设置在待监控光伏组件的电流通路，并与中央处理模块108数据相接。其用于检测到故障电弧或其他需求时，关断安装本装置的光伏组件电流通路；一串光伏组件中每一个组件均安装一个本装置，可实现整串的高压关断至零伏。
该关断模块106可以采用晶体管开关，也可利用继电器开关实现
旁路模块101设置在待监控光伏组件的电路中，可在光伏组件发生失配或故障、本装置关断模块失效时将其旁路，使此局部故障不影响光伏组串中其余光伏组件的正常工作。
旁路模块101可采用二极管做被动旁路，也可利用MOSFET晶体管做主动旁路。
通讯模块107用于实现整个监控装置与用户通信终端之间的数据通信。整个监控装置所检测到的数据均由中央处理模块控制通讯模块发送至用户；在需要时用户也可通过通讯模块发送命令至本装置关断光伏组件输出，实现光伏***的远程监控。
该通讯模块107具体由相应的通信芯片或者通信电路构成。
由此构成的光伏监控装置在具体应用时，可直接安装于光伏接线盒内，也可外接于光伏接线盒上。
以下通过一具体实例来进一步的说明本实用新型的方案：
需要指出的，本实施例中所提供的图示仅以结构框图形式来说明本实用新型的基本架构，其实际实施时，各模块的形态可随意改变。
参见图1，本实例中具有电弧检测功能的光伏监控装置包含旁路模块101、电压检测模块102、电流检测模块103、温度检测模块104、电弧检测模块105、关断模块106、通讯模块107和中央处理模块108。
上述所有模块均安装于光伏组件接线盒内，汇流条1、汇流条2、汇流条3和汇流条4可对应连接至常用光伏组件的4根汇流条；“输出+”和“输出-”作为光伏组件发电的能量输出端。
其中，电压检测模块102连接在汇流条4和汇流条1之间，用以检测光伏组件的工作电压。可采用电阻分压方式获得合适的电压范围供中央处理模块108处理。
电流检测模块103设置在汇流条1上，用以检测光伏组件的工作电流。可采用毫欧级电阻串联在光伏组件电流通路里，将电流转化为电压信号，供中央处理模块108处理。
温度检测模块104用以检测光伏组件的工作温度。可采用NTC电阻粘贴在光伏板上，将温度的变化传递给中央处理模块108处理。
电弧检测模块105，其设置电流检测模块103和中央处理模块108之间，用以检测光伏组件所在电流通路中是否有故障电弧发生。可采用电弧检测芯片，如加拿大Solantro的SA3102芯片，在其捕捉到故障电弧时，将信号传递给中央处理模块108处理。
关断模块106设置在汇流条1上，在中央处理模块108接收到电弧信号时，将控制关断模块106关断光伏组件电流通路。该关断模块可采用MOSFET晶体管实现。
旁路模块101采用两个，第一块旁路模块101位于整个监控装置的前端，分别与汇流条1、汇流条2、汇流条3和汇流条4相接，第二块旁路模块101位于整个监控装置的后端，分别连接汇流条1和汇流条4，由此可在光伏组件发生失配或故障、本装置关断模块失效时将其旁路。该旁路模块101可采用二极管做被动旁路，如光伏***里常用的台湾强茂公司的SB3040二极管。
通讯模块107与中央处理模块108数据相接，将所有检测信息传递给用户，并接收用户命令对本装置进行控制。采用无线通讯方式，使得本装置安装简单灵活。
中央处理模块108是本装置的控制和处理中心，负责各种检测数据的收集和关断模块的控制。可采用具有编程能力的通用微控制器，如德州仪器公司的CC2530芯片，此芯片还自带温度检测和无线通讯功能，可使得本装置更简易实用。
本实例中提供的具有电弧检测功能的光伏监控装置，其安装在光伏接线盒内，改变了现有接线盒功能单一的现状，衍生出一款具有电弧检测、组件电压电流温度检测和关断组件发电输出的接线盒。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.具有电弧检测功能的光伏监控装置，该装置电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块以及中央处理模块，所述中央处理模块分别控制连接电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块，其特征在于，所述监控装置还包括电弧检测模块，所述电弧检测模块设置在电流检测模块和中央处理模块之间，以检测安装本装置的光伏组件所在电流通路中是否有故障电弧发生。
2.根据权利要求1所述的具有电弧检测功能的光伏监控装置，其特征在于，所述电弧检测模块由电弧检测芯片构成或者由具有编程能力的微处理器来构成。
3.根据权利要求1所述的具有电弧检测功能的光伏监控装置，其特征在于，所述监控装置中还包括旁路模块，所述旁路模块设置在待监控光伏组件的电路中，以在该光伏组件发生失配或故障将其旁路。
4.根据权利要求3所述的具有电弧检测功能的光伏监控装置，其特征在于，所述旁路模块为由二极管构成的被动旁路或者为由MOSFET晶体管构成的主动旁路。
5.根据权利要求1所述的具有电弧检测功能的光伏监控装置，其特征在于，所述监控装置中还包括关断模块，所述关断模块设置在待监控光伏组件的电流通路，并与中央处理模块数据相接。
6.根据权利要求5所述的具有电弧检测功能的光伏监控装置，其特征在于，所述关断模块由晶体管开关构成或由继电器开关构成。
7.根据权利要求1所述的具有电弧检测功能的光伏监控装置，其特征在于，所述监控装置中还包括通讯模块，所述通讯模块与中央处理模块数据相接，与用户通讯终端通信相接。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的具有电弧检测功能的光伏监控装置，其特征在于，所述监控装置直接安装于光伏接线盒内或者外接于光伏接线盒上。
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