一种用于光伏发电站故障自动报警的装置及方法

技术领域

本发明涉及领域，更具体地说，涉及一种用于光伏发电站故障自动报警的装置及方法。

背景技术

光伏发电站的常见故障，包括组件、逆变器的质量问题，线路布局、灰尘、串并联损失、线缆损失等，这些因素会影响光伏发电站的发电量。其中，灰尘是第一大影响因素。灰尘对光伏发电站的影响主要有：通过遮蔽达到组件的光线，从而影响发电量、影响散热，从而影响转换效率，具备酸碱性的灰尘长时间沉积在组件表面，侵蚀板面造成板面粗糙不平，有利于灰尘的进一步积聚，同时增加了阳光的漫反射。

现阶段主要通过人工或者洒水车进行不定期清理，由于缺乏自动报警装置，容易造成光伏板表面堆积较多灰尘时不能及时清除，严重影响发电效率。

授权公告号为CN214799414U的中国专利公开了一种光伏发电异常自动报警装置，提供一种技术方案，光伏电池板通过吸收太阳能转化为电能经过线缆进入检测箱内，由检测组件检测电流的强弱，并将检测信息送入分析组件进行分析，当光伏电池板表面的灰尘量过大时，光伏电池板的太阳能吸收量变低，导致电流变弱，当到达最低阈值时，分析组件通过处理器组件和信号收发器发出报警信号，同时分析组件通过信息传输接头同步向中控室发出报警信息，报警信号内包含有光伏电池板的坐标，由附近的工作人员和清洗双轨车接收，清洗双轨车根据坐标移动至光伏电池板所在位置，通过水泵将水箱内的水抽出，通过喷水清洗臂将光伏电池板表面的灰尘进行清理。

上述专利虽然能够通过水泵喷水对光伏电池板表面的灰尘进行清理，但是，灰尘中含有大量钙镁氧化物，当光伏电池板表面的灰尘遇到降雨时，少量的钙镁离子就会被溶解到雨水之中，并且再次附着在光伏电池板表面。日积月累，就会在光伏组件表面形成一层较厚且坚硬的钙镁水垢。水垢一旦形成，仅通过水泵喷水的方式难以将水垢清除，从而严重影响光伏组件的发电效果。

为此，提出一种用于光伏发电站故障自动报警的装置及方法。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于光伏发电站故障自动报警的装置及方法，可以实现。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种用于光伏发电站故障自动报警的装置及方法，包括支板，所述支板上侧面固定连接有光伏板，所述支板下方设有底座，所述支板通过支架与底座固定连接，所述光伏板外侧设有清理机构；

所述清理机构包括对称分布在光伏板左右两端的L形结构的滑板，所述支板下侧面左右两侧对称固定连接有滑轨，所述滑轨内部对应滑板设有滚轮，所述滚轮通过转轴与滑板固定连接，两个所述滑板与光伏板垂直部分的相互对应的一侧中心位置转动连接有辊轴，所述辊轴环形外侧面固定连接有刷辊，右侧所述滑板与光伏板平行部分的下侧面固定连接有电机，所述电机的输出轴端部固定连接有第一齿轮，靠近所述辊轴下端的环形外侧面上对应第一齿轮固定套设有第二齿轮，且第一齿轮与第二齿轮通过同步带传动连接，所述支板上端位置固定连接有齿板，所述辊轴上端环形外侧面固定套设有与齿板啮合的第三齿轮；

两个所述滑轨上侧面共同固定连接有灰尘监测传感器，所述支板下侧面中位置固定连接有放置盒，所述放置盒内底面后侧设有蓄电池，所述放置盒内底面前侧设有控制器，所述灰尘监测传感器、蓄电池、控制器及电机之间电性连接。

进一步的，右侧所述滑板的竖直部分通过L形结构的固定板固定连接有中间箱，所述中间箱内部左右侧面中心位置转动连接有往复丝杆，所述往复丝杆上螺旋传动连接有活塞。

进一步的，所述往复丝杆左端贯穿中间箱并开设有第一连接槽，所述第一齿轮右侧面中心位置固定连接有第一连接轴，所述第一连接轴通过单向轴承与第一连接槽固定连接。

进一步的，所述辊轴呈中空结构，且辊轴右端转动连接有旋转接头，所述旋转接头通过输液管与中间箱右侧面下端连通，所述辊轴环形外侧面沿轴向等距开设有若干个贯穿至辊轴内部中心位置的溢流孔，所述底座上端面中心位置固定连接有液箱，所述液箱右侧面下端通过进液管与中间箱下侧面右端连通。

进一步的，左侧所述滑板的竖直部分左侧面通过固定块固定连接有蜗壳，所述蜗壳内部中心位置通过第二连接轴转动连接有叶轮，所述辊轴左端贯穿左侧滑板并开设有第二连接槽，所述第二连接轴通过单向轴承与第二连接槽固定连接。

进一步的，两个所述滑板与光伏板垂直部分的相互对应的一侧关于辊轴前后对称固定连接有支管，所述蜗壳的环形外侧面连通有输水管，所述输水管的出水口位置连通有三通管，所述三通管的两个出水口分别与两个支管连通，所述支管环形外侧面朝向刷辊与光伏板接触的一侧沿轴向等距连通有若干个喷头，所述支管环形外侧面与喷头对称的一侧固定连接有铲板。

进一步的，所述蜗壳左侧设有水箱，所述水箱下端面通过进水管与蜗壳左侧面中心位置连通，所述水箱下端面前后对称固定连接有U形结构的支座，所述支座下端面通过连接板与底座固定连接。

进一步的，所述水箱上端面前后两侧对称开设有卡槽，所述卡槽内均卡接有三角形结构的卡板，两个卡板之间固定连接有过滤网。

进一步的，所述支板下端面靠近右侧位纵向水平等距固定连接有若干个半球形结构的凸块，右侧所述滑动板与支板平行部分的上侧面对应凸块纵向水平等距固定连接有三个套筒，所述套筒内底面均通过弹簧弹性连接有弹块。

一种用于光伏发电站故障自动报警的装置的方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：灰尘监测传感器的上侧面与光伏板上侧面保持平齐，通过灰尘监测传感器连续测量玻璃上污染物带来的传输损耗，从而计算出阳光到达太阳能组件的减少量，当减少量达到报警阈值时，灰尘监测传感器将信号传输至控制器，通过控制器启动清理机构对光伏板表面的灰尘进行清理；

S2：刷辊初始状态位于滑轨最后侧位置，当刷辊向灰尘监测传感器位置移动时，刷辊在辊轴的带动下不断旋转，从而对附着在光伏板表面的灰尘进行擦拭；

S3：刷辊向灰尘监测传感器位置移动的过程中，液箱内的清洁剂间歇式的经中间箱输入辊轴内部，再经辊轴上的溢流孔流至光伏板表面，从而提高对水垢的清理效果；

S4：刷辊经过灰尘监测传感器位置移动后往回运动，此时清洁剂停止供应，通过叶轮将水箱内的清水吸入支管内，再经喷头喷向光伏板表面对清洁剂及灰尘进行冲洗，保证了光伏板表面的清洁度。

相比于现有技术，本发明的优点在于：

1.本方案通过在光伏板表面设置可旋转的刷辊，在刷辊沿着光伏板前后移动的过程中均可对光伏板表面进行擦拭，从而提高对灰尘的清理效果。

2.本方案通过在刷辊向前移动的过程中向辊轴内部间歇式的输入清洁剂，清洁剂经溢流孔流至光伏板表面，再配合旋转的刷辊以及铲板可提高对水垢的清理效果。

3.本方案在刷辊向后复位的过程中，通过叶轮将水箱内的清水分别抽入两个支管内部，清水经两个支管上的喷头喷向刷辊与光伏板的接触位置，从而将附着在光伏板表面以及刷辊上的灰尘、水垢及清洁剂冲洗干净，保证了光伏板的清洁度。

附图说明

图1为本发明整体结构正视立体示意图；

图2为本发明整体结构仰视立体示意图；

图3为本发明支管与滑板的爆炸示意图；

图4为本发明图1的半剖示意图；

图5为本发明第二连接轴与辊轴的爆炸示意图；

图6为本发明第一连接轴与往复丝杆的爆炸示意图；

图7为本发明图4中的A处放大示意图；

图8为本发明图4中的B处放大示意图。

图中标号说明：

1、支板；11、光伏板；12、支架；13、底座；14、灰尘监测传感器；15、放置盒；16、蓄电池；17、控制器；18、齿板；2、滑板；21、滑轨；22、滚轮；23、电机；24、第一齿轮；25、第二齿轮；26、辊轴；27、刷辊；28、溢流孔；29、第三齿轮；3、中间箱；31、固定板；32、第一连接轴；33、第一连接槽；34、往复丝杆；35、活塞；36、输液管；37、旋转接头；38、进液管；39、液箱；4、套筒；41、弹块；42、凸块；5、进水管；6、蜗壳；61、叶轮；62、第二连接轴；63、第二连接槽；64、固定块；65、输水管；66、三通管；67、支管；68、喷头；69、铲板；7、水箱；71、卡槽；72、卡板；73、过滤网；74、支座；75、连接板。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图1至图8，一种用于光伏发电站故障自动报警的装置及方法，包括支板1，支板1上侧面固定连接有光伏板11，支板1下方设有底座13，支板1通过支架12与底座13固定连接，光伏板11外侧设有清理机构；

清理机构包括对称分布在光伏板11左右两端的L形结构的滑板2，支板1下侧面左右两侧对称固定连接有滑轨21，滑轨21内部对应滑板2设有滚轮22，滚轮22通过转轴与滑板2固定连接，两个滑板2与光伏板11垂直部分的相互对应的一侧中心位置转动连接有辊轴26，辊轴26环形外侧面固定连接有刷辊27，右侧滑板2与光伏板11平行部分的下侧面固定连接有电机23，电机23的输出轴端部固定连接有第一齿轮24，靠近辊轴26下端的环形外侧面上对应第一齿轮24固定套设有第二齿轮25，且第一齿轮24与第二齿轮25通过同步带传动连接，支板1上端位置固定连接有齿板18，辊轴26上端环形外侧面固定套设有与齿板18啮合的第三齿轮29；

两个滑轨21上侧面共同固定连接有灰尘监测传感器14，支板1下侧面中位置固定连接有放置盒15，放置盒15内底面后侧设有蓄电池16，放置盒15内底面前侧设有控制器17，灰尘监测传感器14、蓄电池16、控制器17及电机23之间电性连接。

通过采用上述技术方案，灰尘监测传感器14的型号为YGF-1，灰尘监测传感器14的上侧面与光伏板11的上侧面始终保持平齐，使得灰尘监测传感器14上侧面能够保持与光伏板11上侧面达到同样的积灰程度，灰尘监测传感器14通过测量并计算表面清洁度，清洁度从100％一路下降到0％，当清洁度下降至20％时，灰尘监测传感器14将报警信号传输至控制器17和中控室，控制器17接收信号后先控制电机23的输出轴正转，从而带动第一齿轮24正转，进而带动第二齿轮25正转，使得辊轴26一起正转，从而带动第三齿轮29正转，由于滚轮22通过转轴与滑板2固定连接，且每个滑轨21内的滚轮22纵向等距设置有三个，保证了滑板2的平稳，由于第三齿轮29与齿板18啮合，使得辊轴26能够沿着光伏板11向前移动，从而带动两个滑板2沿着滑轨21向前运动，滑板2向前运动的过程中，刷辊27随着辊轴26一起旋转，从而对光伏板11上侧面进行擦拭，当刷辊27经过灰尘监测传感器14后，使得灰尘监测传感器14上侧面的灰尘得以清除，此时控制器17控制电机23的输出轴反转，从而带动滑板2向后滑动复位，滑板2复位的过程中，刷辊27不断反转，可再次对光伏板11上侧面进行擦拭，从而提高对光伏板11的清理效果，在滑轨21内部设置滚轮22以降低滑板2与滑轨21之间的磨损，通过此种报警及清理方式的结合使得光伏发电站的运维人员不再需要通过经验目测光伏板11上侧面灰尘的厚度再进行清理，从而避免了发电效率的损失及清洗成本的浪费，将光伏板11与蓄电池16电性连接，从而将光伏板11产生的一部分电能储存在蓄电池16中，以对整个电路系统供电，保证清理机构的正常运行；而中控室的电脑端接收到报警信号后，工作人员可通过调取报警位置的摄像头对报警位置进行观察，若报警信号持续传输至中控室，则说明报警位置还存在其它故障，此时，工作人员可赶完报警位置进行检修，以保证光伏板11的正常使用，若报警信号间歇式地传输至中控室，说明清理机构正常运行，则工作人员可不赶往报警位置，节约了人力成本。

如图1、图3、图4、图6和图8所示，右侧滑板2的竖直部分通过L形结构的固定板31固定连接有中间箱3，中间箱3内部左右侧面中心位置转动连接有往复丝杆34，往复丝杆34上螺旋传动连接有活塞35，往复丝杆34左端贯穿中间箱3并开设有第一连接槽33，第一齿轮24右侧面中心位置固定连接有第一连接轴32，第一连接轴32通过单向轴承与第一连接槽33固定连接，辊轴26呈中空结构，且辊轴26右端转动连接有旋转接头37，旋转接头37通过输液管36与中间箱3右侧面下端连通，辊轴26环形外侧面沿轴向等距开设有若干个贯穿至辊轴26内部中心位置的溢流孔28，底座13上端面中心位置固定连接有液箱39，液箱39右侧面下端通过进液管38与中间箱3下侧面右端连通。

通过采用上述技术方案，由于第一连接轴32通过单向轴承与往复丝杆34左端的第一连接槽33固定连接，当第一齿轮24正转时，第一连接轴32与第一连接槽33内的单向轴承处于卡死状态，从而带动往复丝杆34旋转，初始时中间箱3内充满清洁剂，活塞35位于中间箱3内部最左侧，且活塞35外边缘固定连接有密封垫，活塞35与往复丝杆34连接位置处固定连接有密封圈，从而避免活塞35在运动过程中清洁剂发生泄露，往复丝杆34旋转时，活塞35开始向右滑动，此过程中，进液管38内的单向阀关闭，输液管36内的单向阀打开，从而使中间箱3内的清洁剂不断经输液管36输入呈中空结构的辊轴26内部，辊轴26与输液管36之间通过旋转接头37进行连接，可保证辊轴26旋转时，清洁剂依然能够输入辊轴26内部，进入辊轴26内部的清洁剂则经溢流孔28流出，配合旋转的刷辊27可对附着在光伏板11上侧面的水垢及灰尘进行深度清洁，提高光伏板11清洁效果，且刷辊27在经过灰尘监测传感器14上侧面时，也能配合清洁剂对灰尘监测传感器14上侧面附着的污渍进行清洁，保证灰尘监测传感器14具有良好的测量精度，当活塞35运动至中间箱3内部最右侧时，活塞35开始向左运动，此过程中，进液管38内的单向阀打开，输液管36内的单向阀关闭，从而使液箱39内的清洁剂不断经进液管38向中间箱3内补充清洁剂，使得辊轴26内得到间歇式的补充清洁剂，可防止清洁剂输送过多而造成浪费，在滑板2向后滑动复位的过程中，第一齿轮24反转，此时第一连接轴32与第一连接槽33内的单向轴承处于活动状态，从而使往复丝杆34停止旋转，进而停止清洁剂的供应，以便后续进行喷水清理。

如图1、图3、图4、图5和图7所示，左侧滑板2的竖直部分左侧面通过固定块64固定连接有蜗壳6，蜗壳6内部中心位置通过第二连接轴62转动连接有叶轮61，辊轴26左端贯穿左侧滑板2并开设有第二连接槽63，第二连接轴62通过单向轴承与第二连接槽63固定连接，两个滑板2与光伏板11垂直部分的相互对应的一侧关于辊轴26前后对称固定连接有支管67，蜗壳6的环形外侧面连通有输水管65，输水管65的出水口位置连通有三通管66，三通管66的两个出水口分别与两个支管67连通，支管67环形外侧面朝向刷辊27与光伏板11接触的一侧沿轴向等距连通有若干个喷头68，支管67环形外侧面与喷头68对称的一侧固定连接有铲板69，蜗壳6左侧设有水箱7，水箱7下端面通过进水管5与蜗壳6左侧面中心位置连通，水箱7下端面前后对称固定连接有U形结构的支座74，支座74下端面通过连接板75与底座13固定连接，水箱7上端面前后两侧对称开设有卡槽71，卡槽71内均卡接有三角形结构的卡板72，两个卡板72之间固定连接有过滤网73。

通过采用上述技术方案，在滑板2向前运动的过程中，辊轴26正转，此过程中，第二连接轴62与辊轴26左端第二连接槽63内的单向轴承处于活动连接状态，从而使叶轮61不会发生旋转，当第二连接轴62在滑板2向后滑动复位时，辊轴26反转，此过程中，第二连接轴62与辊轴26左端第二连接槽63内的单向轴承处于卡死连接状态，从而使叶轮61发生旋转，叶轮61旋转产生离心力，从而将水箱7内的清水吸入蜗壳6内，清水在离心力的作用下被甩向蜗壳6内侧壁，叶轮61中心位置则在离心力作用下产生低压，从而在外界大气压的作用下将蜗壳6内的清洁不断经输水管65泵入三通管66内，再经三通管66的两个出水口分别分流至两个支管67内，进入支管67内的清水再经喷头68喷向刷辊27与光伏板11的接触位置，从而对混杂着水垢、灰尘及清洁剂的灰尘监测传感器14和光伏板11上侧面进行清洗，从而保证光伏板11表面的清洁度，同时刷辊27也得以清洗，支管67上的铲板69在滑板2前后移动的过程中，可对附着在光伏板11及灰尘监测传感器14上侧面的顽固水垢及污渍进行铲除，进一步提高清洁效果，通过水箱7可对雨水进行收集，节约了水资源，水箱7上端面的过滤网73可对雨水进行过滤，防止灰尘进入水箱7内部而堵塞进水管5，过滤网73左右侧面呈向下倾斜的结构可方便灰尘自然下落，防止过滤网73上堆积过多灰尘而堵塞网孔，通过卡板72与卡槽71卡接可方便后续拆卸过滤网73进行更换。

如图2、图3和图8所示，支板1下端面靠近右侧位纵向水平等距固定连接有若干个半球形结构的凸块42，右侧滑动板与支板1平行部分的上侧面对应凸块42纵向水平等距固定连接有三个套筒4，套筒4内底面均通过弹簧弹性连接有弹块41。

通过采用上述技术方案，在滑板2沿着滑轨21前后移动的过程中，弹块41会间歇式使得触碰凸块42，当弹块41接触凸块42时，受到凸块42的挤压而向套筒4内回缩并压缩弹簧，在弹块41离开凸块42后，弹块41在弹簧的回弹作用下弹出，从而撞击支板1下侧面，由于弹块41设置有三个，从而会在支板1下侧面形成此起彼伏的振动力，进而使支板1上的光伏板11发生振动，在振动力的作用下，使得附着的灰尘及水垢被抖松，方便刷辊27的清理，且清理下来的灰尘及水垢在振动力的作用下更快地滑落至地面，使得清理效果大大提升。

一种用于光伏发电站故障自动报警的装置的方法，包括如下步骤：

S1：灰尘监测传感器14的上侧面与光伏板11上侧面保持平齐，通过连续测量玻璃上污染物带来的传输损耗，从而计算出阳光到达太阳能组件的减少量，当减少量达到报警阈值时，灰尘监测传感器14将信号传输至控制器17，通过控制器17启动清理机构对光伏板11表面的灰尘进行清理；

S2：刷辊27初始状态位于滑轨21最后侧位置，当刷辊27向灰尘监测传感器14位置移动时，刷辊27在辊轴26的带动下不断旋转，从而对附着在光伏板11表面的灰尘进行擦拭；

S3：刷辊27向灰尘监测传感器14位置移动的过程中，液箱39内的清洁剂间歇式的经中间箱3输入辊轴26内部，再经辊轴26上的溢流孔28流至光伏板11表面，从而提高对水垢的清理效果；

S4：刷辊27经过灰尘监测传感器14位置移动后往回运动，此时清洁剂停止供应，通过叶轮61将水箱7内的清水吸入支管67内，再经喷头68喷向光伏板11表面对清洁剂及灰尘进行冲洗，保证了光伏板11表面的清洁度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。