光伏优化器输入输出端的保护系统

技术领域

本发明涉及一种光伏优化器输入输出端的保护系统，属于光伏并网发电技术领域。

背景技术

光伏发电直流侧拉弧影响光伏系统安全运行，目前华为在其逆变器上装有AFCI技术，从光伏发电站的实际使用状态来看，光伏发电系统存在明显的安全问题，其中最重要的一种危害-直流拉弧现象，故障状态太时电弧能量巨大，温度高，容易引起火灾，甚至爆炸，严重危害到光伏发电系统，人身安全得不到有效保证，财产遭受损害。而现有方案不足点：输入输出电流检测精准程度，线路布局，运放的性价比；单片机ADC检测灵敏度，程序算法在进行判别产生误差；中断指令响应速度及中断因外界因素误触发，例如雷击、电压突变等状态。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光伏优化器输入输出端的保护系统，其可实现对若干光伏优化器的输出电信号进行实时监控，同时能对不同光伏优化器进行对比，以确保检测信号的准确性，防止中断指令被误触发。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光伏优化器输入输出端的保护系统，所述保护系统包括：

运放模块，设置有若干个，若干所述运放模块呈一对一电连接在若干光伏优化器的输入输出端，所述运放模块用于采集对应所述光伏优化器输出的电信号，并将所述电信号转换成模拟信号输出；

识别控制模块，设置有若干个，若干所述识别控制模块呈一对一电连接在若干所述运放模块的输出端，所述识别控制模块用于接收和识别对应所述运放模块输出的模拟信号，并根据识别结果输出识别信号，同时根据所述识别结果控制对应所述光伏优化器工作或停止；以及

云平台模块，与若干所述识别控制模块信号连接，所述云平台模块用于接收和对比若干所述识别控制模块输出的识别信号，并根据对比结果分别控制若干所述光伏优化器工作或断电。

进一步地，所述运放模块包括用于检测电压的电压采样单元、用于检测电流的电流采样单元和将所述电压采样单元和电流采样单元检测的电信号转换成模拟信号的转换单元。

进一步地，所述电压采样单元为电压采集电路或电压传感器。

进一步地，所述电流采样单元为电流采集电路或电流传感器。

进一步地，所述识别控制模块包括识别所述模拟信号并根据诉识别结果控制所述光伏优化器工作或停止的识别单元和输出所述识别信号的控制单元。

进一步地，所述识别单元为单片机，所述单片机内设置有识别程序以识别所述模拟信号，所述单片机与控制所述光伏优化器工作或停止的半桥驱动上，所述单片机根据识别结果发送控制命令控制所述半桥驱动控制所述光伏优化器工作或停止，并将识别结果反馈给控制单元。

进一步地，所述控制单元为控制器，所述控制器分别与所述单片机和所述云平台模块信号连接。

进一步地，所述云平台模块为AI智能控制中心。

进一步地，所述保护系统还包括与所述云平台模块信号连接的报警单元，所述报警单元包括用于显示所述光伏优化器位置的显示屏及提醒维修人员的报警件。

进一步地，所述保护系统还包括与所述云平台模块信号连接的客户端，所述客户端为手机或平板。

本发明的有益效果在于：本申请通过运放模块、识别控制模块及云平台模块配合以保护光伏优化器不会因拉弧现象导致损坏，利用运放模块对光伏优化器的输入输出端进行检测，并将检测到的电信号转换成模拟信号发送给控制单元，在通过控制单元识别该模拟信号所对应的光伏优化器是否发生了拉弧现象，识别控制模块对应控制光伏优化器继续工作或停止工作，实现了对光伏优化器的输入输出端的实时监控，识别控制模块根据识别结果将识别信号发送云平台模块，云平台模块将识别信号与其他的识别信号进行对比，再次判断对应的光伏优化器是否发生了拉弧现象，以决定对应光伏优化器是继续工作或断电待修，以避免控制光伏优化器中断工作的命令被误触发。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本申请一较佳实施例所示的一种光伏优化器输入输出端的保护系统结构示意图。

图2为电压采样电路的结构示意图。

图3位电流采样电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参照图1至图3，本申请一较佳实施例所示的一种光伏优化器输入输出端的保护系统(下称保护系统)，该保护系统包括运放模块1、识别控制模块2和云平台模块3。

运放模块1设置有若干个，若干运放模块1呈一对一电连接在若干光伏优化器的输入输出端，运放模块1用于采集对应光伏优化器输出的电信号，并将电信号转换成模拟信号输出。运放模块1的具体数量根据光伏优化器的数量进行设置，在此不做具体限定。具体的，光伏优化器连接在光伏电池板的直流侧，用于优化光伏电池板组成的光伏组件阵列输出的直流电压和电流，运放模块1采集的电信号包括电流信号和电压信号。

识别控制模块2设置有若干个，若干识别控制模块2呈一对一电连接在若干运放模块1的输出端，识别控制模块2用于接收和识别对应运放模块1输出的模拟信号，并根据识别结果输出识别信号，同时根据识别结果控制对应光伏优化器工作或停止。

云平台模块3与若干识别控制模块2信号连接，云平台模块3用于接收和对比若干识别控制模块2输出的识别信号，并根据对比结果分别控制若干光伏优化器工作或断电。

在本实施例中，运放模块1包括用于检测电压的电压采样单元、用于检测电流的电流采样单元和将电压采样单元和电流采样单元检测的电信号转换成模拟信号的转换单元。具体的，转换单元用于将采集到的电流信号和电压信号转换成识别控制模块2可识别的模拟信号。

电压采样单元为电压采集电路或电压传感器。具体的，在本实施例中，电压采样单元为电压采集电路，该电压采集电路包括型号为TP5592-SR的运算放大器，TP5592-SR的运算放大器的正极输入端依次串联连接有电阻R1和电阻R2，其中电阻R1的另一端与光伏优化器的PV+端连接，电阻R2的另一端接地，电阻R2上并联有电容C1，运算放大器的负极输入端与运算放大器的输出端连接，运算放大器的输出端上串联连接有电阻R3和电容C521，电容C521的另一端接地，识别控制模块的PV_V_ADC端连接在电阻R3和电容C521之间。在其他实施例中，电压采样单元为也可以为电压传感器，其为现有技术，在此不做赘述。

电流采样单元为电流采集电路或电流传感器。具体的，在本实施例中，电流采样单元为电流采集电路，该电流采集电路包括型号为TP5592-SR的运算放大器，运算放大器的正极输入端串联连接有电阻R5和电阻R6，电阻R5和电阻R6的另一端分别接地，电阻R6上并联连接有电容C2，运算放大器的正极输入端串联连接有电阻R4和电阻R7，其中电阻R4的另一端与光伏优化器的PV-端连接，运算放大器的输出端串联连接有电阻R8和电容C3，电容C3的另一端接地，电阻R7另一端连接在运算放大器的输出端与电阻R8之间，且电阻R7上并联连接有电容C4，识别控制模块的PV_I_ADC端连接在电阻R8和电容C3之间。当然的，在其他实施例中，电流采样单元也可以为电流传感器，其为现有技术，在此不做赘述。

在本实施例中，识别控制模块2包括识别模拟信号并根据诉识别结果控制光伏优化器工作或停止的识别单元和输出识别信号的控制单元。

在本实施例中，识别单元为单片机，单片机内设置有识别程序以识别模拟信号，单片机与控制光伏优化器工作或停止的半桥驱动上，单片机根据识别结果发送控制命令控制半桥驱动控制光伏优化器工作或停止，并将识别结果反馈给控制单元。其中，半桥驱动通过控制逻辑产生合适的信号，驱动电路将其转换为适当的电平和电流，最终控制功率开关的开关状态以控制光伏优化器的工作或停止，其为现有技术，在此不做赘述。

在本实施例中，控制单元为控制器，控制器分别与单片机和云平台模块3信号连接。具体的，控制器为包括PLC和PLC控制器，PLC用于接收识别信号并通过电力载波的形式将错误信号反馈给PLC控制器，PLC控制器将错误信号反馈给云平台模块3。

在本实施例中，云平台模块3为AI智能控制中心。具体的，AI智能控制中心与控制器信号连接以获取识别信号，AI智能控制中心接收不同的PLC控制反馈的错误信号并进行对比，以再次判断是否发生了拉弧现象，如果是，则发出报警信号并关停光伏优化器，如果不是，则使光伏优化器继续工作。AI智能控制中心为现有技术，在此不做赘述。

在本实施例中，该保护系统还包括与云平台模块3信号连接的报警单元，报警单元包括用于显示光伏优化器位置的显示屏及提醒维修人员的报警件。具体的，显示屏可用于故障信息及发生故障的光伏优化器的位置、编号等信息，以便于维修人员能快速定位发生故障的光伏优化器，报警件可以为报警灯、报警发声器等，以便于第一时间提醒维修人员发生故障。

在本实施例中，保护系统还包括与云平台模块3信号连接的客户端4，客户端4为手机或平板。具体的，可通过手机或平板上安装对应的APP客户端4，APP客户端4通过WIFI连接，客户端4可以为客户亦或售后维修人员，在云平台确认优化器处于拉弧状态，立即向优化器下发指令，关停并断电优化器，同时对售后人员发出警报信息，以及故障优化器的位置信息，售后人员会及时与用户联系，并到达现场迅速处理故障，避免因为优化器拉弧产生的高温造成的火灾隐患；用户手机APP客户端4和短信会接到警报信息以及售后人员的处理进度，进一步完善用户的电站使用体验。

工作过程：光伏板组件→光伏优化器直流侧输入输端出用运放模块1采集光伏板线缆连接输入输出的电压电流→运放模块1将所采集得电压电流转换成模拟信号传输给单片机，由单片机ADC检测读取→内部有程序识别拉弧状态，一旦确定，单片机立即关闭半桥驱动，确保优化器处于禁止工作状态，同时通过PLC电力载波，把错误信息上传到控制器，控制器会把信息上传AI智能控制中心，AI智能控制中心会对比相领优化器的控制器反馈信号，再次确认优化器是否处于拉弧状态。云平台确认优化器处于拉弧状态，立即向优化器下发指令，再次关停优化器，同时对售后人员发出警报信息，以及故障优化器的位置信息，售后人员会及时与用户联系，并到达现场迅速处理故障，避免因为优化器拉弧产生的高温造成的火灾隐患；用户手机APP客户端4和短信会接到警报信息以及售后人员的处理进度，进一步完善用户的电站使用体验。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。