太阳能光伏系统及其故障探测方法

摘要

本发明提供一种太阳能光伏系统，包括：多个交流光伏组件，彼此串联连接，组成交流光伏组件串，用于根据太阳能产生交流电；数据处理模块，与交流光伏组件串相连接，用于通过电力线通信技术获取各个交流光伏组件的电力参数，探测并识别太阳能光伏系统存在的异常或者故障；系统分析模块，与数据处理模块相连接，用于从数据处理模块搜集系统数据并进行存储、分析、绘图或者展示。本发明还提供一种太阳能光伏系统的故障探测方法。本发明通过监测各个交流光伏组件与数据处理模块之间实时数据传输的方式，可以在光伏系统发生故障时，及时地探测到故障的发生，进而识别故障的位置和种类，以便维修人员尽快修理故障，降低对正常发电的影响。

权利要求

1.一种太阳能光伏系统，包括：

多个交流光伏组件，彼此串联连接，组成交流光伏组件串，用于根据太阳能产生交流电；

数据处理模块，与所述交流光伏组件串相连接，用于通过电力线通信技术获取所述各个交流光伏组件的电力参数，探测并识别所述太阳能光伏系统存在的异常或者故障；

系统分析模块，与所述数据处理模块相连接，用于从所述数据处理模块搜集系统数据并进行存储、分析、绘图或者展示。

2.根据权利要求1所述的太阳能光伏系统，其特征在于，还包括：故障控制模块，与所述数据处理模块相连接，用于主动输入控制命令，要求所述各个交流光伏组件停止产生交流电。

3.根据权利要求2所述的太阳能光伏系统，其特征在于，所述每个交流光伏组件包括直流光伏组件和组件逆变器，所述直流光伏组件的电缆接头与所述组件逆变器的输入电缆接头相连接。

4.根据权利要求3所述的太阳能光伏系统，其特征在于，所述组件逆变器具有逆变器主体，所述逆变器主体包括：电力转换电路，其输入端与所述直流光伏组件相连接，用于将直流电转化为交流电；

监测电路，与所述电力转换电路相并联，用于监测所述电力转换电路两侧的电力参数；

通信电路，分别与所述监测电路和所述组件逆变器的输出电缆接头相连接，用于根据所述监测电路获取的电力参数与所述数据处理模块进行通信，或者接收所述故障控制模块输入的控制命令；

控制电路，分别与所述电力转换电路、监测电路和通信电路相连接，用于根据所述通信电路接收到的控制命令或者所述监测电路监测到异常电力参数时关闭所述电力转换电路。

5.根据权利要求4所述的太阳能光伏系统，其特征在于，所述数据处理模块包括：电力线通信电路，与所述交流光伏组件串相连接，用于通过电力线通信技术与所述多个交流光伏组件进行通信；

内存，与所述电力线通信电路相连接，用于获取并存储所述多个交流光伏组件的交流/直流工作曲线和各种直流故障曲线数据；

数据处理电路，与所述内存相连接，用于根据所述内存中存储的交流/直流工作曲线计算交流/直流平均曲线，将各个交流光伏组件的交流/直流工作曲线与所述交流/直流平均曲线进行比较以判断相应的交流/直流光伏组件是否存在故障，以及将各个交流光伏组件的直流工作曲线和各种直流故障曲线进行比较，判断所述各个交流光伏组件存在何种故障；

网络通信电路，分别与所述数据处理电路、电力线通信电路、系统分析模块和故障控制模块相连接，用于根据所述数据处理电路的处理结果与所述系统分析模块进行通信，或者将所述故障控制模块输入的控制命令传送到各个交流光伏组件。

6.根据权利要求5所述的太阳能光伏系统，其特征在于，所述内存包括：工作曲线数据库，分别与所述电力线通信电路和数据处理电路相连接，用于获取并存储所述多个交流光伏组件的交流/直流工作曲线数据；

故障曲线数据库，与所述数据处理电路相连接，用于预先存储各种故障情形下的直流故障曲线数据。

7.根据权利要求4所述的太阳能光伏系统，其特征在于，所述电力参数包括直流电/交流电的电流或者电压。

8.根据权利要求1所述的太阳能光伏系统，其特征在于，所述太阳能光伏系统还包括：警报系统，与所述系统分析模块相连接，用于当所述系统分析模块探测到所述太阳能光伏系统存在故障时将所述故障的信息向外发出警报。

9.一种太阳能光伏系统的故障探测方法，包括步骤：A．探测交流光伏组件，判断所述交流光伏组件是否存在故障；

B．如果所述交流光伏组件存在故障，则探测直流光伏组件，判断所述直流光伏组件是否存在故障；

C．如果所述直流光伏组件存在故障，则将故障的直流光伏组件的直流工作曲线与故障曲线数据库中的故障曲线进行比较；

D．根据上述比较的结果，判断是否识别了所述故障；

E．如果识别了所述故障，则产生所述故障的信息；

F．将所述故障的信息显示出来；

G．如果所述直流光伏组件不存在故障，则认定组件逆变器存在故障，并继续执行步骤E~F。

10.根据权利要求9所述的故障探测方法，其特征在于，探测所述交流光伏组件并判断是否存在故障包括步骤：分别获取所述多个交流光伏组件的交流工作曲线；

计算所述交流工作曲线的交流平均曲线；

将所述各个交流光伏组件的交流工作曲线与所述交流平均曲线相比较；

判断所述交流光伏组件是否存在故障。

11.根据权利要求9所述的故障探测方法，其特征在于，探测所述直流光伏组件并判断是否存在故障包括步骤：分别获取所述多个直流光伏组件的直流工作曲线；

计算所述直流工作曲线的直流平均曲线；

将所述各个直流光伏组件的直流工作曲线与所述直流平均曲线相比较；

判断所述直流光伏组件是否存在故障。

12.根据权利要求9所述的故障探测方法，其特征在于，所述故障的信息包括所述故障发生的位置和种类。

13.根据权利要求12所述的故障探测方法，其特征在于，所述故障的信息还包括针对所述故障的建议的纠正行为。

说明书

太阳能光伏系统及其故障探测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及太阳能光伏科技领域，具体来说，本发明涉及一种太阳能光伏系统及其故障探测方法。

背景技术

[0002] 现有的太阳能光伏系统一般至少包括：直流光伏组件，用于产生直流电；组件逆变器，用于将直流电转换成交流电；组件接口，用于从直流光伏组件接收直流电；导线；交流接口，用于从其它模块接收交流电或者连接到交流电网；通信线路，用于传输数据和控制信号等。

[0003] 在目前的太阳能光伏系统中，当需要维护或接近系统时(例如常规维修、救火)，即便将并网的电闸断开，如果光伏组件仍然工作，则其会产生高压电，对人身安全造成威胁。

[0004] 当有人在晚上偷盗太阳能光伏系统的部件时，由于光伏组件不产生电流或电压，所以通常的检测电流、电压的方法不能及时探测到系统故障，进而采取防护措施。同样地，如果在晚上出现系统失效，例如电缆连接的断开等，也无法被及时地探测到。

[0005] 另外，光伏组件有时也会工作异常，例如光伏组件上有泥土或其他污染物，组件内电池片损坏等等情况，能够及时地监测和纠正这些异常和故障对于光伏系统的性能、可靠性和安全性都很必要。

发明内容

[0006] 本发明所要解决的一个技术问题是提供一种太阳能光伏系统及其故障探测方法，在太阳能光伏系统发生故障时，能够及时地探测到故障的发生，进而识别故障的位置和种类。

[0007] 本发明另要解决的一个技术问题是提供一种太阳能光伏系统及其故障探测方法，在太阳能光伏系统发生故障时，能够对此自动采取相应的纠正行为。

[0008] 本发明还要解决的一个技术问题是提供一种太阳能光伏系统及其故障探测方法，在需要维护系统时，能够主动地输入控制命令，要求各个交流光伏组件停止产生交流电，确保维护人员的人身安全。

[0009] 为解决上述技术问题，本发明提供一种太阳能光伏系统，包括：

[0010] 多个交流光伏组件，彼此串联连接，组成交流光伏组件串，用于根据太阳能产生交流电；

[0011] 数据处理模块，与所述交流光伏组件串相连接，用于通过电力线通信技术获取所述各个交流光伏组件的电力参数，探测并识别所述太阳能光伏系统存在的异常或者故障；

[0012] 系统分析模块，与所述数据处理模块相连接，用于从所述数据处理模块搜集系统数据并进行存储、分析、绘图或者展示。

[0013] 可选地，所述太阳能光伏系统还包括：

[0014] 故障控制模块，与所述数据处理模块相连接，用于主动输入控制命令，要求所述各个交流光伏组件停止产生交流电。

[0015] 可选地，所述每个交流光伏组件包括直流光伏组件和组件逆变器，所述直流光伏组件的电缆接头与所述组件逆变器的输入电缆接头相连接。

[0016] 可选地，所述组件逆变器具有逆变器主体，所述逆变器主体包括：

[0017] 电力转换电路，其输入端与所述直流光伏组件相连接，用于将直流电转化为交流电；

[0018] 监测电路，与所述电力转换电路相并联，用于监测所述电力转换电路两侧的电力参数；

[0019] 通信电路，分别与所述监测电路和所述组件逆变器的输出电缆接头相连接，用于根据所述监测电路获取的电力参数与所述数据处理模块进行通信，或者接收所述故障控制模块输入的控制命令；

[0020] 控制电路，分别与所述电力转换电路、监测电路和通信电路相连接，用于根据所述通信电路接收到的控制命令或者所述监测电路监测到异常电力参数时关闭所述电力转换电路。

[0021] 可选地，所述数据处理模块包括：

[0022] 电力线通信电路，与所述交流光伏组件串相连接，用于通过电力线通信技术与所述多个交流光伏组件进行通信；

[0023] 内存，与所述电力线通信电路相连接，用于获取并存储所述多个交流光伏组件的交流/直流工作曲线和各种直流故障曲线数据；

[0024] 数据处理电路，与所述内存相连接，用于根据所述内存中存储的交流/直流工作曲线计算交流/直流平均曲线，将各个交流光伏组件的交流/直流工作曲线与所述交流/直流平均曲线进行比较以判断相应的交流/直流光伏组件是否存在故障，以及将各个交流光伏组件的直流工作曲线和各种直流故障曲线进行比较，判断所述各个交流光伏组件存在何种故障；

[0025] 网络通信电路，分别与所述数据处理电路、电力线通信电路、系统分析模块和故障控制模块相连接，用于根据所述数据处理电路的处理结果与所述系统分析模块进行通信，或者将所述故障控制模块输入的控制命令传送到各个交流光伏组件。

[0026] 可选地，所述内存包括：

[0027] 工作曲线数据库，分别与所述电力线通信电路和数据处理电路相连接，用于获取并存储所述多个交流光伏组件的交流/直流工作曲线数据；

[0028] 故障曲线数据库，与所述数据处理电路相连接，用于预先存储各种故障情形下的直流故障曲线数据。

[0029] 可选地，所述电力参数包括直流电/交流电的电流或者电压。

[0030] 可选地，所述太阳能光伏系统还包括：

[0031] 警报系统，与所述系统分析模块相连接，用于当所述系统分析模块探测到所述太阳能光伏系统存在故障时将所述故障的信息向外发出警报。

[0032] 相应地，本发明还提供一种太阳能光伏系统的故障探测方法，包括步骤：

[0033] A.探测交流光伏组件，判断所述交流光伏组件是否存在故障；

[0034] B.如果所述交流光伏组件存在故障，则探测直流光伏组件，判断所述直流光伏组件是否存在故障；

[0035] C.如果所述直流光伏组件存在故障，则将故障的直流光伏组件的直流工作曲线与故障曲线数据库中的故障曲线进行比较；

[0036] D.根据上述比较的结果，判断是否识别了所述故障；

[0037] E.如果识别了所述故障，则产生所述故障的信息；

[0038] F.将所述故障的信息显示出来；

[0039] G.如果所述直流光伏组件不存在故障，则认定组件逆变器存在故障，并继续执行步骤E～F。

[0040] 可选地，探测所述交流光伏组件并判断是否存在故障包括步骤：

[0041] 分别获取所述多个交流光伏组件的交流工作曲线；

[0042] 计算所述交流工作曲线的交流平均曲线；

[0043] 将所述各个交流光伏组件的交流工作曲线与所述交流平均曲线相比较；

[0044] 判断所述交流光伏组件是否存在故障。

[0045] 可选地，探测所述直流光伏组件并判断是否存在故障包括步骤：

[0046] 分别获取所述多个直流光伏组件的直流工作曲线；

[0047] 计算所述直流工作曲线的直流平均曲线；

[0048] 将所述各个直流光伏组件的直流工作曲线与所述直流平均曲线相比较；

[0049] 判断所述直流光伏组件是否存在故障。

[0050] 可选地，所述故障的信息包括所述故障发生的位置和种类。

[0051] 可选地，所述故障的信息还包括针对所述故障的建议的纠正行为。

[0052] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0053] 本发明通过监测各个交流光伏组件与数据处理模块之间实时数据传输的方式，可以在光伏系统发生故障时，及时地探测到故障的发生，进而识别故障的位置和种类，以便维修人员尽快修理故障，降低对正常发电的影响。

[0054] 当需要接近本发明的太阳能光伏系统进行维护或者因其他原因需要紧急关闭系统时，用户可以在故障控制模块中输入控制命令，要求停止组件逆变器中电力转换电路的工作。此时，即便直流光伏组件仍然产生直流电，但是组件逆变器没有输出交流电，消除了潜在的触电威胁，确保维护人员的人身安全。

[0055] 本发明还可以在发生故障时，针对所识别的故障的位置和种类自动采取相应的纠正行为，缩短受故障影响的时间。

附图说明

[0056] 本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

[0057] 图1为本发明一个实施例的太阳能光伏系统的结构示意图；

[0058] 图2为本发明一个实施例的太阳能光伏系统的交流光伏组件的内部结构示意图；

[0059] 图3为本发明一个实施例的太阳能光伏系统的交流光伏组件的逆变器主体的内部结构示意图；

[0060] 图4为本发明一个实施例的太阳能光伏系统的数据处理模块的内部结构示意图；

[0061] 图5为本发明一个实施例的太阳能光伏系统的故障探测方法的流程图；

[0062] 图6为本发明一个实施例的探测交流光伏组件并判断是否存在故障的方法的流程图；

[0063] 图7为本发明一个实施例的探测直流光伏组件并判断是否存在故障的方法的流程图。

具体实施方式

[0064] 下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

[0065] 图1为本发明一个实施例的太阳能光伏系统的结构示意图，如图所示，该太阳能光伏系统可以包括：

[0066] 多个交流光伏组件3011、3012、3013...301N，彼此串联连接，组成交流光伏组件串302，用于根据太阳能产生交流电；

[0067] 数据处理模块307，依次通过电源插口305和交流配电箱304与交流光伏组件串302相连接，用于通过电力线通信技术与各个交流光伏组件3011、3012、3013...301N进行通信，获取各个交流光伏组件3011、3012、3013...301N的电力参数，以此来探测并识别太阳能光伏系统存在的异常或者故障，该数据处理模块307可以是场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gate Array)或者复杂可编程逻辑器件CPLD(Complex Programmable Logic Device)等，但应当理解，数据处理模块307并不限于采用这些形式，其它合适的、被本领域技术人员所公知的技术形式都可用于本实施例中；

[0068] 系统分析模块310，通过以太网电缆或者无线通信及本领域公知的其他类似的方法与网口设备309连接，然后再通过网口设备309与数据处理模块307相连接，用于从数据处理模块307搜集系统数据，并对系统数据进行存储、分析、绘图或者展示等过程。

[0069] 继续参照图1所示，在本实施例中，该太阳能光伏系统可以还包括：故障控制模块311，其通过网口设备309与数据处理模块307相连接，用于在光伏系统需要维护或者因其他原因需要紧急关闭时，供用户主动输入一控制命令。如图1所示，该控制命令依次经过网口设备309、数据处理模块307、电源插口305和交流配电箱304到达交流光伏组件串302，要求其中的各个交流光伏组件3011、3012、3013...301N停止产生交流电，确保维护人员不会受到触电威胁。当然，在维护人员对光伏系统完成维护或者故障已排除后需要重新开启时，用户也可以在故障控制模块311处输入另一控制命令，要求各个交流光伏组件3011、
3012、3013...301N恢复正常工作，继续产生交流电。

[0070] 图2为本发明一个实施例的太阳能光伏系统的交流光伏组件的内部结构示意图。如图所示，该交流光伏组件301可以包括直流光伏组件100和组件逆变器100’，直流光伏组件100可以包括多电池片组成的面板101、直流电缆102和电缆接头103，组件逆变器100’可以包括逆变器主体104、输入电缆接头105、输入直流电缆106、输出交流电缆107和交流电缆接头108。其中，直流光伏组件100的电缆接头103与组件逆变器100’的输入电缆接头105相连接。

[0071] 图3为本发明一个实施例的太阳能光伏系统的交流光伏组件的逆变器主体的内部结构示意图。如图所示，该逆变器主体104可以包括：

[0072] 电力转换电路201，其输入端与直流光伏组件100相连接，用于将直流电转化为交流电；

[0073] 监测电路203，与电力转换电路201相并联，用于监测电力转换电路201两侧的电力参数，该电力参数根据需要可以包括电力转换电路201输入端的直流电的电流值和/或电压值，还可以包括电力转换电路201输出端的交流电的电流值和/或电压值；

[0074] 通信电路204，分别与监测电路203和组件逆变器100’的输出电缆接头108相连接，用于根据监测电路203获取的电力参数与数据处理模块307进行通信，或者通信电路204还可以接收来自故障控制模块311输入的各种控制命令；

[0075] 控制电路202，分别与电力转换电路201、监测电路203和通信电路204相连接，用于根据通信电路204从故障控制模块311接收到的控制命令关闭电力转换电路201，或者监测电路203监测到异常电力常数时，出于保护交流光伏组件的考虑而关闭电力转换电路201，使其停止工作而输出端不再有交流电输出。

[0076] 而图4为本发明一个实施例的太阳能光伏系统的数据处理模块的内部结构示意图。如图所示，该数据处理模块307可以包括：

[0077] 电力线通信电路401，与交流光伏组件串302相连接，用于通过电力线通信技术与其中的多个交流光伏组件3011、3012、3013...301N中的各个通信电路204进行通信；

[0078] 内存402，与电力线通信电路401相连接，用于获取并存储多个交流光伏组件3011、3012、3013...301N的交流工作曲线和/或直流工作曲线，以及各种直流故障曲线数据，交流工作曲线和/或直流工作曲线可以为交流功率曲线、交流电流曲线、交流电压曲线、直流功率曲线、直流电流曲线或者直流电压曲线；

[0079] 数据处理电路403，与内存402相连接，用于根据内存402中存储的各个交流光伏组件3011、3012、3013...301N的交流工作曲线计算交流平均曲线，然后将各个交流光伏组件3011、3012、3013...301N的交流工作曲线与计算所得的交流平均曲线进行比较，通过比较两者之间的差异(两条曲线之间的具体差异以及差异大小都可以人为设定)，可以判断相应的交流光伏组件是否存在故障；如果经过上述比较，认定交流光伏组件3011、3012、3013...301N中的一个或者多个存在故障，则类似地，继续根据内存402中存储的各个交流光伏组件3011、3012、3013...301N的直流工作曲线计算直流平均曲线，然后将各个交流光伏组件3011、3012、3013...301N的直流工作曲线与计算所得的直流平均曲线进行比较，也是通过比较两者之间的差异(两条曲线之间的具体差异以及差异大小都可以人为设定)，也可以判断前述存在故障的交流光伏组件中相应的直流光伏组件是否存在故障；然后将各个交流光伏组件3011、3012、3013...301N的直流工作曲线和内存402中存储的各种直流故障曲线进行比较匹配，最终判断出前述存在故障的交流光伏组件具体是存在何种故障；在本实施例中，数据处理电路403可以采用数字信号处理器DSP(Digital Signal Processor)、中央处理器CPU或者查找表LUT(Lookup Table)等各种形式实现。但应当理解，数据处理电路403并不限于采用这些形式，其它合适的、被本领域技术人员所公知的技术形式都可用于本实施例中；

[0080] 网络通信电路404，分别与数据处理电路403、电力线通信电路401、系统分析模块310和故障控制模块311相连接，用于根据数据处理电路403的处理结果与系统分析模块
310进行通信，或者将故障分析模块311输入的控制命令传送到各个交流光伏组件3011、
3012、3013...301N的通信电路204。

[0081] 其中，内存402可以采用随机存取存储器RAM(Random Access Memory)、只读存储器ROM(Read Only Memory)或者快闪存储器Flash Memory等各种形式实现。但应当理解，内存402并不限于采用这些形式，其它合适的、被本领域技术人员所公知的技术形式都可用于本实施例中。继续参照图4所示，在内存402中可以建立有：

[0082] 工作曲线数据库4021，分别与电力线通信电路401和数据处理电路403相连接，该工作曲线数据库4021用于获取并存储各个交流光伏组件3011、3012、3013...301N的交流工作曲线数据和直流工作曲线数据，该交流工作曲线数据和直流工作曲线数据是由各个交流光伏组件3011、3012、3013...301N中相应的组件逆变器100’的监测电路203从电力转换电路201的输出端和输入端获得，然后通过其通信电路204分别发送给数据处理模块307的；

[0083] 故障曲线数据库4022，与数据处理电路403相连接，该故障曲线数据库4022预先存储有各种故障情形下的直流故障曲线数据，以判断交流光伏组件具体存在何种故障。

[0084] 在本发明中，太阳能光伏系统还可以包括一警报系统(未图示)，与系统分析模块310相连接，用于当系统分析模块310探测到太阳能光伏系统中存在故障时将故障的信息向外发出警报。

[0085] 下面描述一下本发明的太阳能光伏系统探测故障的发生(可能是系统自身的运行故障，也可能是光伏系统遭到窃贼偷窃而造成的电缆断开)，进而识别故障的位置和种类、在维护系统之前执行安全功能的示例过程。

[0086] 当本发明的太阳能光伏系统在运行过程中发生故障时，由于数据处理模块307一直在和交流光伏组件串302中的各个交流光伏组件3011、3012、3013...301N进行着数据的通信，如果某个交流光伏组件出现异常或者故障时，数据处理模块307所获取的电力参数会有异常，甚至与该交流光伏组件之间的通信中断了，由此就能初步探测到太阳能光伏系统存在异常或者故障，并且能判断出现异常或者故障的位置和种类。特别地，如果光伏系统遭到窃贼偷窃，则交流光伏组件串302中的各个交流光伏组件3011、3012、3013...301N中某处必然有电缆断开。当数据处理模块307只收到某一交流光伏组件及其以上的交流光伏组件传来的数据，而不能收到从其他交流光伏组件传来的数据时，即数据通信终止于此，则数据处理模块307知道在该处交流光伏组件下有电缆断开，其原因很可能是遭到窃贼的偷窃了。

[0087] 例如，参见图1所示，数据处理模块307只接收到交流光伏组件3012和3011传送来的各种数据，而一直未能接收到交流光伏组件3013及其以下的各交流光伏组件传送来的各种数据，则可以判定在交流光伏组件3012与3013之间发生了电缆断开。本发明一直需要监测各个交流光伏组件3011、3012、3013...301N与数据处理模块307之间的数据传输，这一功能的实现所需要的电能是从别处电网取电，而不是从本太阳能光伏系统取电，因此这一功能在各个交流光伏组件3011、3012、3013...301N没有产生电力时仍然可以工作，例如晚上或者所有交流光伏组件的太阳光被遮挡时。

[0088] 当需要工作人员接近本发明的太阳能光伏系统进行维护或处理一些紧急情况时，假如交流光伏组件上仍能被太阳光照射到，那么本发明具有先行关闭交流光伏组件，使其停止产生交流电的安全功能。具体地，用户可以通过在故障控制模块311中输入控制命令(关闭命令)，该关闭命令通过数据处理模块307、交流配电箱304等传输到各个交流光伏组件3011、3012、3013...301N。各个交流光伏组件3011、3012、3013...301N的逆变器主体104中的通信电路204接收到关闭命令后将该关闭命令发送给相应的控制电路202，控制电路202在接收到该关闭命令后，关闭电力转换电路201，从而使交流光伏组件3011、3012、
3013...301N没有交流电力输出，这样就不会对修护人员的人身安全造成威胁。

[0089] 图5为本发明一个实施例的太阳能光伏系统的故障探测方法的流程图。如图所示，该故障探测方法可以开始于步骤S501。

[0090] 在步骤S502中，探测交流光伏组件，判断交流光伏组件是否存在故障。在本实施例中，由于数据处理模块一直是和交流光伏组件串中的各个交流光伏组件进行着数据的通信，探测可以通过监测各个交流光伏组件与数据处理模块之间是否有持续不断地数据传输来进行的。当数据处理模块可以接收到所有交流光伏组件发送来的各种电力参数，包括其中的电力转换电路两侧的直流电的或者交流电的电流和电压，则可以认为各个交流光伏组件工作均正常，交流光伏组件不存在故障，流程返回步骤S502。

[0091] 如果在步骤S502中，当数据处理模块没有接收到所有交流光伏组件发送来的各种电力参数，则可以认为没有收到电力参数的一个或者多个交流光伏组件存在故障，则流程进入步骤S503。

[0092] 当然，如果在步骤S502中，数据处理模块有接收到交流光伏组件发送来的电力参数，但是该电力参数存在异常情况，这时探测某个交流光伏组件并判断其是否存在故障的方法的流程图可以如图6所示。在图6所示的本发明一个实施例的探测交流光伏组件并判断是否存在故障的方法可以包括：

[0093] 在步骤S601中，分别获取多个交流光伏组件的交流工作曲线，在本实施例中，多个交流光伏组件的交流工作曲线是由其相应的组件逆变器中的监测电路从电力转换电路的输出端的交流电的电流和电压获得，然后通过其通信电路发送给数据处理模块的；

[0094] 在步骤S602中，计算交流工作曲线的交流平均曲线，交流平均曲线就是取各个交流光伏组件的交流工作曲线的中位数；

[0095] 在步骤S603中，将各个交流光伏组件的交流工作曲线与交流平均曲线相比较；

[0096] 在步骤S604中，判断交流光伏组件是否存在故障，在本实施例中，例如各个交流光伏组件的交流工作曲线与交流平均曲线相比较存在明显的差异(两条曲线之间的具体差异种类以及差异大小都可以人为设定)，则可以判断相应的交流光伏组件存在故障，流程进入步骤S503，如果各个交流光伏组件的交流工作曲线与交流平均曲线相比较不存在明显的差异，则可以认定相应的交流光伏组件不存在故障，流程返回步骤S502。

[0097] 回到图5中，在步骤S503中，探测直流光伏组件，判断直流光伏组件是否存在故障。在本实施例中，探测可以通过监测各个交流光伏组件的组件逆变器中的电力转换电路输入端的电力参数来进行的。这时探测某个直流光伏组件并判断其是否存在故障的方法的流程图可以如图7所示。在图7所示的本发明一个实施例的探测直流光伏组件并判断是否存在故障的方法可以包括：

[0098] 在步骤S701中，分别获取多个交流光伏组件的直流工作曲线，在本实施例中，多个交流光伏组件的直流工作曲线是由其相应的组件逆变器中的监测电路从电力转换电路的输入端的直流电的电流和电压获得，然后通过其通信电路发送给数据处理模块的；

[0099] 在步骤S702中，计算直流工作曲线的直流平均曲线，直流平均曲线就是取各个交流光伏组件的直流工作曲线的中位数；

[0100] 在步骤S703中，将各个直流光伏组件的直流工作曲线与直流平均曲线相比较；

[0101] 在步骤S704中，判断直流光伏组件是否存在故障，在本实施例中，例如各个交流光伏组件的直流工作曲线与直流平均曲线相比较存在明显的差异(两条曲线之间的具体差异种类以及差异大小都可以人为设定)，则可以判断相应的直流光伏组件存在故障，流程进入步骤S504，如果各个交流光伏组件的直流工作曲线与直流平均曲线相比较不存在明显的差异，则可以认定相应的直流光伏组件不存在故障，流程进入步骤S508。

[0102] 继续回到图5中，在步骤S504中，将故障的直流光伏组件的直流工作曲线与故障曲线数据库中的故障曲线进行比较，看看是否能和预先存储的某种故障情形下的故障曲线相匹配，以此来识别直流光伏组件存在的故障。

[0103] 然后，在步骤S505中，根据上述比较的结果，判断是否识别了故障。

[0104] 如果步骤S505的判断结果为“是”，则进入步骤S506，否则进入步骤S509而结束本方法。

[0105] 在S506中，产生故障的信息，故障的信息可以包括故障的位置、种类等，如果系统已经识别了故障的话，则故障的信息还可以进一步包括对故障所采取的建议的纠正行为。

[0106] 接着，在S507中，将故障的信息显示出来，可以显示在系统分析模块的屏幕上，也可以显示在安保人员的移动设备上，以方便维护人员对故障进行尽快处理。在某些情况下，系统甚至可以自动纠正故障，例如当系统识别到某一故障其为系统某一个交流光伏组件上的直流光伏组件的面板上可能堆积了树叶或者灰尘等，使得该交流光伏组件的交流电输出较弱，则可以启动该交流光伏组件所配备的用于吹风或者喷水等机械手，把遮盖在吸收太阳光的面板上的灰尘或树叶去除，以提高太阳能的利用效率。

[0107] 当然，如果在步骤S503中判断直流光伏组件不存在故障，则流程直接进入步骤S508而认定组件逆变器存在故障，并继续执行步骤S506～S507，其具体内容为了简洁起见不再重复描述。

[0108] 该故障探测方法可以结束于步骤S509。

[0109] 本发明通过监测各个交流光伏组件与数据处理模块之间实时数据传输的方式，可以在光伏系统发生故障时，及时地探测到故障的发生，进而识别故障的位置和种类，甚至可以采取的纠正行为。例如，当有人偷窃太阳能光伏系统时，由于各交流光伏组件与其组件逆变器之间是紧密连接的，他们需要断开各交流光伏组件之间的交流电缆。由于交流电缆彼此串联形成了电力线，并进行电力线载波通信，这种断开会马上造成断开点以上的通信中断。于是数据处理模块马上能探测到这个中断，并能判断电缆断开的位置，然后数据处理模块会向系统分析模块发出信息，还可以进一步在警报系统上显示警示。当安保人员获取警示信息后，可以尽快抓捕窃贼，而维修人员则可以尽快修理故障，降低对正常发电的影响。

[0110] 另外，本发明还可以即时地监控交流光伏组件和组件逆变器的异常工作，并识别异常工作的位置和种类，甚至建议可以采取纠正行为。数据处理模块访问所有交流/直流光伏组件的工作曲线，取所有曲线的中位数，形成平均曲线。将每个交流/直流光伏组件的工作曲线与平均曲线对比，依此来判断是否有故障。从直流光伏组件和组件逆变器探测到的信息可以分析、识别故障的位置和种类。例如，如果组件逆变器的输出功率下降，而直流光伏组件的输出正常，则组件逆变器存在故障。从直流光伏组件和组件逆变器探测到的信息还可以分析、识别故障的种类。比较工作曲线和正常曲线(对于有多个交流光伏组件组成的系统，平均曲线就是正常曲线)的区别特性可表明故障的种类。例如，当工作曲线显示在一小段时间内，功率几乎下降为零，然后又恢复正常，则在这段时间内可能整个直流光伏组件上的太阳光都被东西阻挡了，而那东西很快移开了，这很可能是云的遮蔽。又例如，当工作曲线显示在每天类似的时间段内，直流光伏组件的功率下降，随后又恢复正常，这很可能是由于树木、建筑等固定物的阴影。多种故障情形下的直流故障组件的曲线被存入故障曲线数据库，通过比较检测到的有故障组件的工作曲线和故障曲线数据库中的曲线，数据处理模块能进一步识别故障，建议纠正行动。

[0111] 最后，本发明还具有安全功能。当系统维护人员需要接近太阳能光伏系统进行维护或者是需要紧急关闭系统时，用户可在故障控制模块中输入一控制命令，系统将命令传输到数据处理模块，随后经电力线载波通信传输到每个组件逆变器。组件逆变器内的通信电路接收信号后，发出信号给控制电路，停止电力转换电路的工作。此时，即便直流光伏组件仍然产生直流电，组件逆变器没有输出交流电，这一功能消除了原先太阳能光伏系统潜在的一个安全威胁。

[0112] 本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。