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摘要：现有光伏组件阵列在压块位移后容易造成发生滑脱先写，会损坏光伏组件甚至危及施工人员的安全。本文设计一种监测系统，能够实现实时监测光伏组件固定状态，异常告警，通知运维，具有实时性和高效性。本文介绍了项目的技术背景及现有技术的缺点，详细阐述了基于压块式位移传感器的光伏组件阵列安全监测系统的设计方案，总结其优点。
关键词：压块；传感器；光伏；监测；安全
1 技术背景
随着夏季到来，我国各地区陆续进入恶劣天气多发阶段，大风、暴雨、雷电等强对流天气都将对户用光伏电站造成一定的冲击。通过在对户用光伏电站的考察中发现，组件的排布、支架质量、电站设计、桩基的配重等对于抗风压设计极为重要的板块在市场上并没有统一的安装要求，各地的桩基配重等也并不一致。
现使用的分布式光伏组件阵列的每块光伏组件固定到组件支架上是通过组件压块实现的，组件通过边框压块儿形式固定在支架上，每个压块搭接两块光伏组件的边沿，通过对两块光伏组件形成的平面进行压固，实现对光伏组件的固定，如果其中的一块组件发生移位将导致压块失去紧压固定作用，组件将会由于失去压块压制而滑脱光伏支架，造成组件的物理损坏（摔碎，隐裂等），或者内部电气性能异常；并且由于相邻组件是通过一个组件压块固定的，因此当一块组件发生滑脱现象，将导致多米诺式的组件松动滑脱现象，会使光伏组件坠落，损坏组件或者造成危及人员的安全。
为了减少这种滑脱的风险，现工程中已经应用可带有橡胶垫的压块进行紧固压紧，这样无疑增大了组件安装的稳固性，但由于橡胶垫的老化及环境酸碱气体的侵蚀，以及机械振动的存在，松动的现象仍会发生，这种故障想象发生后，不能够及时被发现排除，对光伏组件本身以及其他人员都会造成极大的安全隐患。为了避免这种现象发生造成损失，就需要有运维人员对光伏阵列进行细致检测，然而随着光伏分布式安装容量的增大，维护工作会越来越大，给维护人员带来了不小的挑战。
2 方案设计
基于压块式位移传感器的光伏组件阵列安全监测系统包括用于将光伏组件安装到支架上并能够检测相邻光伏组件间间隙变化的压块式位移传感器以及用于对压块式位移传感器传输的信号进行判断并发出报警信息的监测主机，监测主机与多个压块式位移传感器之间分别通过传感器信号线电连接。监测主机包括MCU、信号隔离电路以及报警电路，MCU的输入端经信号隔离电路与由压块式位移传感器和传感器信号线构成的传感器回路连接，MCU的输出端连接报警电路的受控端。
本装置能够代替原来的光伏固定压块，原有结构和安装方式不需要做出任何改变，安装简单省时，通过两块光伏组件的安装时的加持作用，位移传感器的接触点会向轴向中心收缩，使内部的常开状态开关闭合，转为闭合输出，即开关导通，通过信号线线串联每个光伏压块传感器的输出端，连接至监测主机进行自动智能监测，当出现组件之间的间隙距离变大，达到滑脱的危险数值时，或者组件滑脱时，整个系统的监测回路将呈现不导通状态，监测主机会实时监测到这种异变，通过声光报警通知本地的业主注意安全，同时通过短信息形式通知维护负责人，采取措施时紧固组件，调整支架结构，避免造成业主财产损失和保护人员安全。
图一 压块式位移传感器结构图
光伏阵列的安全监测是通过监测串联组件压块式位移传感器的输出状态状态实现的，当光伏组件固定良好，压块式位移传感器内部导通，通过MCU实时监测光伏组件的安装状态，监测主机监测到低电平时判断为光伏阵列组件固定正常，当光伏组件位移时，压块式位移传感器内部断开，监测主机监测到高电平，判断为组件固定出现异常，控制本地的声光报警装置进行本地告警，同时出发远程报警装置进行短信息报警于维护人员。监测主机内部通过光电耦合器件实现光伏组件端和本地监测主机端的信号隔离，隔离电压达4000V，能够避免室外的感应式雷击等对监测主机造成损坏，同时利用光电耦合器的信号输入端LED的恒流导通特性，处理器实时采样测量电阻R1两端电压，实现监测传感器回路导通电流，根据内部导通电流数值的预设定参数，调整PWM 调制信号的输出，来实现对传感器回路的供电电压调整来实现导通电流恒定的控制，以补偿因传感线电阻造成电压下降导致的监测信号出现误判断或者由于线路压降过大导致的信号异常现象，这种输出电压增益补偿是运行时内部根据算法自动实现的控制，无需外部干预及手动调整，因此监测主机在工程使用中具有安装简单方便的特点。
图二 光伏阵列安全监测主机原理图
3 系统特点
本监测系统用于对太阳能光伏组件阵列的位置状态进行安全监测，能够实时监测光伏组件在支架上的固定状态，并根据监测结果输出相应的报警信息，以便运维人员能够及时处理，避免组件滑脱现象的发生，降低人身财产损失。
本监测系统中的压块式位移传感器，与常规组件压块的规格相同，安装使用方式相同，用于光伏组件的安装过程中对光伏组件起固定在支架上的作用，同时还能够对相邻光伏组件之间的间隙变化状态进行实时测量，并传递给监测主机。
本监测系统应用后，压块式位移传感器能够实时监测光伏阵列中光伏组件的固定位置异动状态，正常状态下输出常闭信号，当光伏组件间间隙变大时输出常开信号，然后通过监测主机智能判断，对光伏组件的位置异动（间隙变大，移位等）进行实时本地及远程报警，提醒人员注意安全，以便运维人员能够及时对组件进行适时的维护紧固工作，避免了组件滑脱现象的发生，减少了运维人员的工作强度，降低了人身财产损失。
论文作者:苏红月
论文发表刊物:《基层建设》2018年第11期
论文发表时间:2018/6/7
标签：组件论文; 光伏论文; 阵列论文; 主机论文; 位移传感器论文; 实时论文; 状态论文; 《基层建设》2018年第11期论文;