摘要：太阳能是清洁、安全和可靠的能源，全球正在把太阳能的开发利用作为能源革命主要内容并做出长期规划。近年来，我国对光伏行业也是大力引导和扶持，每年新增光伏电站都在12GW以上，但暴露的问题也越来越多。基于此，本文主要论述了太阳能光伏电站直流侧故障及解决方案，以期为提高光伏电站运维质量及光伏电站发电量贡献微薄力量。
关键词：太阳能光伏电站；直流侧故障；解决方案
1太阳能光伏电站直流侧故障
1.1防雷器失效故障
太阳能电池板汇集线路出现感应雷电浪涌—由于太阳能供电系统的汇集线路一般较长，容易出现感应雷电浪涌。故汇流箱都会安装防雷器加以保护。若防雷器失效后，没有及时更换，雷电天气时，缺少防雷保护易造成雷击损坏。
1.2汇流箱断路器跳闸故障
汇流箱作为光伏阵列一级汇流设备，是光伏电站电源的源头，而汇流箱里的主要元器件直流断路器能否正常工作，直接关系到直流侧是否可正常发电。光伏电站通常由于过电流、短路等原因引起断路器跳闸，使光伏组件无法正常发电，
因此断路器跳闸故障将对光伏组件的发电量产生直接影响，需要及时解决。
1.3光伏组串电流开路故障
当光伏组件串联线路出现断开、漏接现象时，会导致组串电流开路故障，无法汇集该组串的电流，从而降低对应逆变器的输出功率，减少光伏电站的发电量，需要及时发现并解决该问题。
1.4电流反向故障
当逆变器不运行时，各个支路的开路电压不同，电压高的会往电压低的组件里面灌电流，于是就会产生负向电流，当负向电流大于一定值时，说明某支路光伏板的开路电压过小，即组件出现损坏或严重衰减。此外，如果建电站初期，存在工人少组或错组了某个光伏板，也会产生电流为负值，即电流反向故障，导致光伏板的加速老化。电流反向故障将对光伏组件的正常工作、发电量产生重要影响。
1.5光伏组串支路电流不平衡故障
当光伏组串某一支路组件衰减或漏接时，非断路且正向的电流平均值与该路正向电流的差值大于设定值时，通常会产生支路电流不平衡故障。从而影响光伏电站的正常运行与总体发电量。
2故障解决方案
2.1防雷失效故障诊断
（1）硬件
采用带有防雷失效接点的防雷器，如型号为VAL－MS－T1/T21000DC的菲尼克斯光伏防雷器。
（2）电路
在汇流箱测量板上设计一个开关量检测电路，利用可编程智能主控芯片采集开关量检测电路输出信号，对防雷器失效与否进行检测。该电路如图1所示。
图1防雷失效检测电路
如图所示，从防雷器失效接点处引线，经过端子排，串联一分压电阻，又经过电阻电容滤波输送到光耦合器的一端，即发光二极管的两端。光耦合器的另一端分别接地和引自DC3.3V，经一分压电阻接入，TLP19的6号引脚即为防雷失效检测点，当防雷器正常工作时，输入端的防雷器失效接点处于断开状态，即输入电压为0V，光耦合器不导通，此时检测到TLP19的6号引脚位置的电压接近3.3V，处于高电平状态。一旦防雷器失效，该失效接点闭合，该防雷检测电路处于通路状态，光耦合器内二极管发光使得晶体管导通，此时TLP19的6号引脚与GND_3同电势，即TLP19的6号引脚电压为0V，处于低电平状态，由此可以诊断防雷失效故障。
2.2断路器跳闸状态检测
1）选用带辅助触点的断路器。
2）电路。在汇流箱测量板上专门设计一个断路器跳闸状态检测电路，利用可编程智能主控芯片采集断路器信号，对断路器跳闸状态进行检测，其原理如同防雷器失效检测原理，检测电路如图3所示。
软件。通过软件判断断路器跳闸状态，即当检测到断路器状态辅助触点开入信号为高电平时，经过1s延时后将相应状态标志位置1，如图2所示。可就地查看，并上传到监控后台，使断路器跳闸状态能被及时发现和处理，进而减少发电量损失。
图2断路器闭合位置监测原理框图
2.3光伏组串电流开路故障诊断
组串断路故障诊断：常见断路故障诊断判据的分析，考虑到汇流箱所有组串同时断路为小概率事件，因此增加电流闭锁条件：输出电流大于组串有流门槛值与组串数量的乘积，实践证明这样可以较好的规避上述误判情况，故障逻辑如图3所示。
图3断路故障诊断框图
图中，｜Iout｜为输出电流绝对值；Udoor为电压门槛；OpenCircuitDoor为断路故障警报启动门槛，数值上为组串有流门槛值与组串数量的乘积；｜Im｜为第m路电流绝对值；Idoor为有流门槛值；Tdl为延时时间。
2.4电流反向故障诊断
当检测到第m路电流绝对值大于4倍有流门槛值且电流方向为负时，经过Tfx延时后触发相应故障标志位。
图4电流反向故障诊断框图
图中，Im为第m路电流；｜Im｜为第m路电流绝对值；Idoor为有流门槛值；Tfx为延时时间。
2.5光伏组串支路电流不平衡故障诊断
非断路且正向的电流平均值与第m路非断路且正向电流的差值大于设定值延时Tpc后触发相应故障标志位。
图5第m路电流偏差故障原理框图
图中，Im为第m路非断路且正向电流；Iav为非断路且正向的电流平均值；Ipc为电流偏差定值；Idoor为有流门槛值；Tpc为延时时间。
3结束语
本文结合现阶段光伏电站现场故障，提出可靠的监测方法，通过在光伏汇流箱监测单元实现故障诊断，诊断方案原理简单、易于实现、操作方便，且不增加成本，具有推广的现实意义。
参考文献：
[1]一种四参数的光伏组件在线故障诊断方法[J].王元章，李智华，吴春华.中国电机工程学报.2014（13）
[2]独立光伏电站蓄电池运行的故障分析[J].陈慧玲，张永忠，李宗鹏.蓄电池.2009（03）
作者简介：
赵金云（1984.5-），男，青海大通人，中南大学电气工程及其自动化本科，单位：中利腾晖共和新能源有限公司，研究方向：电力生产安全与经济运行。邮编：813000。
论文作者:赵金云
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/17
标签：电流论文; 光伏论文; 故障论文; 断路器论文; 电站论文; 防雷器论文; 状态论文; 《电力设备》2017年第33期论文;