一种光伏系统及抑制电势衰减和绝缘监控的方法
阅读说明：本技术 一种光伏系统及抑制电势衰减和绝缘监控的方法 (Photovoltaic system and method for inhibiting potential attenuation and monitoring insulation ) 是由 唐牧 张彤 于 2019-09-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种光伏系统及抑制电势衰减和绝缘监控的方法,所述抑制电势诱导衰减效应系统包括光伏并网逆变器,所述光伏并网逆变器外安装有若干结构相同的光伏板,所述光伏板与光伏并网逆变器电性相连,所述光伏板与光伏并网逆变器之间安装有电势诱导衰减修复控制装置,所述电势诱导衰减修复控制装置分别与所述光伏并网逆变器和所述光伏板电性相连。本发明的有益效果是,可以抑制优化光伏电站发电效率差异性,电池组件性能衰减现象；对光伏电站直流系统绝缘监测,更好地保证设备的安全可靠运行,减少光伏电站设备的故障时间,有效提升业主的经济效益；智能远程监控功能,实时在线掌握每台设备的运行数据和运营情况。(The invention discloses a photovoltaic system and a method for inhibiting potential attenuation and monitoring insulation, wherein the system for inhibiting potential induced attenuation effect comprises a photovoltaic grid-connected inverter, a plurality of photovoltaic panels with the same structure are installed outside the photovoltaic grid-connected inverter, the photovoltaic panels are electrically connected with the photovoltaic grid-connected inverter, a potential induced attenuation repair control device is installed between the photovoltaic panels and the photovoltaic grid-connected inverter, and the potential induced attenuation repair control device is respectively electrically connected with the photovoltaic grid-connected inverter and the photovoltaic panels. The invention has the advantages that the phenomena of poor power generation efficiency and battery component performance attenuation of the optimized photovoltaic power station can be inhibited; the photovoltaic power station direct current system is subjected to insulation monitoring, so that safe and reliable operation of equipment is better guaranteed, the fault time of the photovoltaic power station equipment is reduced, and the economic benefit of an owner is effectively improved; the intelligent remote monitoring function is used for mastering the operation data and the operation condition of each device on line in real time.)
技术领域
本发明涉及光伏电站领域，特别是一种光伏系统及抑制电势衰减和绝缘监控的方法。
背景技术
随着光伏行业的不断发展，光伏电站应用环境的不同造成了光伏电站的发电效率的差异性。2012年始，一项与组件有关的质量问题在光伏电站中被大量暴露，PID效应作为影响电站发电量的重要因素之一，受到了业界的广泛关注。PID效应(Potential InducedDegradation)全称电势诱导衰减，是电池组件的封装材料和其上表面及下表面的材料，电池片与其接地金属边框之间的高电压作用下出现离子迁移，而造成组件性能衰减的现象。PID可影响整个系统的发电能力和总输出功率，严重影响光伏电站投资收益率，是光伏电站发电量的“恐怖杀手”，近年来已经成为买家投诉组件质量的行业痛点之一。
同时，光伏电站直流系统布线复杂、支路多、距离长，不可避免的会出现线路绝缘故障。在每年电气系统故障中，接地故障占电气系统故障的90％～95％。光伏电站直流系统接地故障不仅会造成电源短路、熔断器熔断、开关烧毁等故障，影响站内设备的安全运行，降低站内设备的使用效率，增加故障停机的时间，让业主损失发电量，同时也会威胁运营维护人员的人身安全。
未来要将互联网、云计算、大数据、人工智能、IoT通信等现代信息技术与光伏产业进行深度融合；光伏电站将朝着数字化，智能化，信息化的方向高速发展，即智慧光伏电站将成为主流。
光伏电站由于受到曝晒、潮湿、温差大等环境因素影响，会产生PID效应。PID效应直接危害是大量电荷聚集在光伏电池板表面，使电池表面发生钝化，填充因子减少，进而导致光伏电站的发电功率急剧衰减，造成光伏电站的经济收益直线下降。
随着光伏电站投运时间的累积，相关的技术要求已经不满足最新的电力技术标准。原有绝缘监测装置不具备母线电压和正负对地电压的监测显示功能，同时也缺少母线电压异常、母线对地电压偏差等报警功能。当直流系统的各支路出现绝缘故障时，原系统无法对各支路绝缘下降、交流窜电、直流互窜等故障进行有效的预警和监测，不能准确、及时地判断出故障位置和原因，不利于现场分析和故障排查。
当前，我国大型光伏电站的特点是，占地面积大，组件、逆变器品类众多，标准不一，产品质量参差不齐，且光伏设备启停不同于风电和水电，需要更多的运维人员。因此，光伏电站的快速信息处理和故障分析更显重要。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种光伏系统及抑制电势衰减和绝缘监控的方法。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种光伏系统，所述抑制电势诱导衰减效应系统包括光伏并网逆变器，所述光伏并网逆变器外安装有若干结构相同的光伏板，所述光伏板与光伏并网逆变器电性相连，所述光伏板与光伏并网逆变器之间安装有电势诱导衰减修复控制装置，所述电势诱导衰减修复控制装置分别与所述光伏并网逆变器和所述光伏板电性相连。
优选的，所述光伏系统还包括：汇流柜，所述光伏并网逆变器外安装有汇流柜，所述汇流柜与光伏并网逆变器电性相连，所述汇流柜外安装有若干结构相同的光伏板，所述光伏板与汇流柜之间安装有若干结构相同的电流传感器，所述电流传感器分别与所述光伏板和所述汇流柜电性相连，所述汇流柜外安装有绝缘检测装置，所述剧院检测装置分别与所述电流传感器、所述汇流箱和所述光伏并网逆变器电性相连。
优选的，所述光伏系统的抑制电势衰减的方法应用于权利要求1中所述光伏系统中，具体步骤为：
a、采用处理器，并结合软件与硬件，组成具有虚拟电阻电势控制的PID修复控制装置；
b、使用步骤a中所述的PID修复控制装置，对光伏系统负极与大地之间增加一自适应串联虚拟电阻电压源；
c、分析白昼状态，当在白天时，使用白天模式，当在晚上时，使用夜间模式。
优选的，所述步骤c中的白天模式，具体步骤为：
s1.1、使用所述PID修复控制装置，对地提升低电势，串接高虚拟电阻；
s1.2、抑制组件背板正离子丢失，抑制PID的衰减。
优选的，所述步骤c中的夜间模式，具体步骤为：
s2.1、使用所述PID修复控制装置，对系统所有组件进行高电压低电阻PID恢复；
s2.2、抑制组件背板负离子丢失，抑制PID的衰减。
优选的，所述步骤a中的处理器为高性能32位数字DSP处理器；
优选的，所述光伏系统的绝缘监控方法应用于权利要求2中所述光伏系统中，具体步骤为：
a、采用平衡和不平衡电桥兼容检测方式，实时隔离监测正负母线的对地电压；
b、通过直流电压检测法来计算母线绝缘电阻值；
c、在母线绝缘下降到设定值时，启动支路巡检；
d、在母线投入支路功率电阻RK，并通过RS485总线读取电流传感器电流；
e、采集母线对地电压和各个支路电流传感器采集的电流值；
f、根据步骤e中所采集的数据，通过支流漏电流检测法，来计算出该支路的正负接地阻抗，完成对各个支路的正、负接地电阻计算；
g、利用投切电阻的方法，监测母线正负双端对地阻值下降的情况；
h、将采集到的电阻数据传入交换机，后传输到后台服务器，通过后台中央集控的监测和管理。
利用本发明的技术方案制作的抑制电势衰减及绝缘监控的系统，可以抑制优化光伏电站发电效率差异性，电池组件性能衰减(PID)现象；对光伏电站直流系统绝缘监测、预警、告警、报警，更好地保证设备的安全可靠运行，减少光伏电站设备的故障时间，有效提升业主的经济效益；智能远程监控功能，实时在线掌握每台设备的运行数据和运营情况。及时发现设备运行故障隐患，信息化、智能化，达到精细化管理的要求；具有增效性，光伏阵列功率转换效率达到99.6％以上，监测、抑制并修复光伏阵列PID效应，综合提高光伏电站年发电量；安全性：系统具有支路侧绝缘监测功能，确保工作稳定安全，避免出现正负极单点接地的危害现象。系统具有输入输出隔离功能，避免组串间相互影响，具有短路、开路和衰减预警功能，也具有浪涌冲击保护功能；智能性：系统可以实现智能远程监控功能，实时在线掌握每台设备的运行数据和运营情况。及时发现设备运行故障隐患，信息化、智能化，达到精细化管理的要求。
附图说明
图1是本发明的所述光伏系统的抑制电势衰减功能结构示意图；
图2是本发明的所述光伏系统的绝缘监控功能结构示意图；
图3是本发明的所述光伏系统的绝缘监控功能环网拓补结构示意图；
图4是本发明的分站房拓补结构示意图；
图5是本发明的光伏系统的抑制电势衰减功能的使用方法流程示意图；
图6是本发明的光伏系统的绝缘监控功能的使用方法流程示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-6所示，一种光伏系统，所述抑制电势诱导衰减效应系统包括光伏并网逆变器，所述光伏并网逆变器外安装有若干结构相同的光伏板，所述光伏板与光伏并网逆变器电性相连，所述光伏板与光伏并网逆变器之间安装有电势诱导衰减修复控制装置，所述电势诱导衰减修复控制装置分别与所述光伏并网逆变器和所述光伏板电性相连。所述光伏系统还包括：汇流柜，所述光伏并网逆变器外安装有汇流柜，所述汇流柜与光伏并网逆变器电性相连，所述汇流柜外安装有若干结构相同的光伏板，所述光伏板与汇流柜之间安装有若干结构相同的电流传感器，所述电流传感器分别与所述光伏板和所述汇流柜电性相连，所述汇流柜外安装有绝缘检测装置，所述剧院检测装置分别与所述电流传感器、所述汇流箱和所述光伏并网逆变器电性相连。所述光伏系统的抑制电势衰减的方法应用于权利要求1中所述光伏系统中，具体步骤为：a、采用处理器，并结合软件与硬件，组成具有虚拟电阻电势控制的PID修复控制装置；b、使用步骤a中所述的PID修复控制装置，对光伏系统负极与大地之间增加一自适应串联虚拟电阻电压源；c、分析白昼状态，当在白天时，使用白天模式，当在晚上时，使用夜间模式。所述步骤c中的白天模式，具体步骤为：s1.1、使用所述PID修复控制装置，对地提升低电势，串接高虚拟电阻；s1.2、抑制组件背板正离子丢失，抑制PID的衰减。所述步骤c中的夜间模式，具体步骤为：s2.1、使用所述PID修复控制装置，对系统所有组件进行高电压低电阻PID恢复；s2.2、抑制组件背板负离子丢失，抑制PID的衰减。所述步骤a中的处理器为高性能32位数字DSP处理器；所述光伏系统的绝缘监控方法应用于权利要求2中所述光伏系统中，具体步骤为：a、采用平衡和不平衡电桥兼容检测方式，实时隔离监测正负母线的对地电压；b、通过直流电压检测法来计算母线绝缘电阻值；c、在母线绝缘下降到设定值时，启动支路巡检；d、在母线投入支路功率电阻RK，并通过RS485总线读取电流传感器电流；e、采集母线对地电压和各个支路电流传感器采集的电流值；f、根据步骤e中所采集的数据，通过支流漏电流检测法，来计算出该支路的正负接地阻抗，完成对各个支路的正、负接地电阻计算；g、利用投切电阻的方法，监测母线正负双端对地阻值下降的情况；h、将采集到的电阻数据传入交换机，后传输到后台服务器，通过后台中央集控的监测和管理。
下列为本案中各电器件的型号与作用：
电流传感器：型号为XZH-CS40，用于测量各个支路的电流情况，计算各支路漏电情况。
PID修复控制装置：型号为XZH-RPID01，用于对光伏板进行PID修复。
绝缘监测装置：型号为XZH-IM01。
通过本领域人员，将本案中所有电气件与其适配的电源通过导线进行连接，并且应该根据实际情况，选择合适的控制器，以满足控制需求，具体连接以及控制顺序，应参考下述工作原理中，各电气件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，不在对电气控制做说明。
在本实施方案中，光伏电站智能增效系统通过集成PID防护模块，可以有效的避免组件发生PID现象，减少电站发电量损失。同时，PID模块具有修复功能，可以对已发生PID问题的组件进行修复，使组件各项指标参数恢复正常。
同时，光伏电站智能增效系统也能够有效的清晰的实时显示各支路的绝缘电阻值，并设定绝缘电阻预警值及告警值，当数值到达预警值时，可以提前做出应对措施。并且绝缘监测装置自身也有通信中断报警、支路漏电流异常报警等功能。从而更好地保证设备的安全可靠运行，减少光伏电站设备的故障时间，有效提升业主的经济效益。
1.抑制PID效应系统采用高性能32位数字DSP处理器，通过软硬件的结合，实现具有虚拟电阻电势控制的PID修复控制装置，通过对光伏系统负极与大地之间增加一自适应串联虚拟电阻电压源，提升系统对地电势，使系统工作正电势下，抑制背板材料电解后的正离子正电荷的“丢失”，同时通过对地电势的提升，激活背板丢失的正电荷，使光伏组件恢复至正常状态。设备接入系统后，大地与系统的安全要求明显提升，可有效避免漏电造成的安全伤害。系统采用自适应模式，即提升系统对地电势，同时增加变阻抗，满足系统安规性能。设备在白天模式下，对地提升低电势，串接高虚拟电阻，抑制组件背板正离子丢失，即抑制PID的衰减；夜间模式下，对系统所有组件进行高电压低电阻PID恢复；通过上述两个过程，可以有效对系统PID的抑制与恢复，提升电站的发电效率。抑制PID效应系统结构如图1所示：
2.绝缘监测系统采用平衡和不平衡电桥兼容检测方式，实时隔离监测正负母线的对地电压，通过直流电压检测法来计算母线绝缘电阻值。在母线绝缘下降到设定值时，启动支路巡检，同时在母线投入支路功率电阻RK，并通过RS485总线读取智能漏电流传感器电流。系统根据采集的母线对地电压和各个支路传感器采集的漏电流值，通过支流漏电流检测法，来计算出该支路的正负接地阻抗，完成对各个支路的正、负接地电阻计算。同时利用投切电阻的方法，可有效的监测母线正负双端对地阻值下降的情况。绝缘监测系统结构如图2所示：
3.环网通讯系统，智能增效系统通过工业交换机来交换和传递数据，采用标准TCP/IP协议和RJ45物理接口，将采集数据实时的传入交换机上，利用现场环形网络，传输到后台服务器，以便后台中央集控的监测和管理。具体网络拓扑结构如图3和图4所示。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。