一種光伏防火斷路器及光伏斷路方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光伏斷路方法和一種光伏斷路器，所述光伏斷路器包括主控制器（1）、電源（2）、繼電器（3）、PC端（4）和控制臺(tái)（5）；所述電源（2）和繼電器（3）均和與所述主控制器（1）電連接；所述PC端（4）和控制臺(tái)（5）分別通過第一通信總線（14）、第二通信總線（15）與所述主控制器（1）連接。本發(fā)明的光伏斷路方法和一種光伏斷路器具有可以集中控制光伏陣列，在發(fā)生事故時(shí)，能迅速及時(shí)地使光伏陣列停止發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種光伏防火斷路器及光伏斷路方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏設(shè)備，尤其涉及一種光伏防火斷路器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)及政府政策導(dǎo)向，光伏建筑一體化被視為拯救國(guó)內(nèi)光伏行業(yè)的有效途徑之一，相應(yīng)的建筑節(jié)能目標(biāo)也被國(guó)家列入十二五計(jì)劃之中，光伏建筑一體化正進(jìn)入高速發(fā)展階段。然而，在大力推動(dòng)節(jié)能與建筑相結(jié)合的同時(shí)，光伏系統(tǒng)的防火一直是行業(yè)內(nèi)隱而不談的問題。與建設(shè)的光伏電站不同的是，當(dāng)光伏產(chǎn)品被廣泛的運(yùn)用到建筑中，人民的生命及財(cái)產(chǎn)安全及消防人員的安全將是一個(gè)不容忽視的問題。本項(xiàng)目提出的BIPV項(xiàng)目的防火產(chǎn)品及系統(tǒng)集成的研究主要關(guān)注在光伏電站直流側(cè)的防火監(jiān)控，預(yù)防及直流側(cè)的電源切斷方式，這些產(chǎn)品的研發(fā)與集成具有創(chuàng)新意義，在光伏系統(tǒng)上的應(yīng)用也屬首次。
[0003]近年來，針對(duì)光伏防火的研究也越來越多，例如UL實(shí)驗(yàn)室于2011年6月份左右出具的光伏消防實(shí)驗(yàn)報(bào)告，更突出了此項(xiàng)研究的重要性。更多的媒體評(píng)論出現(xiàn)在各種網(wǎng)站及報(bào)端。然而，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于光伏的消防并沒有可靠的產(chǎn)品。所以，在新產(chǎn)品上市前，在光伏建筑火災(zāi)發(fā)生并引起重視前，針對(duì)此系統(tǒng)的研發(fā)將具有開創(chuàng)性的意義。
[0004]光伏與建筑一體化，即:“BIPV”，是太陽能光伏發(fā)電的重要方法之一，其主要是并網(wǎng)發(fā)電。為了和電網(wǎng)電壓一致和提高系統(tǒng)效率、降低制造成本，通常是將多塊電壓等級(jí)為24或者36V的太陽電池組件串聯(lián)，因此光伏直流系統(tǒng)的電壓比較高，工作可以達(dá)到600伏左右，如果開路電壓可能達(dá)到800V以上。和建筑物緊密結(jié)合以后會(huì)產(chǎn)生許多安全問題:
[0005]I)消防安全沒有辦法解決。當(dāng)建筑物發(fā)生火災(zāi)以后，由于建筑物有600V的帶電體，同時(shí)這個(gè)帶電體只要有光照就存在，致使消防隊(duì)無法施救。
[0006]2)如果太陽電池組件發(fā)生漏電，可能造成建筑物帶電，造成人身電壓會(huì)事故，即使漏電保護(hù)器動(dòng)作，光伏方陣仍然帶電，無法對(duì)觸電者施救。
[0007]3)目前的技術(shù)是當(dāng)發(fā)現(xiàn)太陽電池組件發(fā)生漏電故障時(shí)，自動(dòng)斷開逆變器的直流輸入，但是這時(shí)候光伏方陣電壓會(huì)突然升高，會(huì)造成更大的事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種能夠及時(shí)切斷電路的、保證建筑安全的光伏斷路方法，并進(jìn)一步提供一種光伏防火斷路器。
[0009]本發(fā)明為解決其技術(shù)問題可采用的技術(shù)方案是:一種光伏斷路方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟:
[0010]S1、監(jiān)測(cè)光伏陣列的工作狀態(tài)；
[0011]S2、當(dāng)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí),通過控制臺(tái)或PC端發(fā)出控制指令；
[0012]S3、通過通信總線將控制指令傳送給主控制器；
[0013]S4、主控制器輸出指令打開或關(guān)閉繼電器，從而使光伏陣列裂解或恢復(fù)。[0014]根據(jù)本發(fā)明所述的光伏斷路方法的一個(gè)方面，所述通信總線為RS485總線。
[0015]根據(jù)本發(fā)明所述的光伏斷路方法的一個(gè)方面，當(dāng)所述繼電器處于開啟狀態(tài)時(shí)，所述光伏陣列裂解；當(dāng)所述繼電器處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，所述光伏陣列恢復(fù)工作。
[0016]進(jìn)一步地，本發(fā)明解決其技術(shù)問題可采用的技術(shù)方案是:一種光伏斷路器，所述光伏斷路器包括主控制器、電源、繼電器、PC端和控制臺(tái)；所述電源與所述主控制器電連接，為所述主控制器供電；所述主控制器與所述繼電器連接并控制該繼電器的工作狀態(tài)；所述PC端通過第一通信總線與所述主控制器連接；所述控制臺(tái)通過第二通信總線與所述主控制器連接。
[0017]根據(jù)本發(fā)明所述的光伏斷路器的一個(gè)方面，所述主控制器為STM8S207S6T6C。
[0018]根據(jù)本發(fā)明所述的光伏斷路器的一個(gè)方面:所述第一通信總線和第二通信總線為RS485總線。
[0019]根據(jù)本發(fā)明所述的光伏斷路器的一個(gè)方面，所述電源為蓄電池。
[0020]本發(fā)明的光伏斷路方法和光伏斷路器可以集中地、遠(yuǎn)程地控制光伏組件。在建筑物發(fā)生火災(zāi)、或者光伏組件發(fā)生漏電時(shí)，光伏方陣中各個(gè)串聯(lián)的光伏組件能夠迅速裂解為低電壓的單體光伏組件，并將單體光伏組件短路，使方陣停止發(fā)電，待事故過后回復(fù)正常。在正常情況下，電流經(jīng)過的是繼電器的常閉端，功耗小，對(duì)光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率影響小。
[0021]應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明以上各方面中的特征可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)自由組合，而并不受其順序的限制一只要組合后的技術(shù)方案落在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神內(nèi)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明光伏斷路方法和光伏斷路器作進(jìn)一步說明，附圖中:
[0023]圖1是本發(fā)明光伏斷路器的邏輯結(jié)構(gòu)框圖；
[0024]圖2是本發(fā)明光伏斷路方法的流程圖；
[0025]圖3是本發(fā)明光伏斷路器的繼電器處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，光伏陣列的狀態(tài)圖；
[0026]圖4是本發(fā)明光伏斷路器的繼電器處于開啟狀態(tài)時(shí)，光伏陣列的狀態(tài)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下文將結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。需要明白，下文的描述(包括附圖)僅僅是示例性的，而非對(duì)本發(fā)明的限制性描述。在以下描述中會(huì)涉及到部件的具體數(shù)量，然而也需要明白的是，這些數(shù)量也僅僅是示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以參照本發(fā)明任意選取適當(dāng)數(shù)量的部件。并且，在本發(fā)明中若所提及“第一”、“第二”等字眼，并非表示對(duì)部件重要性的排序，僅僅作區(qū)別部件名稱之用。
[0028]如圖1所示，本發(fā)明公開了一種光伏斷路器。該光伏斷路器包括如下邏輯部件:主控制器1、電源2、繼電器3、PC (個(gè)人計(jì)算機(jī))端4和控制臺(tái)5。電源2和繼電器3與主控制器I連接，PC端4和控制臺(tái)5分別通過第一通信總線14、第二通信總線15與主控制器I連接。主控制器I可采用STM8S207S6T6C處理器，其數(shù)據(jù)處理速率為20MIPS、RAM為2k，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器為32k，I/O通路數(shù)位34路，該主控制器I用于接收PC端4或控制臺(tái)5的控制信號(hào)，經(jīng)其處理后控制繼電器3的通斷。電源2可以采用24V的蓄電池，繼電器3的工作電壓由蓄電池直接供電，而主控制器I和第一第二通信總線的工作電壓由LM2576降壓后得至IJ。繼電器3用于集中控制光伏陣列串聯(lián)組件間的通斷，并匯流輸出。繼電器3的常閉端串聯(lián)在光伏上述串聯(lián)組件之間，常開端并聯(lián)在光伏組件兩端，繼電器工作時(shí)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)光伏陣列的裂解和光伏組件的短路。
[0029]主控制器I和PC端4、控制臺(tái)5之間的通信協(xié)議采用Modbus-RTU。
[0030]參考圖2，本發(fā)明公開了一種光伏斷路方法。該方法包括如下步驟:
[0031]S1、監(jiān)測(cè)光伏陣列的工作狀態(tài)；
[0032]S2、當(dāng)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí),通過控制臺(tái)或PC端發(fā)出控制指令；
[0033]S3、通過通信總線將控制指令傳送給主控制器；
[0034]S4、主控制器輸出指令打開或關(guān)閉繼電器，從而使光伏陣列裂解或恢復(fù)。
[0035]其中，當(dāng)繼電器處于開啟狀態(tài)時(shí)，光伏陣列裂解，從而迅速降低電壓，使之停止發(fā)電。當(dāng)繼電器處于閉合狀態(tài)時(shí)，光伏陣列恢復(fù)正常的工作狀態(tài)。
[0036]在該方法中，通信協(xié)議采用Modbus-RTU，通信線路采用RS485總線。
[0037]結(jié)合圖1-4說明本發(fā)明的工作原理。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)危險(xiǎn)時(shí)，可以在控制臺(tái)或PC端發(fā)送控制信號(hào)，通過Modbus的遠(yuǎn)距離通信，將控制信號(hào)發(fā)送至主控制器中，主控制器分析處理后，將信號(hào)發(fā)送給繼電器的驅(qū)動(dòng)端，繼電器導(dǎo)通工作，常開端關(guān)閉，常閉端打開，從而使各個(gè)光伏組件間開路，同時(shí)每個(gè)光伏組件自身短路，達(dá)到停止光伏方陣發(fā)電的目的，如圖4所
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[0038]在險(xiǎn)情解除后，再通過控制臺(tái)或PC端發(fā)送解除信號(hào)，與上述過程一樣，最后繼電器關(guān)閉，使光伏方陣恢復(fù)發(fā)電，如圖3所示。因此，該光伏斷路器可以集中控制光伏組件，在建筑物發(fā)生火災(zāi)、或者光伏組件發(fā)生漏電時(shí)，光伏陣列中的各個(gè)串聯(lián)的光伏組件能夠迅速裂解為低電壓的單體光伏組件，并將單體光伏組件短路，使方陣停止發(fā)電，待事故過后回復(fù)正常。在正常情況下，電流經(jīng)過的是繼電器的常閉端，功耗小，對(duì)光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率影響小。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏斷路方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 51、監(jiān)測(cè)光伏陣列的工作狀態(tài)； 52、當(dāng)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí),通過控制臺(tái)或PC端發(fā)出控制指令； 53、通過通信總線將控制指令傳送給主控制器； 54、主控制器輸出指令打開或關(guān)閉繼電器，從而使光伏陣列裂解或恢復(fù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏斷路方法，其特征在于:所述通信總線為RS485總線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏斷路方法，其特征在于:當(dāng)所述繼電器處于開啟狀態(tài)時(shí)，所述光伏陣列裂解；當(dāng)所述繼電器處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，所述光伏陣列恢復(fù)工作。
4.一種光伏斷路器，其特征在于:所述光伏斷路器包括主控制器(I)、電源(2)、繼電器(3)、PC端(4)和控制臺(tái)(5);所述電源(2)與所述主控制器(I)電連接，為所述主控制器(I)供電；所述主控制器(I)與所述繼電器(3)連接并控制該繼電器的工作狀態(tài)；所述PC端(4)通過第一通信總線(14)與所述主控制器(I)連接；所述控制臺(tái)(5)通過第二通信總線(15)與所述主控制器(I)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光伏斷路器，其特征在于:所述主控制器(I)為STM8S207S6T6C。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光伏斷路器，其特征在于:所述第一通信總線(14)和第二通信總線(15)為RS485總線。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光伏斷路器，其特征在于:所述電源為蓄電池。
【文檔編號(hào)】H02H3/00GK103701093SQ201210379468
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月9日
【發(fā)明者】賈艷剛, 張著俊, 付廣躍, 馮建, 文霞, 蔣平, 田介花 申請(qǐng)人:中電電氣（南京）太陽能研究院有限公司