专利名称：具有�？榧嗍拥墓獾缦低车闹谱鞣椒�
技术领域：
本发明涉及一种具有对光电�？榻屑嗍拥墓獾缦低常渲泄獾缒？榈ザ烙胪ㄐ磐缌员闾囟ㄓ谀？榈丶嗍庸獾缒？�。
背景技术：
在典型的光电系统(“光电”在下文中如本领域常用的那样被简称为“PV”)中，多个PV模块串联为PV组串，以便从而实现几百到1000伏、未来可能甚至达到1500伏的适于 DC-AC转换并因此适于电网馈电的直流电压。PV组串要么直接连接到PV逆变器(组串-逆变器)，要么尽可能具有相同构造并且受到相同照射条件的多个组串并联连接并且连接到中央的逆变器(中央逆变器)。为了降低布线花费，可以在PV子发生器接线箱(也被称为 PV阵列盒或PV组串组合器)中进行多个组串与PV子发生器(也被称为PV阵列)的并联。 它们又可以然后在PV发生器接线箱中组合，这些PV发生器接线箱最后连接到中央逆变器， 从而产生功率布线的树状结构。图 1 示出了根据 DIN VDE 0100-712 (VDE010-712) :2006-06, Bild 712. 1 的单 PV 供电系统形式的PV系统。其涉及的是只具有一个PV发生器的PV系统。图2示出了根据 DIN VDE 0100-712 (VDE 0100-712) :2006-06, Bild 712. 2 的具有多个 PV 子发生器的 PV 系统。以下在详细描述中还更进一步地介绍结构，其中基本结构对于本领域技术人员而言是已知的。本申请中所使用的术语对应于本领域技术人员已知的DIN VDE 0100-712 (VDE 0100-712) :2006-06，但是为了完整性的原因，DIN VDE 0100-712 (VDE 0100-712) :2006-6 在此通过引用作为本公开的一部分。随着PV系统的布线增加，由上述树状结构中设置在上游的部件选择性地采集和分析PV系统子区域的工作参数并且在可能的情况下采取措施以维护或优化的可能性降低了。系统监视的一种可能性是在PV子发生器接线箱(即组串组合器盒)中集成传感装置。在这种情况下，一方面测量对于每个组串相同的正极和负极之间的电压，并且选择性地测量各个组串的电流。因此，各个组串所输出的功率可以比较，测量值在该情形下代表上级组串的平均值或者一般而言测量点上级的系统部件的平均值，并且最多受到限制地允许树状结构中各个�？榈谋冉�。单个模块的线路中断和完全失效部分还可以被检测到，但是例如由于多个组串上的局部阴影(Teilverschattimgen)或单个�？榈奶崆袄匣鱿址峙涓煌榇亩喔瞿？橹械墓β氏陆担佣收霞觳獾目赡苄越档停蛭鄙偈实钡谋冉现�。在这里，对参考位置上组串功率的均衡可能只受到限制地提供补救方法，因为其不会具备相同的环境条件(例如温度或风)。DE 40 32 569 C2公开了为每个�？榕浔赣屑傻木哂蠱PP追踪的逆变器。MPP 追踪器通常调节系统在最大功率的情况下工作的值(最大功率点MPP)的电压。为此，MPP 追踪器将所提取的电流改变一小数值，计算功率并且在更高功率的方向上调整电流值。借助于控制单元，信号被提供到数据总线，数据总线将该数据馈送给功率和控制件以检查�？榈牟僮餍阅�。该系统的缺点在于大量具有MPP追踪器的逆变器的开销以及数据传输的固定结构。DE 102 22 621 Al公开了一种具有可变电流旁路的太阳能发电机，其被控制为使得每个发电机持续地在其各自的当前特定MPP中工作。对此，复杂的系统监视是不可能的。DE 20 2007 011 806 Ul公开了一种具有标识芯片(Identchips)的太阳能电池单元系统，在标识芯片中存储对于每个太阳能电池单元独特的标识码。太阳能电池单元的标识芯片经由双线并行总线和接口电路与中央处理器连接。中央处理器具有处理器存储器，在处理器存储器中存储太阳能电池单元系统的所有标识码。数据以标识号被传输。其缺点又在于数据传输的固定结构以及必须对太阳能电池单元个性化。DE 20 2005 020 161 Ul公开了一种用于监视光电面板的设备，其中在发生器接线箱中采集黑暗时的剩余电压并且将测量值馈送给窗比较器。对于逆变器，设置具有解码器的中央报警装置，以便在低于一特定的信号阈值时触发涉及面板的警报。此外，DE 198 59 732 Al介绍了经由电源线以与能量传输时分复用的方法将信息从逆变器传输到中心。其缺点在于当应传输数据时必须与电网分离。已知系统的缺点分别是数据传输的固定结构、低的灵活性以及在可能的情况下容易受到干扰(尤其是对于非常大的PV系统)。
发明内容
因此，本发明的任务在于提供一种PV系统，其允许对每个单个的PV�？榻辛榛�、不容易受到干扰且多方面的监视，其中各个PV模块在制造侧可能是不能区别的。本发明的另一任务是提供一种PV系统，其能由装配工人简单容易地组装和连接， 其中装配工人可以将每个PV�？榘沧暗絇V发生器的每个任意位置，而不必考虑PV模块的特定网络结构或标识。本发明的又一任务是提供一种PV系统，其及早地检测到各个PV模块的故障、丢失和/或投上阴影，并且为此提供涉及位置的数据。本发明的任务通过独立权利要求的主题来实现。从属权利要求涉及本发明的扩展方案。根据本发明提供了一种具有多个PV�？榈墓獾缦低�(简称为PV系统)。每个PV �？橛职ǘ喔隽釉诖覲V�？榈谋扯匝艄獾谋趁嫱怀龅牧礁鐾獠慷俗�(所谓的带条) 之间的太阳能电池单元。每个PV�？榈耐獠慷俗臃直鹩牍潭ㄔ谙嘤V�？榈谋趁嫔系乃浇酉吆头窒吆械缙哟�。PV�？橐虼嗽谙殖∽樽癙V系统时是PV发生器的最小的可操作单元。每个PV�？橛胨降慕酉吆头窒吆械缙哟ィ员愕汲鲇蒔V模块生成的电流。PV模块对于电流传导如上所述以树状结构来结构化。PV系统为此包括一个或多个PV发生器，其中在包括多个PV发生器的情况下这些PV发生器也被称为PV子发生器。每个PV发生器或PV子发生器包括多个并联的PV组串，PV组串又具有多个串联连接的PV�？�。PV�？橐蚨柚赑V电流连接线路或PV组串线路串行连接为PV组串，其中由 PV�？榛騊V组串生成的电流在PV电流连接线路或PV组串线路上传导。这些PV组串又与 PV发生器或PV子发生器并行地相互连接。
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PV系统还包括一个或多个PV逆变器，用于将由PV�？樯傻闹绷鞯缌髯晃视诘缤慕涣鞯缌鳎栽诒匾痹谧槐溲�(Umtransformation)后供应到公共电网中。每个PV�？樵诳赡艿那榭鱿禄拱ú饬孔爸茫糜诓杉嘤V模块的至少一个瞬时功率参数，例如状态、电压、电流、功率，从而可以对于每个PV�？榉直鸩杉β什问� 优选是在直流电流侧采集。例如，根据每个组串或整个系统中�？楣β手鸵约耙允┘釉谝桓龌蚨喔龌涣髌魃系腄C功率进行补偿可以识别功率缆线连接的损坏以及在�？榈墓β世孪吡邮钡陌沧安畲�。此外，每个PV�？榛狗直鸢ǜ髯缘囊桓鐾ㄐ沤涌冢员阍赑V�？椴忝嫔辖玃V �？榱拥酵ㄐ磐�。PV系统的PV�？橐虼讼嗷チ游ㄐ磐�。因此，每个PV模块构成这个通信网络的一个网络节点。经由通信网络，每个PV�？橄衷诮哂刑囟ㄓ谀？榈氖�(例如关于相应PV�？榈母弥辽僖桓鏊彩惫β什问氖�)的通信消息传输到控制装置或分析装置。控制装置优选与网络协调器连接。通过在PV�？椴忝�(即与每个PV�？榉挚�)的数据采集和到控制装置的数据传输，该控制装置可以特定于�？榈胤治雒扛龅ジ� PV�？榈母弥辽僖桓龉β什问�。根据测量值还可以确定诊断数据，从而可以中央地检验每个单个PV�？榈墓δ�。通过在可能的情况下在每个单个PV�？樯辖兄匾β什问�(例如状态、功率、 电压或电流)的采集并且数据或测量值经由通信网络被传输，例如每个单个PV�？榈墓β适涑隹梢员环治�。此外，各个PV�？榈墓β什问梢韵嗷ケ冉�。由此可能降低太阳能发电站的能量生产成本并且提高这样的系统的所谓“性能比”。对此，性能比ra = EAC/ESO1* nffl0d 被确定并优化，其中Ea。是供应到电网中的能量(AC)，Estjl是照射的太阳能，nm。d是PV�？樾省V�？椴忝娴奶裟芊⒌缯痉治鍪沟媚芄籭)及早检测到差错，ii)更准确地识别差错，iii)更准确地定位差错，iv)及早计划维护，并因此V)减少停机时间。已经证明特别有利的是将通信网络构造为自组织网络(没有事先确定的对通信路径的分配)，其中因此PV�？樽灾鞯赜肫渌�(通常是相邻)PV模块联网。因而，通信的协调在网络上以自组织的形式进行。自组织的通信网络不需要任何事先确定的对通信路径的分配，例如网络协调器和某一PV�？橹涞耐ㄐ怕肪兜姆峙洹Ｗ宰橹耐ㄐ磐缫虼思词姑挥泄潭ǖ耐缁∩枋┑那榭鱿乱残�。尤其地，信道访问的协调和网络节点相互之间的同步以自组织的形式进行。例如，PV�？榈耐绲刂芬宰宰橹男问接赏ㄐ磐绶峙洹Ｍㄐ拍？橐虼吮旧�(在制造侧)不必是能识别的，这在可能的情况下对于PV�？榈拇罅可怯欣�。自组织的通信网络即使在一个或一些网络节点发生故障时也保持为完全能工作， 因为每个网络节点、即每个PV�？樽灾鞯赜肫淞诮囊桓龌蚨喔鐾缃诘懔�。以有利的方式，通信网络由此可以自动地补偿一个或一些网络节点的故障。通信网络于是自组织地适配于各个网络节点或PV�？榈墓收希⑶易远亟ㄐ磐ü渌缃诘阕�。在这样的自组织的通信网络中特别有利的是，尽管在PV�？椴忝嫔现鸶黾嗍樱峭绨沧暗目梢员３治喽院苄�。例如为每个PV�？榕浔改姹淦鞑⒉皇乔恐频乇匦璧模」苷獠槐慌懦谕�。如果希望，总是可以以一个或多个中央逆变器工作。此外，安装是简单的，并且在必要时可以避免昂贵的初始化。因此，虽然有大量(在可能的情况下大于100，大于1000或者甚至大于10000)的PV�？椴⒁虼擞写罅�(在可能的情况下大于100， 大于1000或者甚至大于10000)的网络节点，通信网络的安装开销可以保持在合理的范围中。具有自组织的通信网络的PV系统的另一优点在于其相对于外部干扰的鲁棒性。甚至可以承受单个或一些网络节点的完全失效，这尤其是对于大的太阳能发电站而言可能是有利的。根据一有利实施方式，通信网络独立于用于光电产生的功率的PV电流连接线路。 由此，通信网络的拓扑结构可以基本上不同于PV电流连接线路的拓扑结构。PV电流连接线路的拓扑结构是基于对PV组串和PV子发生器的峰值电压和峰值电流的要求而通常事先计划地确定的。由此使得能够实现通信网络的灵活的拓扑结构。这不仅对于有线连接的通信网络、而且对于无线的通信网络基本上都是有利的。由于通信网络的自组织，不存在装配工人在安装PV�？槭北匦胱⒁獾耐ㄐ磐绲脑ざǖ墓潭ń峁�。装配工人因此可以根据功率缆线连接(PV电流连接线路和/或PV组串线路)的预定计划安装PV�？椴⑶伊覲V�？橹涞墓β世孪吡樱非械厮挡槐乜悸峭ㄐ磐绲慕峁梗从胪ㄐ磐缥薰�。如果于是在安装并组合功率缆线连接之后自组织通信网络，则在通信网络上通过在已知的阳光照射条件下比较预先计算出的额定功率和实际功率甚至可以检验安装工人是否已经正确地进行了功率缆线连接。在一特殊实施方式中，还可以组合有源的和无源的网络节点。特别有利的是将自组织的网络构造为无线网络。无线网络尤其被构造为网状网络。在网状网络中，多个PV�？橄嗷チ唇峁�。其中，数据从PV�？樽⒌絇V�？椋� 直到其到达控制装置。网状的通信网络因此自动地并且动态地在整个PV系统上发现其通信流。其中，在网状网络中，通信路线不由固定的构造/计划预给定，而是自己产生，并且即使在已经存在的路线发生故障时也可以找到新的路线。因此，在网状的无线网络中，各个通信路线或无线间隔的失效可以通过各个PV�？橹渫ㄐ怕肪兜闹匦伦橹床钩�。有利地， 因此通信网络被构造为动态的自组织的分散控制的无线系统。例如根据IEEE 802.15.4、 TSMP (时间同步网孔协议=Time Synchronized Meshed Protocol)、ZigBee 或无线 Hart 的无线传输系统适合于根据本发明的PV系统。电信领域中的GSM或GPRS系统例如限于分散的信息交点(例如下面具有网状网络)地可以应用在这里。在可能的情况下，一些网络节点被设置为使得其即使在无电压的状态下也可以通过外部的无线命令来请求，这些网络节点例如集成在PV阵列盒中。也可以在成簇地设置多个网状网络，并且该簇的每个网状网络可以用作为主干的部分。根据一有利实施方式，通信网络使得能够自动地定位PV系统中各自的PV�？�。例如，网状的无线网络包括用于网络节点或PV�？橹渚嗬氩饬康淖爸茫佣苁悄懿饬縋V �？橹涞氖导示嗬氩⑶铱梢越獾玫木嗬胧菥晌尴咄绱偷娇刂谱爸�。如果存在固定地预给定的参考点，则优选地还执行在至少一个网络节点与该固定地预给定的参考点之间的距离测量。控制装置然后借助于所接收的距离数据生成网络中实际PV�？榈氖导饰恢猛迹绕涫蔷哂懈鞲鯬V�？榈囊宰宰橹男问椒峙涞牡刂�。每个PV模块的这些至少一个所采集的功率参数因此可以被控制装置分配给相应PV�？榈乃范ǖ氖导饰恢茫� 从而对于PV发生器中每个PV�？榻懈弥辽僖桓龉β什问奈恢梅峙�。因此，通信网络可以确定PV�？樵赑V发生器的什么位置例如投上阴影、发生故障或丢失，尤其是在PV�？椴槐赝耆悄苁侗鸬那榭鱿�。有利地，PV系统或控制装置尤其是借助于距离测量确定PV�？榈氖导饰恢玫氖导饰恢猛疾⑶乙阅Ｐ筒季掷葱Ｕ导饰恢猛�。为此，PV系统或控制装置包括存储有PV发生器中所有PV模块的额定位置的模型布局的存储器。PV系统或控制装置于是可以将实际 PV�？榈母弥辽僖桓龈髯员徊杉墓β什问直鸱峙涓Ｐ筒季种械腜V模块位置。这个布局校正也被称为将实际位置图“啮合到”模型布局上。由此还可以准确地确定哪个PV�？榭赡芡渡弦跤啊⒎⑸收�、丢失或以其他方式被破坏。进一步有利地，为此确定参考PV�？椋溆米魑诮导饰恢猛寄龊系侥Ｐ筒季稚鲜钡牟慰嫉恪Ｒ虼嗽谀Ｐ筒季种腥范�(虚拟的)参考PV�？�(例如在模型布局的右上角)，并且识别实际PV系统中相应的实际PV �？�(PV发生器右上角中的实际参考PV�？�)。然后，实际参考PV�？橛胄槟獠慰糚V�？榈亩杂Ρ挥米魑糜诮导饰恢猛寄龊系侥Ｐ筒季稚系牟慰嫉�。对与虚拟参考PV模块相对应的实际参考PV�？榈氖侗鹂梢允侄范ǎ缤ü嘤Φ目刈坏礁肞V�？樯�、通过操作单元或用于模型布局的软件组件进行的分配或者由安装工人插入插头。但是， 参考PV�？橐部梢耘浔赣杏糜谌范ㄊ导示晕恢玫淖爸茫缥佬墙邮掌�(例如GPS或伽利略系统)。参考PV�？橛谑蔷赏ㄐ磐绶⑺途晕恢眯畔⒌娇刂谱爸茫沟酶镁晕恢眯畔⒂米魑糜谌范ㄆ渌鸓V�？榈木晕恢玫牟慰嫉慊颉岸ㄎ坏恪�。在这两种情况下，PV 系统或网络“知道”实际参考PV�？榈氖导示晕恢�。然后借助于参考PV�？榈木晕恢煤退獾玫耐缰蠵V�？橹涞木嗬胫等范ㄆ渌鸓V�？榈木晕恢�。有利地，采集瞬时状态、瞬时功率、瞬时电压和/或瞬时电流作为每个PV�？榈乃鲋辽僖桓龉β什问⑶揖赏ㄐ磐缃浯涞娇刂谱爸茫⒃谀抢镏醒氲囟云浣蟹治�。但是，根据本发明的一般性构造，数据传输也可以通过自组织的缆线连接的通信网络进行。在这种情况下，数据甚至可以经由电流传导被传送。在该情形下，通信网络将信号施加到PV�？榈牡缌鞔忌喜⑶医渥⒌娇刂谱爸�。该方法尤其是在PV�？楸旧砼浔赣心姹淦魇笔怯欣摹Ｔ诟们樾蜗拢畔⒖梢跃蒔V系统的交流电供应网络而被传输。 能使用传输系统，例如digitalSTROM(数字电流)或P0WerLine(电力线)。在本发明的另一有利实施方式中，PV�？榭梢愿髯跃哂杏糜诓杉辽僖桓龌肪巢问�(例如�？槲露取⒒肪澄露�、阳光照射、风向和/或风力等)的传感器，并且除了所述至少一个功率参数之外，所述至少一个环境参数也经由通信网络被传输到控制装置。因此，尤其是与相应数据源自的PV�？榈奈恢眯畔⒔岷系兀梢越卸訮V系统的细节监视和维护，并且在可能的情况下还进行对PV系统的控制。进一步有利的是经由通信网络传输特定于制造商的数据并且将其分配给相应的 PV模块。特定于制造商的数据例如是功率数据、模块型号，在可能的情况下还有识别号、序列号、版本号等。这些特定于制造商的数据被控制装置分配给模型布局中的额定PV�？槲恢茫刂谱爸猛ǔＳ芍醒爰扑慊迪�。利用本发明可以有利的方式实现直到PV�？椴忝娴墓β视呕�。此外还可以执行甚至支持不同�？樾秃诺淖既返奈ず臀藜苹Ｓ欣氖墙哂杏糜诓杉鲋辽僖桓龉β什问拇衅鞯牟饬孔爸煤�/或通信接口直接集成在相应PV�？榈谋趁嫔嫌糜谕獠慷俗�(所谓的带条)的接线和分线盒中，
8从而不必设置任何附加的外部零件在PV�？樯�。有利地，网络协调器和控制装置被集成在 PV发生器的PV发生器接线箱中。根据本发明的一有利实施方式，借助于非线性效应在没有参考电压的情况下采集 PV模块的瞬时电压作为该至少一个功率参数。这例如可以通过(例如同样在接线和分线盒中的)电容量取决于场强的电容器来进行，其中电容量是瞬时电压的度量。电容器于是可以构成谐振电路的一部分，并且谐振电路的谐振频率被确定作为每个PV�？榈腜V�？榈缪沟亩攘�。有利地，用于采集该至少一个功率参数的测量装置和/或PV�？榈耐缃涌谥苯佑上嘤Φ腜V�？楣┯δ芰�(即供应以由相应PV�？楣獾缟傻奶裟�)。由此可以以有利的方式不需要附加的电源用于采集该至少一个功率参数的测量装置和/或网络接口。 为了在PV�？榉⑸收鲜被鼓芄唤ㄐ磐缟系氖萃ㄐ沤徊轿忠欢ㄊ奔洌琍V�？橛叛【哂写⒛芷鳎缒艹涞绲牡绯鼗撼迤鳎溆上嘤Φ腜V�？槌涞绮⑶抑辽儆糜诙酝缃涌诠┑纾诳赡艿那榭鱿禄褂糜谖糜诓杉嘤V�？橹懈弥辽僖桓龉β什问牟饬孔爸霉┑纭Ｓ纱耍谌魏问焙蚣词乖诿挥醒艄庹丈涞那榭鱿�(例如在晚上)也可以监视PV �？椤Ｓ绕涞兀琍V�？槲丝梢跃赏绫ǜ娑ㄆ诘乇ǜ婀β什问�。可选地，供电也可以通过来自功率布线的反馈进行。以下借助于实施例并参考附图详细介绍本发明，其中相同或相似的元件有时具有相同的附图标记，并且不同实施例的特征可以相互组合。
附图中图 1 示出了根据 DIN VDE 0100-712 (VDE 0100-712) :2006-06 的具有单 PV 供电系统的常规PV系统；图 2 示出了根据 DIN VDE 0100-712 (VDE 0100-712) :2006-06 的具有多个 PV 子发生器的常规PV系统；图3示出了功率为2. 5MWP的PV系统的示例性架构；图4示出了经由网状网络相互连接的多个PV�？椋煌�5示出了具有根据无线信号确定的PV模块位置的根据图4的PV�？椋煌�6如图5那样示出了在以PV系统的模型布局校正之后PV�？榈姆峙洌煌�7示出了用于将采集的该至少一个功率参数传送到网络协调器的数据报文的示意图；且图8示出了通过取决于场强的电容器测量PV�？榈缪沟纳璞�。
具体实施例方式参考图1，PV系统1包括多个PV�？�12，其中首先有多个PV�？�12串联连接成 PV组串22。PV�？�12每一个都包括固定在背面上的具有用于电气缆线连接的接线端子的接线和分线盒(未示出)，并且PV�？槊恳桓隹裳〉鼗拱ㄅ月范�14，旁路二极管 14通常在接线和分线盒中。PV组串22经由PV组串线M并行连接，并且在可能的情况下具有过电流保护装置26和反向二极管观。因此，在该示例中串联和并联联接的PV�？�12 构成PV发生器32。联接的PV�？�12经由PV直流线路和断路装置36将其电功率提供到PV逆变器42，PV逆变器42将PV�？樗傻闹绷鞯缪棺晃屎系缤慕涣鞯缪�。PV 逆变器42安装在所谓的开关组合48的壳体中。开关组合48中可选的变压器44根据要输送的电力网对电压进行变压，从而PV系统可以耦接到公共电力网。利用直流电流侧的断路装置36和交流电流侧的断路装置46，PV逆变器42可以例如为了维护措施而与带电压部件断开。为PV发生器32分配PV发生器接线箱38，在PV发生器接线箱38中设置有PV组串 22的并联点30以及可选的反向二极管观。图2与图1类似地示出了一种PV系统1’，其中但是多个PV子发生器31联接成PV 发生器32’。在这里同样地，每个PV发生器31中多个PV�？�12串联连接成PV组串22。 为每个PV子发生器31分配一个PV子发生器接线箱37，在PV子发生器接线箱37中，PV组串22在并联点30上并行联接。PV子发生器接线箱37经由PV子发生器电流线路52与PV 发生器接线箱38’连接，在PV发生器接线箱38’中，PV子发生器31又联接。PV发生器接线箱38’经由PV直流干线34’与开关组合的壳体中的PV逆变器42连接。此外，PV系统 1’与PV系统1类似地构造。这样的PV系统1、1’的基本构造对于本领域技术人员是已知的，并且是本发明的PV系统的基础。图3示出了具有多个功率为2. 88MWP的根据图2的PV子发生器的PV系统1’的一种示例性架构。在图3中，PV�？�12、PV组串22、PV子发生器接线箱37和PV发生器接线箱38’仅仅部分地示出。在这里示例性示出的PV�？�12应具有200WP的额定功率，MPP 电压(OSTC)为25V，MPP电流(OSTC)为8A。在每个PV模块12中，相应数量的光电太阳能电池单元联接，以便实现所规定的功率数据。在该示例中，PV系统1’的架构包括14400个PV�？�12，其中每个PV组串分别有 25个PV�？�(对于每个组串有相同数量的�？�)串联连接，从而每个组串具有的DC组串额定电压为625V。PV�？�12是不能区分的或者未个性化或标识。此外，在这里，在子发生器接线箱37中对于每个子发生器31有4个PV组串22联接，并且又有6个子发生器31在 PV发生器接线箱38’中连接和联接。M个PV发生器接线箱38’经由一个公共的DC母线连接到一个或多个PV中央逆变器42，PV中央逆变器42例如安装在PV箱柜48中。功率范围直至IOOOkVA的PV逆变器例如可以以动态的主-从-从-从-(MSSS)配置连接。在大的PV发电站中，PV交流电压通过变压器44变换到中压电网的20kV水平。根据本发明，现在PV系统1、1’的PV�？樵谕�62中相互连接或联网。网络62 可以是无线连接的或有线连接的，并且构造为自组织网络，其中各个网络节点64的故障自动地被自组织网络62补偿。参考图4，示例性地有15个PV�？�12连接成网状的自组织网络62。网状网络62的有利之处在于各个无线间隔的有效距离可以相对较短，而与PV系统1、1，有多大无关。网络62还包括具有网络协调器66和数据存储器69的控制装置67， 网络协调器66将经由通信网络62传送的数据提供用于进一步的处理和分析。每个PV模块12包括在该示例中基于无线电的网络接口 72和用于检测功率参数(例如状态、功率、电压、电流)的测量装置74。由测量装置74检测到的功率参数经由通信网络62传输到网络协调器66。可以看到，在这里示例性示出的无线网络62中，用于传输通信数据的网络连接 68独立于PV电流线路对、34、34，、52。其优点在于PV系统的电流缆线连接对、34、34，、52 可以根据对于光电功率提供优化的架构来构造和连接，而不必考虑通信网络。即使在使用有线连接的通信网络62的情况下，网络线路可以独立于电流线路地设置，其中对于自组织网络62不必遵守任何预先规定的联网结构，但是这也并不从原则上被排除。又参考图4，通信网络62以各个PV�？橹涞耐ㄐ帕�68首先自主地组织，并且在这种情况下构成通信连接68。如果如图4中所示的示例中那样某一 PV�？�1 或其网络接口 7 发生故障，则与这个发生故障的网络�？�1 连接的网络连接68a、68b自动地被其他网络连接(在该示例中是68c)补偿。参考图5，箭头69表示借助于通信连接的距离测量，从而在图5中，点76表示所测量的PV�？�12的位置。参考图6，利用上述的分配算法将所测得的位置76分配给PV系统 1、1’的模型布局中的额定位置77，这由箭头78象征性地表示。在网络的这种实施形式中，测量装置74的信号经由无线连接68作如下分析执行 PV�？�12相互的距离确定。有利地，网络的网络协调器66在这种情况下集成在PV子发生器接线箱37 (对于根据图1的PV系统是在PV发生器接线箱38)中，并且具有到不止一个、 至少两个PV�？�12的自由的无线间隔。测量结果然后与存储在控制装置67的存储器69 中的PV系统1、1’的机械模型布局比较，从而测量信号与相应的位置可以被比较并限定地对应分配(所谓的所测得的位置与模型位置的“啮合”)。从而，在测量准确性方面，尽管在一个或一些无线间隔68中受到干扰或阻碍，仍然使得能够实现明确的对应分配。对此，例如能使用差错平方最小化的算法。不通过反馈该模型中“填满的”位置12a，可以推断属于那里的PV�？�12a的完全失效或丢失。根据本发明因此可以分别特定于�？榈丶嗍庸ぷ髯刺褪欠翊嬖凇Ｓ欣兀虼丝梢越柚谕ㄐ磐�62和PV系统的额定或模型布局确定在如前所示在可能的情况下可能包含上万个PV�？榈腜V系统中什么位置发生故障。这显著地简化了对PV系统的维护。在有线连接的通信网络62中，对PV�？�12的定位例如通过以下方式是可能的 在通信协议中设置一参量(计数器)，其可以被消息包经过的每个网络节点12在不改变实际消息的情况下修改。参考图7，消息例如以具有位置变量PZ、包含该至少一个功率参数的测量值的消息并且在可能的情况下还具有消息首标的报文92来传送。位置变量PZ例如是计数器，其随着每经过一个网络节点64而提高一个数值(PZ+1)。这例如可以在网络中进行，其中网络协调器集成在组串组合器中并且因此进行发送的PV�？橐浴巴缰械讦歉瞿？椤钡男问蕉ㄎ徊⒂胩裟芊⒌缁睦孪吡颖冉希恍枰没Э刂频某跏蓟�。在可能的情况下还可以分析所提供的信号(例如GPS或本地实现的无线发送器)，用于PV�？榈亩ㄎ�。在一简单情形下，只检测简单的值，例如“运行正常”或“运行不正常”或者“存在 PV�？椤被颉安淮嬖赑V�？椤薄Ｔ谝焕┱故凳┲锌梢越忻扛鯬V�？�12的功率数据的功率测量和传输。在具有各个PV组串22的PV系统1、1’中，位于两个从每个PV�？�12引出的连接线路之间的端电压被测量。测量值被传输到控制装置67。在一有利实施方式中，控制装置67集成在PV阵列盒37中。瞬时PV�？榈缌鞯牟饬靠梢栽赑V阵列盒37中中央地为相应PV组串22的所有 PV�？�12进行。各个PV�？�12的功率在PV阵列盒37中由集成的控制单元67确定，并且在可能的情况下被进一步传送。通过比较PV组串电压和各PV组串22的所有PV�？�12 合计的单电压，因此可以检测连接插头或线路上附加的电压降。
参考图8示出了 PV�？�12，其在外部的模块连接线路82 (所谓的“带条”)上提供�？橹绷鞯缪埂Ｏ衷诶缭诿扛鯬V�？�12中，用于检测功率参数的具有电容器84的测量装置74与�？榱酉呗凡⒘�。有利地，具有测量装置74或电容器84的监视系统以及每个PV模块12的网络接口 72集成到固定在相应PV�？�12上的相应接线和分线盒 (例如参考本申请人的DE 10 2007 037 130和DE 10 2007 042 547)。有利地，用于测量该至少一个功率参数的测量装置和/或网络接口被供应以各自相应的PV�？榈墓獾绮牡缒�。为此，用于测量该至少一个功率参数的测量装置和/或网络接口连接到用于接触接线和分线盒中带条的接触装置(例如参考本申请人的DE 10 2007 037 130和DE 10 2007 042 547)ο利用图8中所示的实施方式，通过利用由�？榈缪共牡绯≈械姆窍咝孕вυ诿挥胁慰嫉缪沟那榭鱿陆械缪沟牟饬�。因此，利用介电常数依赖于电场强的材料来实现电容器84的依赖于�？榈缪沟牡缛萘�。该电容量或其根据�？榈缪沟谋浠谑强梢员环治觯缤ü谝愿玫缛萘渴迪值男痴竦缏分行纬�/移动的谐振频率或者电阻上的放电时间来分析。这例如通过与已知频率(例如网络中的无线频率或集成的石英)比较来进行。 其中，电容器84可以不仅是借助于HF传送器耦入的DC回路的一部分，而且还电流隔离，电介质于是只被由模块产生的相应的电场穿透。测量结果经由网络传输到本地网络协调器，这周期性地作为地址和电压值的数据对进行或者非周期性地根据网络协调器请求来进行。测量装置74或传感器的能量供应可以通过PV模块12进行。PV�？�12上被相应 PV模块12充电的可选的储能器86即使在PV模块功率降低时也还可以短时间地执行测量并将消息例如传输到网络协调器66。网络协调器判断情形并且在可能的情况下启动处理措施(例如�？楸ǜ婀β氏陆担衅渌δ苷？梢耘懦苹杌蚨嘣�)。在该情形下，网络协调器66报告该PV�？榈墓收�。可选地，能量供应可以经由无线信号进行。这足以启动传感器、执行测量以及将测量值发送回网络协调器66。现有技术中已知关键字为“能量收集”的自给自足的能量供应的其他可能性，它们也可以用在该情形下，例如通过利用热电效应。本领域技术人员能够理解，上述实施方式应当被理解为是示意性的，并且本发明并不限于这些实施方式，而是可以以各种方式变化而不背离本发明。此外能够理解，不管特征是在说明书、权利要求书、附图中还是以其他方式公开的，特征即使在其与其他特征一起描述的情况下也可以单独地限定本发明的主要部分。
权利要求
1.一种光电(PV)系统，包括多个PV�？�(12)，电流连接线路(M)，所述PV�？�(12)借助于所述电流连接线路04)串行和/或并行地联接成PV发生器(32，32’)，并且由所述PV模块(1 产生的电流经由所述电流连接线路(24)被传导，一个或多个PV逆变器(42)，用于将由所述PV�？�(12)产生的直流电流转换为适于电网的交流电流，其中所述PV�？�(1 每个都具有通信接口(72)，并且所述PV�？�(1 相互连接成通信网络(62)，使得各个PV�？�(1 构成所述通信网络(6 的网络节点，具有特定于模块的数据经由所述通信网络(6 从所述PV�？�(1 传输到控制装置 (67)，使得所述控制装置(67)能够将所述特定于�？榈氖莘峙涓嘤Φ腜V�？椋鐾ㄐ磐�(6 被构造为自组织网络，在所述自组织网络中，所述PV�？�(12)自主地相互联网。
2.如权利要求1所述的PV系统，其特征在于，所述PV�？�(12)每一个都包括用于检测至少一个功率参数的测量装置(74)，使得能够对于每个PV�？�(1 单独地检测所述功率参数，并且所检测到的各个PV�？�(1 的所述至少一个功率参数经由所述通信网络传输到所述控制装置(67)，使得所述控制装置(67)能够特定于�？榈胤治鏊鲋辽僖桓龉β什问�。
3.如权利要求1或2所述的PV系统，其特征在于，所述通信网络(62)自动地补偿网络节点的故障。
4.如权利要求1或2或3所述的PV系统，其特征在于，所述PV�？�(12)的网络地址以自组织形式由所述通信网络(6 分配。
5.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，所述通信网络(62)独立于用于光电产生的功率的所述电流连接线路(M)，并且所述通信网络(62)的拓扑结构不同于所述电流连接线路04)的拓扑结构。
6.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，所述自组织网络(62)被构造为网状网络。
7.如权利要求6所述的PV系统，其特征在于，所述自组织网络(62)被构造为网状无线网络。
8.如权利要求7所述的PV系统，其特征在于，所述网状无线网络(62)具有用于测量网络节点之间的或至少一个网络节点与一固定预给定的参考点之间的距离的装置，使得能测量网络节点之间的实际距离，并且距离数据经由所述无线网络(62)被传送到所述控制装置(67)。
9.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，借助于所接收的距离数据生成具有各个PV�？�(12)的以自组织形式分配的地址的网络(62)中实际PV�？�(12)的实际位置图，并且所述特定于�？榈氖�、尤其是各个PV�？�(1 的所检测到的所述至少一个功率参数被分配给相应PV�？�(1 的所确定的实际位置(76)，使得能够实现所述PV发生器(32，32’)中所述特定于�？榈氖荨⒂绕涫敲扛鯬V模块(12)的所述至少一个功率参数的位置分配。
10.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，包括存储有所述PV发生器(32， 32’)中PV模块(1 的额定位置的模型布局的存储器(69)，其中确定所述PV�？�(12)的实际位置的实际位置图(图5)并且所述实际位置图与所述模型布局比较(图6)，并且所述特定于�？榈氖�、尤其是实际PV模块(12)各自的所检测到的所述至少一个功率参数分别被分配给所述模型布局中的PV�？槲恢�。
11.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，至少一个所述PV�？楸还乖煳慰糚V�？椋霾慰糚V�？橄喽杂谒隹刂谱爸�(67)的实际绝对位置能被调用，并且被用作为用于确定其余PV模块(12)的位置的参考点。
12.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，所述至少一个功率参数是相应 PV�？�(12)的瞬时状态、瞬时功率、瞬时电压或瞬时电流。
13.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，包括故障识别装置，所述故障识别装置根据每个组串或整个系统中的�？楣β屎鸵约坝胧┘拥揭桓龌蚨喔龌涣髌魃系腄C 功率比较来识别功率缆线连接中的故障或者在安装所述功率缆线连接时的差错。
14.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，所述PV�？�(1 每一个都包括用于检测至少一个环境参数，尤其是�？槲露�、环境温度、阳光照射、风向或风力的传感器， 并且除了所述至少一个功率参数之外，所述至少一个环境参数也经由所述通信网络被传输到所述控制装置(67)。
15.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，用于所述至少一个功率参数的测量装置(74)和/或所述通信接口集成在相应PV�？�(1 的背面上用于外部连接的接线和分线盒中。
16.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，所述通信网络(62)的网络协调器(66)集成在所述PV发生器(32，32’ )的PV发生器接线箱(38，38’ )或PV子发生器接线箱(37)中。
17.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，所述至少一个功率参数是所述 PV�？�(12)的瞬时电压，并且所述瞬时电压在没有参考电压的情况下借助于非线性效应被检测。
18.如权利要求17所述的PV系统，其特征在于，用于检测所述瞬时电压的测量装置 (74)包括电容量取决于场强的电容器(84)，从而所述电容器(84)的电容量是所述瞬时电压的度量。
19.如权利要求18所述的PV系统，其特征在于，所述电容器(84)是谐振电路的一部分，并且所述谐振电路的谐振频率被确定。
20.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，用于检测所述至少一个功率参数的测量装置(74)和/或网络接口(72)直接由相应PV�？�(12)供应以由该PV模块(12) 光电产生的能量。
21.如前述权利要求之一所述的PV系统，其特征在于，所述PV�？�(1 每一个都包括储能器(86)，所述储能器使得在所述PV�？�(1 发生故障时还能够至少在一定时间内继续经由所述通信网络(6 进行数据通信。
全文摘要
本发明涉及一种PV系统，其中多个PV模块联接成PV发生器。每个PV�？榘ㄍ缃涌谝员憬囟ㄓ谀？榈氖荽涞娇刂谱爸貌⒎治�。数据网络构造为自组织网络，尤其是自组织网状网络。
文档编号G01D4/00GK102282444SQ200980154605
公开日2011年12月14日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年1月16日
发明者J·卡尔霍夫, R·本特, T·泰梅 申请人:菲尼克斯电气公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
