摘 要：随着化石能源的枯竭，太阳能光伏发电越来越备受关注。因此对光伏发电系统中的光伏组件故障进行有效便捷的在线检测显得十分必要。文章介绍在基于Android平台下设计出的光伏列阵故障检测分析系统。实现了以DSP28027为核心对光伏列阵电路电压、电流、温度、辐照度数据的采集，并且通过Wi-Fi通信方式把采集的数据发送到Android终端。最后介绍了本系统的Android终端的设计，在Android终端经算法分析找到故障点的位置，并显示相关参数。 
　　关键词：光伏列阵；故障检测；Android；SP结构
　　目前，光伏发电利用太阳能逐渐引起了人们的重视。热斑现象是光伏阵列中最常见也最易发生的故障，它不但会使系统的输出功率降低，更重要的是若不及时处理，容易损坏光伏组件，同时引发安全问题。在文献[1]指出光伏列阵故障中包括太阳电池的衰降、电池短路、电池开路、组件短路、组件分层、热斑失效等。热斑现象通常是光伏阵列的局部被遮挡而产生，不仅消耗电能，并且还将产生大量的热量，使得遮蔽的光伏组件迅速升温，会烧毁光伏组件使得整个光伏支路都不能正常工作。文章将通过分析光伏电池的输出特性来辨别电池是否处于正常工作状态。需要测量光伏列阵的电压、电流、温度参数预测或监控列阵是否出现热斑问题。 
　　小巧玲珑、外观时尚且功能丰富的现代移动设备已经成为了集触摸屏、摄像头、媒体播放器、GSP系统和近场通信（Near Field Communications，NFC）硬件为一体的强大工具[2]。随着技术的发展，手机的功能已不再仅仅是打电话那么简单。因此文章利用Android手机便捷等特点，将基于Android的软硬件平台开发光伏阵列故障检测系统的数据处理终端，相对于PC机来说可以显著提高光伏系统故障检测的便携性和灵活性，而且Android系统的数据处理、存储、管理、通信以及人机接口等性能也可以与PC机相媲美。 
　　1 系统框架 
　　文章设计的是一个基于Android的光伏阵列故障检测系统（后文简称故障检测系统），该故障检测系统主要可以分为两部分：（1）硬件部分，即数据采集终端；（2）Android终端部分，即应用程序设计。 
　　2 数据采集与故障定位方法 
　　本系统AD采集模块是基于最常用的SP结构，采集终端包括对电压、电流、温度、辐照度的采集。其中，温度传感器采用高精度的数字温度传感器18B20，其输出量为二进制量直接接入到DSP28027的GPIO口读取温度；电压传感器并入监测点的电路，霍尔电流传感器串接到检测点的电路，辐照度传感器检测当前光伏阵列的太阳辐射度。电压、电流、辐照度传感器输出量为电压模拟量，利用DSP28027自带16路12位的AD转换器，将输出接到DSP28027的AD口进行A/D转换。为了消除电路中的负载效应，可在传感器与AD口之间加入电压跟随器进行隔离。采集模块结构设计示意图如图2。 
　　假设检测的是一个基于SP结构的N×M的光伏列阵。每条支路上串接一个电流传感器检测支路电流。再在每条支路上检测电压，一条支路有N个组件，如果每个电压传感器只检测1个组件间的电压，则至少需要N-1个电压传感器。显然这样需要的电压传感器的数量太大，成本高。如果每个电压传感器检测2个组件间的电压，则每3个组件需要2个电压传感器。如果每个电压传感器检测3个组件则每5个组件需要3个电压传感器……对于一次性检测n个组件则（2n-1）个组件需要n个电压传感器，则整个光伏阵列所需电压传感器个数S=M×（N-1）×n/（2n-1），（n？燮N/2），当出现小数是采取进1发取整，由所需电压传感器个数表达式可以得出，当n等于N/2时其需要的电压传感器个数最少。以下以N=5说明故障组件确定方法： 
　　温度数据通过则采集光伏列阵上对称的四个点得到，每个点测出的温度作为当前区域光伏列阵工作时的温度。假定光伏列阵所处位置空旷，则可以认为该片区域所受到的光照均匀，因此辐照度的所需测量点个数很少，直接由测量辐照度的平均值作为当前光伏列阵所在环境的辐照度。根据文献[3]提出的模型，给出了根据任意辐照度与温度下求取I-V关系的等式，并且文献[4]给出模型分析指出当光伏组件没有正常工作时其输出电压会明显减小。因此可以根据检测到的温度与辐照度可以确定该光伏列阵的I-V关系，再根据检测到的电压就可以得到正常工作时的支路电流了。所得到的理论值用做算法判支路是否正常工作的依据，既当检测的数据与理论值相差太大则认为组件没有正常工作。找到有故障的支路后，再对组件电压进行分析，即检测到组件输出电压比平均输出电压小的则认为是有故障的组件。