安全的光伏设备 |
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| 申请号 | CN201480019920.6 | 申请日 | 2014-02-11 | 公开(公告)号 | CN105075046A | 公开(公告)日 | 2015-11-18 |
| 申请人 | 菲尼克斯电气公司; | 发明人 | W·霍夫特; | ||||
| 摘要 | 本 发明 介绍在光伏设备(1)中的故障识别系统，所述故障识别系统借助第一和必要时第二测量值曲线能够检测设备状态并且因此能够将故障情况与设备的运行状态区分。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于识别光伏设备中的电气故障的方法，包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 安全的光伏设备技术领域[0001] 本发明涉及一种用于识别光伏设备中的电气故障的方法，以及一种包括相互连接成至少一个串联的线路的太阳能模块和用于单独断开太阳能模块的系统并且用于将断开的太阳能模块安全地重新连接到线路上的光伏设备。 背景技术[0002] 至今太阳能设备经常没有特别的安全预备措施地装备。在每个太阳能模块中存在的太阳能接线盒(也称为接线箱或汇流箱)主要用于接纳太阳能模块的导体带(也称为带(ribbon))的机械端子以及其旁路二极管。这样简单的太阳能模块一旦被照亮则提供电压。 [0003] 典型地，太阳能模块相互串联成所谓的线路(也称为串(string))，以便达到高的线路电压。连接成线路的太阳能模块的该电压可以为多个100V，其中，对于大型设备甚至存在1000V或甚至更高范围内的工作电压，这构成接触危险的电压。太阳能发电站此外必要时包括多个并联的线路。 [0004] 因而在太阳能模块装配和其在线路中的电连接期间可能在相应的照明时产生非常高的电压，这使得必需进行谨慎的维护或特别的接触保护。相同的情况适用于维修。 [0005] 在这样简单的光伏设备首先能够将太阳能发电机电压与电网在发电机接线盒上分开。因此在太阳能模块或线路导线上由于火、水、冰雹或其他干扰而损害时，在所述简单的太阳能模块中不能够将光伏设备的部分与太阳能模块和线路导线无电压地接通。 [0006] 已知如下的安全装置，所述安全装置将各个太阳能模块在火灾或故障情况下切断(例如DE 10 2009 024 516A1)。然而这样的解决方案大多仅针对一次性的紧急情况切断。 [0007] 在DE 10 2011 110 682中说明一种接线盒，所述接线盒在允许的参数与运行状态偏离时转换到安全状态中。 [0008] 在DE 10 2011 110 682中所述的发明的进一步改进中，尤其是涉及在以下条件下安全地切断和接通光伏设备，即，光伏设备能够在一方面“真正的故障情况”和另一方面“通常的装置运行”之间区分。 发明内容[0009] 因此本发明的任务在于，提供一种光伏设备，所述光伏设备满足高的安全要求，尤其是所述光伏设备能够实现在故障情况下的安全断开以及在装配之后受控制地首次接通或例如在故障情况、维修或日出之后的受控制地重新连接。 [0010] 所述任务的另一个方面是，识别故障情况、尤其是电气故障情况并且将其与运行状态区分。 [0011] 其他的任务由后续的说明或特别的优点得出，所述优点利用确定的实施形式取得。 [0013] 按照本发明的用于识别光伏设备、尤其是光伏设备的线路中的电气故障的方法的特征在于如下步骤。首先测量光伏设备中的第一电特征量的第一测量值曲线。第一电特征量尤其是设备电压或线路电压。例如测量装置提供用于测量，所述测量装置可以连接到线路上。 [0014] 在另一个步骤中检查第一测量值曲线。在这里例如在时间方面扫描测量量的多个点(所谓的“采样”)，由获得的测量值形成数字值并且按时间顺序存储所述数字值。优选地，能够仅记录或考虑至少两个这样的测量值。特别优选地，第一电特征量以确定的时间间隔扫描(“采样率”)并且存储获得的数据。由此形成测量值曲线，所述测量值曲线映射电特征量关于时间的变化。优选地，可以存储在大于1秒、特别优选大于9秒的时间段上的测量值曲线。测量值曲线现在例如借助评价装置在测量值的典型改变方面进行检查。例如最简单的运行情况是，线路电压被扫描并且其在日出之后至日落之前的日曲线中基本上不改变，亦即基本上保持恒定。 [0015] 借助第一测量值曲线现在在另一个步骤中识别设备状态。为此例如可以在比较存储器中存储预先定义的测量值曲线，所述预先定义的测量值曲线与当前测量的测量值曲线比较。 [0016] 如果测量的测量值曲线例如基本上对应于对于设备的运行状态典型或特征的测量值曲线，则设备状态识别为正常或处于运行状态中。而如果测量的测量值曲线例如基本上对应于对于光伏设备或线路的故障情况典型或特征的测量值曲线，则设备状态识别为故障状态。 [0017] 识别的设备状态最后存储在状态存储器中，从而所述状态存储器可用于表征设备的当前状态。换句话说，状态存储器现在可以由光伏设备的其他系统、例如还此外要阐述的“智能的太阳能模块”读取，以便得到设备状态。 [0018] 设备状态可以优选占据至少两个预先定义的状态、即运行状态或故障状态。运行状态在此对应于每个在通常的运行中出现的设备状态。换句话说，可以利用本方法借助测量值曲线和必要时其与存储的、预先定义的测量值曲线的比较来辨识，设备是否处于运行状态中。以有利的方式，现在也可以将通常的夜晚的切断配置给运行状态并且存储在状态存储器中。这样在例如在所述“智能的太阳能模块”的情况下可能的是，这些只能的太阳能模块在早晨重新起动时获知设备状态并且响应于设备状态将相应的太阳能模块连接到电网上。 [0019] 优选地，也测量光伏设备、尤其是光伏设备的线路的第二电特征量的第二测量值曲线。第二电特征量尤其是设备电流或线路电流。在这里同步检查第一和第二测量值曲线。设备状态现在可以借助第一和第二测量值曲线的检查结果的结合来识别。换句话说例如可以借助线路电压和线路电流的时间上的变化曲线识别在设备的相应的线路中的设备状态并且与此对应地将状态设置为运行状态或故障状态。 [0020] 在本发明的另一种实施形式中，第一测量值曲线提高至大于零的电压最低值。优选地，电压最低值处于大于20伏特、特别优选20至40伏特之间。在简单的实施形式中，供电电源为此例如可以将最低电压供给到光伏设备的线路中，从而最低电压以相应的大小施加在线路中。 [0021] 优选地，光伏设备具有至少一个换流器，以用于由光伏设备直流电压产生交流电压，尤其是以便将由光伏设备输出的功率供应到公共电网中。特别优选地，实施对测量值曲线在换流器的最小运行电压之下的检查。换流器的最小运行电压例如是在光伏设备或光伏设备的线路中施加的如下电压值，在低于所述电压值时换流器停止(einstellen)运行。换句话说，一旦低于光伏设备或光伏设备的线路中的确定的最小运行电压，则换流器典型地切断。最小运行电压典型地是由换流器的制造商预先定义的大小，其经常处于110至130伏特之间的范围内。 [0022] 以优选的实施形式，起动盒可以响应于设备状态将释放信号输出到光伏设备的太阳能模块上。为此起动盒从状态存储器中读取设备状态并且例如仅当设备状态存储为运行状态时才输出释放信号。换句话说，起动盒在运行状态中连续输出释放信号，而起动盒在故障状态中不输出释放信号。 [0023] 光伏设备的太阳能模块此外可以配置有安全电路，所述安全电路响应于设备状态释放所配置的太阳能模块。也就是说，配置给安全电路的太阳能模块尤其是在如下情况才释放，即，识别到释放信号，另一方面当没有识别到释放信号时电气断开所述太阳能模块。 [0024] 除了运行状态和故障状态之外，作为第三预先定义的状态，设备状态必要时还可以占据安全状态。例如在黄昏或在普遍黑暗中通常的切断时，评价装置识别如在这样的情况下出现的通常的测量值曲线并且将状态安全状态设置到状态存储器中。当太阳能设备中的运行电压下降到换流器的最小运行电压之下，但太阳能模块原则上还输出可能小的功率时，这尤其是吸引人的。然后可以断开太阳能模块，因为放出的功率本来不再由所述一个或多个换流器进一步处理。本发明特别的优点是，可以识别下降到最小运行电压之下的换流器的或所切断的太阳能模块的通常的切断并且该测量值曲线不会导致状态存储器中的故障记录。而是太阳能设备可以在这样的、可算作正常运行的测量值曲线的情况下例如在下一个早晨正常地重新开始运行。这特别是对于期待设备的尽可能小的停机时间的装置运行商来说是吸引人的。 [0025] 另一方面，如果所述一个或多个换流器或太阳能模块例如晚上正常地停止运行，当太阳能模块可以自动断开时，也可以导致安全的提高。 [0026] 优选地，当设备状态已占据状态安全状态时，起动盒也不再输出释放信号到太阳能模块上。换句话说，起动盒通过读取状态存储器识别到安全状态，并且因此响应于设备状态调节停止信号的输出。 [0027] 必要时应区分一方面设备状态和另一方面安全电路的状态之间的差别。在安全电路中非常一般地证实为适合的是，只提供状态“开(an)”和“关(aus)”——对应于运行状态(开)和安全状态(关)。用于转换的指令或关于安全电路能占据哪种状态的信息又以有利的方式由起动器电路提供，所述起动器电路优选在考虑设备状态的情况下或提供或不提供起动电流或起动信号。起动器电路特别优选只在运行状态中提供起动电流或起动信号，然而不在设备的故障状态或安全状态中提供。对其再一次清楚说明：安全电路以所述方式不需要“故障状态”的状态，而是只需要运行状态和安全状态。但在该实施形式中有利的是，起动器电路区分所有三种状态――运行状态、安全状态和故障状态――并且起动器电路如已经说明的那样处理。安全状态和故障状态之间的区别然后在完全简单的情况下，即，起动器电路从安全状态出发在出现相应的条件(例如存在日光时)允许太阳能设备的重新起动或太阳能模块的重新连接并且发送起动信号或起动电流，然而在故障状态中不进行太阳能设备的重新起动或太阳能模块的重新连接并且不发送起动信号或起动电流并且借此在故障状态中太阳能设备基本上保持无电流或无电压，即使太阳能设备原则上可能输出功率。安全电路在该实施形式中只在识别到起动信号或起动电流时释放太阳能设备或太阳能模块用于功率输出的事实导致设备安全的提高并且必要时也可以作为“故障保险”原理来说明。 [0028] 状态存储器可以具有写入锁定，从而一旦故障状态存储在状态存储器中，状态存储器不再可写。换句话说，一旦故障状态的设备状态存储在状态存储器中，则不再可以写入运行状态和安全状态的设备状态。由此确保，一旦测量值曲线例如偶然又占据运行状态的特性，曾经识别到的故障状态不在正常的运行中被覆盖。而是太阳能设备或线路保留在故障运行中，在所述故障运行中太阳能设备或线路切换为无电压，直到状态存储器尤其是通过专业人员重置或删除。 [0029] 按照本发明的光伏设备具有至少一个又相互串联的太阳能模块组成的线路，以用于由太阳能产生电功率。当然也可以有多个线路存在和并联。所述多个太阳能模块分别包括太阳能接线盒(也称为(太阳能)接线箱或汇流箱)，太阳能模块利用所述太阳能接线盒电连接到线路上。 [0030] 太阳能接线盒紧固例如粘上在所属的太阳能模块上、典型地在所属的太阳能模块的背侧上并且包括典型地以接触端子形式的输入侧的正极和负极连接元件，利用所述正极和负极连接元件，所属的太阳能模块的正极或负极的从太阳能模块的表面出来的引导电压的导体带(也称为带)在太阳能接线盒中连接或触点接通。太阳能接线盒用作在线路导线和所属的太阳能模块的引导电压的导体带之间的连接器。太阳能接线盒因此此外具有输出侧的正极和负极连接元件，所述正极和负极连接元件在太阳能接线盒的内部与相应的输入侧的连接元件电连接。线路导线包括连接线缆，所述连接线缆将线路的太阳能模块串联地相互连接并且为此连接到太阳能接线盒的正极和负极连接元件上。按照实施方式，连接线缆在太阳能接线盒内触点接通，或输出侧的正极和负极连接元件构成为插塞连接器并且连接线缆为此具有可配对的插塞连接器，从而连接线缆可以立即插到太阳能接线盒上。因而太阳能模块串联地借助连接到输出侧的正极和负极连接元件上的线路导线连接成线路。线路导线在这里形成由相互串联的太阳能模块和换流器构成的电路。 [0031] 光伏设备此外具有测量装置，所述测量装置用于测量光伏设备、尤其是线路中的第一电特征量的第一测量值曲线。换句话说，借助测量装置测量、尤其是扫描和数字化电特征量。为了测量测量值曲线，测量装置例如具有电压传感器，以用于测量设备电压或线路电压。 [0032] 评价装置设置用于检查第一测量值曲线并且用于借助第一测量值曲线识别设备状态。换句话说，第一测量值曲线例如与在比较存储器中存储的、预先定义的测量值曲线比较，以便由所测量的测量值曲线与预先定义的、存储的一个/多个测量值曲线的比较来识别设备状态。在此设备状态例如可以占据三个预先定义的状态、即运行状态、故障状态和安全状态。 [0033] 测量值曲线的测量值比较或检查的结果是存储在状态存储器中的设备状态。 [0034] 状态存储器可以是闪存器，所述闪存器即使在能量供应失效时也保持存储的设备状态。这在电气故障的情况下给出提高的安全性。但也优选，状态存储器由太阳能设备提供需要的电功率。因此设备状态在该情况下即使在太阳能设备在出现黑暗时正常切断的情况下也继续保持存储。 [0035] 评价装置可以具有微控制器，所述微控制器实施用于确定设备状态的计算操作。例如在测量的、当前的测量值曲线与预先定义的、存储的测量值曲线比较的情况下，也可能实施大量的计算操作，以便确保设备状态安全的识别。 [0036] 优选地，比较存储器配置给微控制器。在比较存储器中可以为运行状态和故障状态、必要时也为安全状态存储预先定义的测量值曲线。微控制器可以然后将所测量的测量值曲线与预先定义的测量值曲线比较并且由此必要时借助计算操作识别设备状态。 [0037] 测量装置可以此外设计用于测量光伏设备、尤其是光伏设备的线路的第二电特征量的第二测量值曲线。例如有利的可以是，同时测量线路电压和线路电流或同时测量设备电压和设备电流。 [0038] 评价装置在该实施形式中此外设计用于同步地检查第一和第二测量值曲线并且用于借助第一和第二测量值曲线的检查结果的结合来识别设备状态。换句话说不仅检查第一测量值曲线而且检查第二测量值曲线并且确定，在两个测量值曲线中是否同时出现确定的有特征性的测量值曲线，如其例如对应于预先定义的、在比较存储器中存储的测量值曲线。通过同时地检查例如线路中的电流和电压，可以使设备状态的识别还更安全，因为当不仅电压曲线而且电流曲线被检查时，可以更好地识别一定的故障情况。因此可能的是，扩展设备的运行状态，将设备运行时间延长超过数年并且因此在同时提高设备安全性的情况下提高设备产量。 [0039] 一旦故障状态存储在状态存储器中，则可以自动激活状态存储器的写保护。换句话说，记录“故障状态”可以自动激活写保护，所述写保护只有通过有效的去除才可以再次删除。 [0040] 例如写保护可以借助手动地操纵激活开关或通过发送起动信号到起动器电路的接口上远程控制地起动起动器电路来重置或删除，从而光伏设备再次准备用于产生电功率。该过程此外优选只可由安装人员实施，例如其方式为导入相应的锁定或安全机制。 [0041] 起动器电路可以连接到线路导线上，所述起动器电路读取包含设备状态的状态存储器并且构成用于，响应于设备状态将起动电流或起动信号而施加到线路导线中。换句话说，起动器电路以起动电流或起动信号的形式将释放信号输出到太阳能模块上。至少一个所述太阳能模块优选配置有安全电路，所述安全电路响应于起动电流或起动信号来释放由太阳能模块产生的太阳能电流通过太阳能接线盒经由线路导线的导出。换句话说，太阳能模块的安全电路识别释放信号并且接着释放太阳能模块，以用于导出太阳能模块的电功率。响应于缺乏施加到线路导线中的起动电流或起动信号，安全电路优选将太阳能模块与光伏设备断开。亦即，安全电路将太阳能模块与线路导线分开，也可以说，所述安全电路使太阳能模块绝缘。因此单个模块电压不再可以累加成线路电压并且阻止可以危险性的高电压。 [0042] 因此在运行状态中，由所属的太阳能模块产生的太阳能电流通过太阳能接线盒经由输出侧的连接元件和线路导线导出到换流器上并且借此导出到电网上。在安全状态或故障状态中，所属的太阳能模块关于连接的线路导线借助安全电路(电压)断开。 [0043] 具有这样的安全电路的太阳能模块在这里也称为“智能的太阳能模块”。理想地，所有或至少几乎所有太阳能模块是智能的太阳能模块，借此线路的所有或几乎所有太阳能模块可以单独断开，这在首次构建光伏设备时、在维修、在修复或故障情况如燃烧时确保安全，因为必要时还只有少量太阳能模块直至没有太阳能模块在这样的情况下将电压施加到线路导线上。甚至可以规定，智能的太阳能模块在遮暗或夜间断开。 [0044] 但现在太阳能模块必须在这样的断开之后也又接通或连接到线路上。为此可以包括连接到线路导线上的起动器电路，其构成用于，将起动电流或起动信号施加到线路导线中。智能的太阳能模块在安全状态中尽管存在断开的太阳能模块还是闭合线路的电路，优选通过短路开关闭合，所述短路开关在安全状态中短接输出侧的正极和负极连接元件。换句话说，在断开的智能的太阳能模块的情况下，借助安全电路电绕过太阳能模块。 [0045] 特别优选地，评价装置作为起动器电路的扩展部来制造。评价装置这时是起动器电路的部分。测量装置也优选是起动器电路的部分。评价装置然后也可以与起动器电路或作为起动器电路的部分共同设置在与太阳能模块分开地连接到线路上的起动盒中。 [0046] 安全电路可以在安全状态或故障状态中由所属的太阳能模块提供电功率，只要所属的太阳能模块可以提供功率、亦即被光照射的话。亦即由此可以确保，安全电路可以从安全状态或故障状态转换到运行状态中。 [0047] 评价装置可以具有电源、尤其是非智能的太阳能模块或电源，以便将电压曲线提高至大于零的最低值。所述电源可以这样设计，使得其总是当电压值或电压曲线下降到最低值之下时提高电压值或电压曲线。在简单的示例中所述电源可以是供电电源，所述供电电源连接到太阳能设备的线路上并且当线路电压下降到30伏特、优选20至40伏特之下时总是提供30伏特的电压。因此由此线路电压提高至最低值。最低值有利的是，由此简化故障情况的识别。例如在现场断路的情况下，线路电压典型地下降到最低电压之下。这必要时也适用于连接的电压源。也就是说，低于最低电压可以在确定的前提下辨识为故障情况。 [0048] 配置给太阳能模块的安全电路可以具有电流传感器，所述电流传感器测量或探测从起动器电路施加到线路导线中的起动电流，以便响应于测量结果将安全电路从安全状态或故障状态自动转换到运行状态中并且反之亦然。 [0049] 安全电路可以此外这样构成，使得安全电路在所属的太阳能模块的遮暗或在普遍黑暗和模块电压与此关联地下降时自动从运行状态切换到安全状态中。评价装置可以此外这样构成，使得所述评价装置在低于换流器的最小运行电压和借此换流器在大面积的遮暗或普遍黑暗时而正常切断时自动从运行状态切换到安全状态中，从而不再将起动电流或起动信号送到太阳能模块上。 [0050] 起动器电路可以具有至少一个第一开关，借助所述第一开关为了起动线路可闭合线路中的电路。换句话说，起动器电路可以起动必要时也包含非智能的太阳能模块的整个线路，亦即与换流器电连接。 [0051] 起动器电路可以具有电源，借助所述电源供给施加到线路导线中的起动电流或起动信号。 [0052] 起动器电路也可以具有包括接口和/或外部的激活开关的控制器。控制器可以响应于接口上的激活信号和/或响应于激活开关的操纵和/或响应于照射传感器的信号和/或响应于时间控制装置来控制起动电流或起动信号施加到线路导线中。 [0053] 控制器可以具有至少一个信号输出端，所述信号输出端用信号表示安全状态、运行状态和/或故障状态。 [0054] 按照本发明，此外构成具有起动器电路的起动盒，以用于连接到光伏设备的线路导线上并且用于响应于存储在状态存储器中的设备状态来将起动电流或起动信号施加到线路导线中，以便引起安全电路从安全状态转换到运行状态或故障状态中并且以便引起将设备状态写入状态存储器中。 [0055] 智能的太阳能模块的安全电路可以构成用于，响应于施加到线路导线中的起动电流或起动信号从安全状态转换到运行状态中，即优选打开优选安放在相应的太阳能接线盒中的短路开关和/或将太阳能模块重新连接到线路导线上，并且借此起动线路或光伏设备。施加的起动电流或起动信号在此在故障状态中并且必要时在安全状态中流过或运行通过串联的线路导线和太阳能接线盒。 [0056] 起动电流在简单的示例中是恒定电流，所述恒定电流由智能的太阳能模块的安全电路测量并且其中安全电路响应于此地从故障状态或安全状态转换到运行状态中。起动电流当然也可以为脉冲，亦即以一个或多个电流脉冲的形式构成。通过电流幅度和/或脉冲形状甚至可以将其他的信息传输到智能的太阳能接线盒上，所述信息影响安全电路的运行特性。起动电流也可以包含较高编码的信息，例如以通过电流脉冲编码的信号，或可以通过线路发生较高的通讯、例如电力线，其方式为，将相应的起动信号调制并且借此将其施加到线路导线上。在此证实为特别有利的是，安全电路在缺乏起动电流或起动信号时转换到安全状态中，从而由此也按“故障保险”原理的意义总是确保最高可能的安全性。换句话说，只当安全电路探测到起动电流或起动信号时，安全电路才以有利的方式释放智能的太阳能模块。 [0057] 以有利的方式，因此本发明不只提供将太阳能模块从线路单独切断的可能性，而是也提供安全地首次连接或重新连接单独切断的智能的太阳能模块的可能性。可以附加地监控其他的与安全或功能相关的参数、例如模块电压、线路电压和/或模块温度并且必要时也相应于此地控制安全电路在安全状态和运行状态之间的转换。 [0058] 换句话说，智能的太阳能模块不仅可以“远程控制”地通过起动器电路激活或解除，而且各个智能的太阳能模块必要时例如在如下情况下也可以自主地激活或解除，即，各个模块被遮暗或具有不涉及整个线路的电气故障。因此线路可以继续输出功率，其方式为，安全电路将单个的损坏的智能的太阳能模块从线路解耦。 [0059] 按照一种实施形式，起动器电路安放在单独连接到线路导线上的起动盒中并且尤其是串联于太阳能模块连接到线路导线上。起动盒优选在换流器附近或在在建筑物内部的家用设备中对于用户可接近地设置，从而就此可以舒适地初始化智能的太阳能接线盒的转换过程。这也使起动器盒的维修和替换变得容易。 [0060] 按照一种简单的实施形式，起动器电路具有关于线路导线串联的开关，所述开关闭合，以便将线路导线的电路在包含起动器电路的情况下闭合并且引起在线路导线的这样闭合的电路和太阳能模块中的起动电流的流过或起动信号的运行。包括太阳能模块和起动器电路的线路导线的由此闭合的电路优选并联于换流器、即在绕行换流器的情况下闭合。换句话说，起动器电路在线路中优选形成换流器的旁路或起动器电路串联于太阳能模块并且并联于换流器地连接到线路导线上。 [0061] 智能的太阳能模块的安全电路优选包括并联于太阳能模块的、在输出侧的正极和负极连接元件之间的短路开关和包括串联地连接到线路中的断开器。在此所述短路开关在安全状态中闭合并且将太阳能接线盒的输出侧的正极和负极连接元件相互短接。断开器在安全状态中打开并且将短路开关至少在一侧与太阳能模块分开。在运行状态中短路开关打开并且断开器闭合并且这样能够实现太阳能模块的光伏产生的功率的无损耗的导出。太阳能模块与短路开关的分开在安全状态中确保，安全电路也在安全状态中由所属的太阳能模块提供电功率，只要有足够的光照射的话。 [0062] 优选太阳能接线盒具有中央的旁路电路、尤其是中央的旁路二极管，所述旁路二极管并联于短路开关连接。中央的旁路电路如通常附加地阻止所属的太阳能模块在遮暗时的损坏。 [0063] 尤其是安全电路具有例如以微控制器形式的电子的控制装置，所述控制装置例如可以安放在相应的太阳能接线盒中，所述太阳能接线盒响应于施加到线路导线中的起动电流或起动信号来控制在安全电路的安全状态和运行状态之间的转换，即尤其是控制断开器和/或短路开关，亦即当安全电路从安全状态切换到运行状态中时，打开短路开关和/或闭合断开器。微控制器为此不只在运行状态中、而且也在安全状态中由所属的太阳能模块提供电功率，以便可以控制切换过程。 [0064] 按照一种实施形式，安全电路具有电流传感器，所述电流传感器测量(在最简单的情况下探测)施加到线路导线中的起动电流。控制装置读取电流传感器，以便响应于测量结果将安全电路从安全状态自动转换到运行状态中，其中尤其是也为此由所属的断开的太阳能模块提供用于运行控制装置的电功率。 [0065] 优选安全电路容纳在太阳能接线盒中。此外安全电路优选这样构成，使得其在所属的太阳能模块遮暗时或在普遍黑暗和模块电压与此关联地下降到预先定义的阈值之下时自动从运行状态切换到安全状态中。优选地，短路开关为此构成为常闭触点并且在静止状态中闭合，和/或断开器构成为常开触点并且在静止状态中打开。借此有利地保证，当例如在出现黑暗时由所属的太阳能模块提供的功率不再足够用于对控制装置供电时，安全电路自动切换到安全状态中。换句话说短路开关处于安全状态中并且断开器处于静止状态中并且必须从相应的静止状态中借助控制装置激活，以便响应于激活将安全电路从静止安全状态转换到运行状态中。因而安全状态是安全电路的静止状态，并且用于从静止安全状态转换到运行状态中，有效的接通过程是必需的。这提高光伏设备的安全性。 [0066] 此外优选地，太阳能接线盒包括至少一个如下装置： [0067] -测量所属的太阳能模块的模块电压的第一电压传感器， [0068] -测量线路电压的第二电压传感器， [0069] -监控所属的太阳能模块的温度的温度传感器， [0070] 其中，控制装置读取第一电压传感器和/或第二电压传感器和/或温度传感器并且相应于此地控制安全电路。尤其是，当一个或多个所述值处于预定的区间边界之外时，安全电路自动切换到安全模式中。例如换流器在正常运行中将电流和电压设置到最大功率的点(也称为“最高功率点”或“MPP”)。当例如由电流传感器和第一和/或第二电压传感器测量的值与此偏离时，则安全电路自动切换到安全状态中。因而电流传感器满足双重功能，其在安全状态中测量或探测施加的起动电流或起动信号并且在运行状态中测量供给到线路中的太阳能电流。 [0071] 按照一种实施形式，线路的所有太阳能模块具有如以上定义的安全电路，亦即是智能的太阳能模块。尤其是在该实施形式中，起动器电路或起动盒具有用于产生起动电流的自身的电源。 [0072] 优选地，短路开关在太阳能接线盒中从太阳能模块的正极和负极看设置在输出侧的正极和负极连接元件之前并且断开器在太阳能接线盒中串联到太阳能模块的正极的引导电压的导体的输入侧的连接元件和输出侧的正极连接元件之间或串联到太阳能模块的负极的引导电压的导体的输入侧的连接元件和输出侧的负极连接元件(或短路开关的所属的端子)之间连接。 [0073] 断开器优选串联于中央的旁路电路，和/或短路开关并联于中央的旁路电路。 [0074] 优选地，太阳能接线盒包括用于太阳能模块上的中间抽头的输入侧的中间连接元件和多个子模块旁路电路、尤其是子模块二极管，以用于补偿所属的太阳能模块的部分遮暗，并且子模块旁路电路从太阳能模块的极看连接在断开器和短路开关之前，从而子模块旁路电路也在安全状态中保持与太阳能模块连接。 [0075] 优选地，起动器电路包括单独的与太阳能模块独立的电源并且施加到线路导线中的起动电流或起动信号由该自身的电源供给。所述电源例如以电源件的形式构成，和/或可以集成在起动盒中或在外部连接到起动盒上。必要时起动器电路的电源可以作为蓄能器装置构成，所述蓄能器装置在正常运行中存储光伏地由线路产生的能量并且在起动模式中以该存储的能量供给起动电流或起动信号。 [0076] 优选地，起动器电路包括至少一个第一开关，借助所述第一开关为了起动线路闭合线路中的并联于换流器的电路，以便引起在线路导线的这样闭合的电路中流动起动电流或运行起动信号并且因此将线路的太阳能接线盒的安全电路从安全状态转换到运行状态中，即起动线路。 [0077] 此外优选地，起动器电路包括至少一个断开器，换流器借助所述断开器从线路断开，以用于起动线路。 [0078] 为了施加起动电流或起动信号到线路导线中，即用于起动线路(起动模式)，打开断开器并且闭合第一开关，以便闭合线路导线的电路。因而在起动模式中，起动器电路相对于(断开的)换流器形成分路，其中用于起动电流或起动信号的电源与太阳能模块形成闭合的电路，以便将起动电流或起动信号通过该电路施加到线路导线中并且借此输送通过太阳能接线盒。因此第一开关在这里也称为并联开关。 [0079] 断开器串联于换流器，以便将其在起动器电路的起动模式中从线路断开。在包括自身的电源的起动器电路的实施形式中，第一开关优选串联于自身的电源和/或断开器并联于自身的电源。 [0080] 在光伏设备的安全电路处于运行状态中的正常运行中，闭合起动器电路的断开器并且打开起动器电路的第一开关或并联开关，借此不影响产生的太阳能功率的供给。换句话说，在光伏设备的正常运行中，相对于换流器由起动器电路形成的并联被打开。 [0081] 此外优选地，起动器电路具有电子的控制器、例如包括电子接口(Interface)和/或外部的激活开关的微控制器并且所述控制器响应于在电子接口上的激活信号和/或响应于激活开关的操纵来控制起动电流或起动信号施加到线路导线上。 [0082] 此外有利的是，控制器具有至少一个信号输出端，所述信号输出端用信号表示安全状态和/或故障状态，例如通过发光二极管显示。控制器当然也可以具有电子接口，所述接口例如将安全状态和/或故障状态传输到中央的计算机上。 [0083] 优选地，至少一个防盗装置、最大功率点跟踪控制装置、电压监控设备、电流监控设备和/或温度监控设备装入到太阳能接线盒中，其从太阳能模块的极看连接到断开器和短路开关之前，并且防盗装置、最大功率点跟踪控制装置、电压监控设备、电流监控设备或温度监控设备也在安全状态中由所属的太阳能模块提供电能。 [0084] 起动器电路因此概括地至少具有如下构件： [0085] -用于测量第一测量值曲线的第一测量装置，尤其是 [0086] --用于测量线路电压的电压传感器和/或 [0087] --用于测量线路功率的装置， [0088] -用于检查第一测量值曲线和用于借助第一测量值曲线识别设备状态的评价装置， [0089] -用于存储设备状态的状态存储器。 [0090] 起动器电路此外优选具有至少一个如下其他的构件： [0091] -用于测量第二测量值曲线的第二测量装置，尤其是 [0092] --用于测量线路电流的电流传感器和/或 [0093] --用于测量线路功率的装置， [0094] --其中，评价装置设计用于检查两个测量装置， [0096] -用于线路中的盗窃识别的装置， [0097] -用于输出相应的值或相应的报告的接口。 [0098] 这些信息同样可以通过控制器的接口例如传输到中央的计算机上。 [0099] 另一种实施形式规定，线路的至少一个太阳能模块不具有上述安全电路，亦即该太阳能模块按上述的意义不是“智能”，从而该太阳能模块不置于安全状态中，而是持久保持连接到线路中。在这里由该非智能的太阳能模块供给的太阳能电压可以用于将起动电流或起动信号施加到线路导线中而作为电源利用，以便引起其他太阳能模块的安全电路从安全状态转换到运行状态中并且以便必要时将电压曲线提高到大于零的最低值。因此必要时也可以省去起动器电路的电源件。即在该情况下，即例如在日出时非智能的太阳能模块将太阳能电流提供到线路导线中，其中智能的太阳能模块还是断开的。利用该太阳能电流可以然后触发断开的智能的太阳能模块，以便从安全状态转换到运行状态中。 [0100] 本发明的主题此外是包括起动器电路的起动盒，所述起动器电路构成用于连接到光伏设备的线路导线上并且用于施加起动电流或起动信号到线路导线中，以便引起安全电路从故障状态或安全状态转换到运行状态中，或从运行状态转换到故障状态或安全状态中。 [0101] 本发明的另一个方面在于一种用于安全地接通串联的太阳能模块的线路的方法。 [0102] 在安全状态中，安全电路关于线路导线单独地无电压地连接太阳能模块。响应于起动电流或起动信号施加到线路导线中，每个所述安全电路将相应所属的太阳能模块连接到线路上，从而这时产生的太阳能功率可以通过线路导出。 [0103] 起动电流或起动信号的施加由连接到线路上的中央的起动盒控制并且更确切地说是响应于如下情况来控制： [0104] -例如通过安装工人在首次装配或维修之后手动地操纵起动盒上的激活开关和/或 [0105] -远程控制地起动起动器电路，其方式为通过将起动信号发送到起动器电路的控制器的电子接口上，例如通过安装工人在首次装配或在维修之后发送和/或[0106] -响应于时间控制装置自动地起动和/或 [0107] -例如每天早晨在日出之后，当光照射足够来将光伏设备的光伏产生的功率供给到电网上时，响应于连接到起动器电路上的照射传感器的评价自动地起动。 [0108] 如以上已经说明的，施加到线路导线中的起动电流或起动信号： [0109] -由起动器电路上的自身的电源供给，例如由内部的或外部的电源件或蓄能器装置供给和/或 [0110] -由包括例如无上述安全电路的太阳能接线盒的线路的太阳能模块(亦即非智能的太阳能模块)供给。 [0111] 用于将起动电流或起动信号施加到线路导线中，以便引起安全电路从安全状态转换到运行状态中，在起动器电路中实施至少一些如下步骤： [0112] -闭合起动盒中的并联开关，以用于闭合具有太阳能模块的线路的电路并且将起动电流或起动信号施加到线路导线中， [0113] -通过第一测量装置测量起动盒中的线路电压， [0114] -将用于施加起动电流或起动信号的电源与线路分开，尤其是通过当线路电压超过预先定义的阈值(预先定义的阈值例如是换流器上的起动电压)时打开起动盒的并联开关， [0115] -闭合用于连接换流器到线路上的断开器，和/或 [0117] 接着借助实施例并且参考附图进一步阐述本发明，其中相同的和类似的元件部分地配设有相同的附图标记并且不同的实施例的特征可以相互组合。 [0118] 图中： [0119] 图1示出典型的太阳能接线盒的透视图； [0120] 图2示出具有智能的太阳能接线盒的太阳能模块在运行状态中的方框电路图； [0121] 图3如图2，但在安全状态中； [0122] 图4示出在具有多个太阳能模块的象征表示的线路中具有自身的电源的起动器电路的方框电路图； [0123] 图5示出在具有多个太阳能模块的象征表示的线路中没有自身的电源的起动器电路的方框电路图； [0124] 图6示出具有多个智能的太阳能模块、换流器和起动盒的光伏设备的线路的概览图； [0125] 图7如图6，具有起动盒的另一种实施形式； [0126] 图8如图7，具有起动盒和部分地带有非智能的太阳能接线盒的太阳能模块的另一种实施形式； [0127] 图9如图6，具有起动盒和带有输入电容器的换流器的另一种实施形式； [0128] 图10a示出在光伏设备的运行状态中用于图4的起动盒的布线的简化的原理方框电路图； [0129] 图10b如图10a，但在起动盒的起动模式中； [0130] 图11示出智能的太阳能模块的控制的流程图； [0131] 图12示出具有状态存储器的起动器电路的控制的流程图； [0132] 图13示出在日落时正常的设备切断的情况下的典型的电压和电流曲线图； [0133] 图14示出在换流器分开时的正常的设备切断的情况下的典型的电压和电流曲线图； [0134] 图15示出在故障情况时的示例性的电压和电流曲线图； [0135] 图16示出在故障情况时的另一种示例性的电压和电流曲线图。 具体实施方式[0136] 图1示出具有用于装配在太阳能模块的背侧上的接线盒壳体14的太阳能接线盒12。介电的接线盒壳体14盖状地构成并且包括环绕的侧壁14a至14d以及盖14e。在接线盒壳体14的在图1中不可见的下侧14f上设置开口，通过所述开口，由太阳能模块出来的导体带进入太阳能接线盒12中，以便在那里触点接通。接线盒壳体14在一个所述侧壁 14a上具有两个线缆导通部16，通过所述线缆导通部，线路导线18引导到太阳能接线盒12中并且在接线盒壳体14的内部例如借助未示出的接触端子连接，以便导出由太阳能模块产生的电功率。边缘14g用于将太阳能接线盒粘在太阳能模块上。对于太阳能接线盒的基本结构构造此外参阅DE 10 2007 037 130A1和DE 10 2007 042 547A1。 [0137] 图2示出太阳能接线盒12的方框电路图，所述太阳能接线盒利用输入侧的正极和负极连接元件22以及在示例中利用两个中间抽头24与太阳能模块30的相应的导体带连接。并联于太阳能电池或太阳能子模块32连接有旁路二极管34，以便可以补偿太阳能模块30的部分遮暗。 [0138] 太阳能接线盒12包括安全电路13，所述安全电路可以将太阳能接线盒12从运行状态或运行模式切换到安全状态或安全模式中并且反之亦然，并且接着对所述安全电路更准确地说明。 [0139] 并联于太阳能模块30的电压传感器36(V1)测量模块电压U1并且通过连接部36a由以微控制器40形式的控制装置读取模块电压。此外并联于太阳能模块30连接有能量供应装置42，所述能量供应装置通过供应导线42a为微控制器40提供能量，借此该微控制器可以控制太阳能接线盒12。串联于太阳能模块30，在太阳能接线盒12中将串联的断开器51(S1)集成在线路20中，所述线路在图2中示出的运行状态中闭合，以便将由太阳能模块 30光伏产生的功率通过线路20导出。输出侧的正极和负极连接元件62可利用太阳能接线盒12中的短路开关52(S2)来短接，其中，短路开关52在运行状态中打开。在正极和负极连接元件62和短路开关52之间的中央的旁路二极管64产生另一个旁路，例如对于短路开关52的故障的情况。 [0140] 输出侧的电压传感器66独立于开关51和52的连接状态测量线路电压(U2)，并且通过连接部66a由微控制器40读取。电流传感器68不仅测量在图2中示出的运行状态的线路电流，而且测量起动电流，或探测在图3中示出的安全状态中的起动信号并且其通过连接装置68a由微控制器40读取。微控制器40读取输入侧的电压传感器36、输出侧的电压传感器66和电流传感器68并且响应于测量值来控制断开器51和短路开关52。 [0141] 图3示出在安全状态中的智能的太阳能接线盒12的方框电路图。在安全状态中，断开器51打开并且短路开关52闭合，从而太阳能模块30一方面与线路20分开并且线路20借助短路开关52短接。也在该安全状态中，能量供应装置42由所属的太阳能模块30提供能量，只要太阳能模块30被照亮的话。能量供应装置42再次为微控制器40供电，从而所述微控制器也在安全状态中保持运行，只要照射足够的话。换句话说，微控制器40也可以在图3中示出的安全状态中读取输入端和/或输出侧的电压传感器36、66和/或尤其是电流传感器68和/或控制开关51和/或52。优选地，断开器51构成为常开触点和/或短路开关52构成为常闭触点，从而在图3中示出的安全状态相应于开关51、52的静止状态。 这具有如下优点，即，最迟当太阳能模块缺少充分的照明而不再为微控制器40提供足够的功率时，“智能的太阳能接线盒”12(是智能的太阳能模块的太阳能接线盒)自动切换到安全状态中。 [0142] 当现在一个线路20的所有太阳能接线盒12处于安全状态中时，这表示，没有光伏产生的电流流过并且不会轻易地离开安全状态，即使当例如太阳升起并且照射充分强烈时。短路开关52的简单的打开和断开器51的闭合可能导致：可能产生接触危险的电压，如果多个太阳能接线盒12同一时间进行这点的话。因此本发明的一个基本问题在于保证，当太阳能模块将光伏产生的电压施加到线路上时，闭合线路20的电路，借此在未闭合的电路中没有所谓的开路电压可能存在于也许打开的触点上。 [0143] 为此现在起动电流或起动信号从外部的起动盒70施加到线路20的电路中而施加到线路中，所述电路也在太阳能接线盒12的安全状态中闭合。 [0144] 参考图4，起动盒70连接到具有太阳能模块30及其智能的太阳能接线盒12的线路20上并且处于在图4中示出的用于光伏设备1的正常运行的状态中。在该示例中，起动盒70在线路的两个导线中(正极和负极导线)――即在两侧双极地――串联到串联连接的太阳能模块30和换流器90之间。为此起动盒70通过两个输入端子72与包括太阳能模块30的太阳能发电机连接，并且起动盒70通过两个输出端子73与换流器连接。电压传感器 74(VP)测量线路电压U3。电流传感器76(A)测量线路上的电流，所述电流可以是在运行状态中光伏产生的太阳能电流或在安全状态或起动模式中的起动电流。照射传感器78测量存在的光。控制器或微控制器80通过连接装置74a、76a、78a与电压传感器74、电流传感器 76或照射传感器78连接并且对其读取，以便不仅监控线路电压，而且监控线路上的电流并且照射并且响应于这些测量值来控制在起动盒70中的起动器电路71。 [0145] 起动器电路在该示例中具有内部的电源82，二极管82a沿对于太阳能电流的通过方向并联于所述电源。微控制器80控制关于具有太阳能模块30的线路20并联于电源82的并且串联于换流器90的断开器54和/或控制关于具有太阳能模块30的线路20并且串联于电源82的第一开关53。电源82在该示例中设置为起动盒70的内部的电源件83a。在光伏设备1的在图4中示出的运行状态中，断开器54闭合并且串联于电源82的第一开关或并联开关53打开，从而示出的起动器电路71在该状态中几乎无损耗并且光伏产生的电流几乎无损耗地通过起动器电路71可以流至换流器90。 [0146] 为了起动线路20或智能的太阳能接线盒12，打开断开器54并且闭合并联开关53。现在由电源82产生的起动电流Is施加到线路20中一预先确定的时间ts。光伏设备 1、也就是说智能的太阳能接线盒12在这里首先还处于安全状态中，从而一方面施加到线路中的起动电流或起动信号可以流过线路并且另一方面在该示例中没有光伏产生的电流流过线路。 [0147] 当响应于此地已激活所有智能的太阳能接线盒12，即从安全状态转换到运行状态中时，则再次打开并联开关53并且再次闭合断开器54，从而现在光伏产生的电流流过线路20并且相应的光伏功率可以供给到电网中。 [0148] 如果起动或起动顺序失败，则其可以自动重复，这同样由微控制器80控制。因为微控制器80利用电压传感器74和电流传感器76监控和评估线路电压和线路电流，可以考虑这些测量值用于计算线路功率并且用于控制切换过程。 [0149] 利用手动的激活开关55(S5)，也可以手动启动在起动盒70上的起动过程，即光伏设备1手动起动并且从安全状态置于运行状态中。通过微控制器80的电子接口84，可以例如利用计算机读取这些信息。微控制器80此外包括信号装置86、88，其例如以发光二极管的形式，所述发光二极管在起动盒70上显示可能的故障状态(“错误/故障”)或安全状态的存在(“释放/断开”)。 [0150] 此外，起动可以通过接口84(“接口”)通过上级的控制装置启动或在其上连接有激活开关55的数字的输入端可以通过上级的控制装置连接。因而换句话说，可以通过接口84给出用于施加起动电流或起动信号的起动命令。 [0151] 在每天的正常运行中，在日出时自动由起动器电路71起动线路，借此保证设备的产量。这可以响应于时间控制装置79通过确定的时刻或通过读取照射传感器78来控制或启动，所述时间控制装置和照射传感器同样被起动器电路71所包括或连接到微控制器80上。 [0152] 在日出之后，一方面智能的太阳能接线盒12的微控制器40由所属的太阳能模块30提供能量，从而这些微控制器也在首先还存在的安全状态中在能量方面能够控制智能的太阳能接线盒，尤其是从安全状态转换到运行状态中。 [0153] 为了起动，现在起动器电路71在已经打开的或通过打开断开器54和通过闭合并联开关53从电源82将起动电流Is施加到线路20中，所述起动电流由在还处于安全状态中的智能的太阳能接线盒12借助电流传感器68探测，并且微控制器40响应于此地控制智能的太阳能接线盒12从安全状态到运行状态中，在该示例中通过闭合断开器51和打开短路开关52进行。以有利的方式这样保证，在智能的太阳能接线盒12中的起动过程的启动只当线路20的电路也闭合时才实现，从而不会产生危险的开路电压。 [0154] 起动器电路71利用测量仪器74和76能够实现测量线路20的电压和电流并且通过接口84输出所述值。功率可以由电压和电流74、76的单值确定并且同样通过接口84提供。此外可以利用电压和电流74、76的单值监控功能并且将结果同样通过接口84提供。此外起动器电路71可选地能够实现对线路20中的电弧的识别(电弧识别装置未示出)并且通过接口84输出这些值。电路71此外能够实现线路20中的盗窃的识别并且通过接口84输出结果。 [0155] 图6示出对于将起动盒70连接到具有多个智能的太阳能接线盒12的线路20上的示例。区别于图4的起动盒70，电源82在外部连接到起动盒70上。在图6中，示出光伏设备1的线路20在运行状态中，在该运行状态中，智能的太阳能接线盒12处于运行状态中并且起动器盒70不活动(inaktiv)地连接，在所述起动器盒中并联开关53(S3)打开并且断开器54(S4)闭合。 [0156] 在该示例中，所有太阳能接线盒12是“智能”的，从而线路20在黑暗中自动地切换为完全无电压或在故障或维修情况下由用户切换为完全无电压。因此对起动器电路71或起动电流和微控制器80的能量供应例如通过连接到供电网络上进行，在该示例中通过作为电源82的外部的电源件83b进行。为了施加起动电流并且借此起动光伏设备1，打开断开器54(S4)并且闭合串联于电源82和线路20的并联开关53(S3)。因为串联于线路20或太阳能模块30的并联开关53(S3)与换流器并联，所述线路20的电路在绕行换流器90的情况下闭合，从而施加的起动电流在安全状态中可以流过线路20和太阳能接线盒12。在智能的太阳能接线盒12中，测量施加的起动电流或探测起动信号并且响应于此地由相应的微控制器40将智能的太阳能接线盒12再次从安全状态转换到示出的运行状态中。 [0157] 智能的太阳能接线盒12在该示例中(象征性示出)监控温度℃、模块电压U1、线路电压U2以及线路的电流I。智能的太阳能接线盒12的控制响应于一个或多个所述测量的值进行。起动盒70同样监控在线路上的电流I、温度℃和/或线路电压U3。 [0158] 图7示出同样仅具有智能的太阳能接线盒12和起动器盒70的轻微改变的实施形式的线路20。代替作为电源82的外部的电源件83b(图6)，起动器盒70在图7中包括(内部的)电容器81(C1)作为电源82。智能的太阳能接线盒12的安全电路13或光伏设备1借助并联开关53(S3)如下起动。 [0159] 当起动盒70的电压U3低于下面的阈值U3u和/或当微控制器80获得起动信号时，闭合并联开关53(S3)并且因此通过智能的太阳能接线盒12闭合线路20的电路并且由此起动智能的太阳能接线盒12的安全电路13并且因此起动光伏设备1。在该起动中，并联开关53(S3)至少闭合到直至电压U3已超过上面的阈值U3o例如200V并且然后再次打开。依此电容81(C1)再次充电并且准备好用于下一次起动，当所述电压U3再次低于下面的阈值U3u和/或微控制器重新获得起动信号时，则再次进行所述下一次起动。此外，图7中的起动盒70如图6中的起动盒70那样以恒定的供电通过外部的电源件83b工作，从而可以参考于此。 [0160] 图5和8示出具有智能的太阳能接线盒12的太阳能模块30以及具有简单的常规的(“非智能的”――没有上述安全电路)太阳能接线盒12a的一个或多个其他的太阳能模块30a的线路20的另一种实施形式，其出于明了性在图8中未示出。换句话说，太阳能模块30a不是单独地接通和切断。非智能的太阳能模块30a的总电压可以保持在接触危险的电压之下。虽然在日出之后，智能的太阳能模块30还从线路20切断，但所述一个或多个非智能的太阳能模块30a不轻易地将电压施加到线路20上。 [0161] 那么一般地在该实施形式中，至少一个太阳能模块30a不包括智能的太阳能接线盒12并且在正常的运行中提供必需的电压，以用于运行起动盒70的微控制器80并且用于为线路20的其余的智能的太阳能接线盒12提供起动电流。因此可以省去起动盒的自身的电源件83a、83b。微控制器80的能量供应装置85在这里通过沿通过方向极化的二极管85a由所述一个或多个非智能的太阳能模块30a的太阳能供电。这节省在购置、安装和维修中的费用。 [0162] 在图5和8中示出的简单的示例中，当智能的太阳能接线盒12处于在图3中示出的安全状态中时，为了起动线路，起动盒70中的串联于具有太阳能模块30、30a的线路20的并联开关53(S3)闭合，从而线路20的电路闭合并且由非智能的太阳能模块30a光伏产生的电流流过线路20并且形成起动电流。因此在这里并联于换流器90的并联开关53也闭合具有太阳能模块30、30a的电路，以便将起动电流或起动信号施加到线路导线中。 [0163] 图9示出线路20的另一种实施形式，其中，换流器90通过脉冲激活。换流器90在直流侧包括大约1mF的输入电容92。换流器90的起动特性这样构造，使得当足够高的线路电压可供使用时，换流器90实施直流电网检查并且随后实施太阳能电网侧的负载检查。为此换流器的阻抗降低到直至通过所述负载相应于太阳能发电机的工作点的电压减少到空载电压之下的值。当现在电流和电压的乘积产生的值处于换流器特定的阈值之上时，线路起动供给的光伏产生的功率的生产。这表示，在起动换流器90时存在高阻抗的基本特性。此外换流器90需要一定的时间例如用于接地测量。 [0164] 按照本发明，当由起动盒70识别出在开关阈值之上的线路电压U3时，则起动盒70将PV电网或线路20的并联连接断开。在换流器90上存在太阳能模块30的总电压，所述总电压足够起动太阳能发电站。如果现在由于换流器90的故障，在线路20上的电流中断，则可以重新实施起动过程。这可以自动由起动盒70的微控制器80或通过外部的控制装置、例如通过接口84或外部的激活开关55(S5)实施，其中，必要时它们与控制中心连接。 [0165] 在该实施形式中流程顺序如下进行： [0166] 1.激活起动盒70，其方式为闭合并联开关53(S3)， [0167] 2.起动电流Ikonstant由电源82(在这里：外部的电源件83b)施加到线路20中，[0168] 3.当达到换流器90上的起动电压时，再次切断起动盒70，其方式为，再次打开并联开关53(S3)， [0169] 4.周期性地打开和闭合起动盒70的断开器54(S4)并且对换流器的电容器92充电，直到充电/放电曲线变平(例如<5V/s)。 [0170] 作为起动电流例如以24V电压供给500mA。当电压U3超过预先确定的阈值、例如大于100V时，则打开并联开关53(S3)。 [0171] 图10a/b示出具有图4中的起动盒70的线路20的简化的方框电路图。图10a示出具有打开的并联开关53和闭合的断开器54的光伏设备1的运行状态。图10b示出在起动模式中的具有起动盒70的光伏设备1，其中并联开关53闭合并且断开器54打开。 [0172] 并联开关53串联于电源82并且起动盒70在并联开关53闭合时在桥接换流器90的情况下形成具有太阳能模块30的电路91。因而起动盒70在并联开关53闭合时形成对于借助断开器54从线路断开的换流器90的暂时的分路(Nebenschluss)。换句话说，起动盒70在起动模式中形成分路电源(图10b)。 [0173] 当并联开关53打开时，通过起动盒70可连接的分路打开并且用于光伏设备1的运行状态的通常的电路在断开器54闭合时通过串联连接的太阳能模块20和换流器90形成(图10a)。 [0175] 图11示出智能的太阳能接线盒12的调节算法的实施例。在“加电(Power-Up)”102之后，在起动步骤104中初始化微控制器40。随后在步骤106中再次保证安全状态，在该安全状态中再次进行用于闭合短路开关52和用于打开断开器51的输入(Eingaben)。接着进行短的延迟。在步骤108中，测量模块电压U1、线路电压U2、在传感器68上的电流和在温度传感器94上的温度。检查步骤110检查：模块电压U1是否超过用于起动的阈值U_Start并且在传感器68上的电流是否超过阈值I_Start和所述温度是否处于确定的阈值T_Max之下。只要不是满足所有三个准则，则智能的太阳能接线盒12保持在安全状态的调节回路111中，所述调节回路由步骤108、110形成。 [0176] 当满足检查步骤110的所述三个准则时，微控制器40闭合断开器51，打开短路开关52并且再次进行一定的延迟。在运行模式步骤114再次利用传感器36、66、68、94测量模块电压U1、线路电压U2、线路电流I和温度T。在检查步骤116中测试，模块电压U1是否处于阈值U_Min之下或线路电流I是否处于阈值I_Min之下或模块温度T是否处于阈值T_Max之上。如果该或关系得出否，则智能的太阳能接线盒12保持在运行状态的调节回路117中。调节回路117由步骤114、116形成。如果在步骤116中所述或关系之一符合，则又接着步骤106，亦即进入安全状态。此外可以在安全状态111和运行状态117中示出错误报告，所述错误报告又触发初始化104。此外可看出，运行状态117和/或安全状态111包括有效的调节回路，在所述调节回路中查询测量值、例如施加的起动电流或起动信号、模块电压U1、线路电压U2和/或温度T，以便响应这些值触发切换过程。 [0177] 图12示出包括测量装置75和评价装置77的起动器电路71的调节算法的实施例。在第一步骤132中，电压从夜晚电压或关机电压升高到电压最低值134。电压最低值134例如由电源82、如电源件83a或83b亦或非智能的太阳能模块30a提供。在电压最低值134由电源件83a、83b提供的情况下，照射传感器78可以提供如下信息，原则上是否有足够的日光对于运行设备可供使用，从而电源件83a、83b并不也在夜间运行。如果为了提供电压最低值134考虑一个或多个非智能的太阳能模块30a，一旦有足够的光照射，则这些太阳能模块自动提供电压。当在起动器电路上存在电压最低值134时，起动器电路以电能供给并且在步骤136中起动运行。测量装置75在步骤138中检测线路20或光伏设备1中的电压作为第一测量值曲线6。借助评价装置77在步骤141中检查第一测量值曲线6并且只要所述第一测量值曲线在决定步骤142中被评价为非临界142a，则在步骤144中从状态存储器60中读取最后存储的设备状态58。当作为设备状态58存储允许设备运行的状态(步骤 146a)、亦即例如运行状态58a或安全状态58b，则起动器电路71在步骤148中以发送起动信号或起动电流开始。太阳能模块30如已经参照图11说明的那样识别到起动信号或起动电流并且将其功率输出到换流器90上。评价装置77现在执行调节回路140直到识别到测量值曲线的临界的变化曲线142b或发生通常的夜晚切断。不仅临界的变化曲线142b而且还有夜晚切断或任何正常的切断导致离开调节回路140。典型地，达到电压最低值也导致离开调节回路140，其中，起动器电路构成用于，在不同的识别的测量值曲线之间区分。这在以下还要准确地阐述。 [0178] 在状态存储器60已经存储了故障状态58c(步骤146c)的情况下或在临界的变化曲线142b导致识别到故障状态58c的情况下，再一次经过调节回路140不是必需的。调节回路140的两个中断变型是可选择的或有利的。一方面可以直接跟着将故障状态58c写入状态存储器149。必要时起动器电路此后结束步骤149a的运行。光伏设备1的重新连接因此不轻易地是可能的或仅以安装人员才是可能的。这也许是希望的，因为在光伏设备1的运行中的安全规定可能要求仅以安装人员来重新连接。该规定的遵守借助所介绍的起动器电路71能够实现。必要时起动器电路另一方面继续保持有效并且在写入状态存储器的步骤149之前或之后返回到调节回路140中。借助检测第一测量值曲线138，必要时外部的、要由操作人员施加到线路导线上的外部的起动脉冲可以在步骤147中由评价装置检测并且作为重新连接信号147被辨识。此后光伏设备1或线路20可以再次开始运行。起动脉冲147的示例在图17中示出。 [0179] 图13在上面的部分示出典型的第一测量值曲线6，如在其可以在利用测量装置75、在本情况下电压传感器74(参考例如图5)测量线路电压或设备电压时被测量。在光伏设备1运转之前，识别到测量值上升132到最低值134上。亦即电压从夜晚电压或关机电压、在该情况下为0伏特升高至电压最低值134、在该情况下为30伏特。因为大多数太阳能模块30是智能的太阳能模块30，线路电压即使在以存在的日照运转时在最低值134的位置上也没有示出其它曲线。虽然在该情况下也许不能观察到从0V到30V的上升，但在线路中存在的电压处于尤其是接触安全的范围内，所述范围远在线路20或光伏设备1的正常的运行电压之下。 [0180] 电压最低值134例如由电源82、如电源件83a或83b亦或非智能的太阳能模块30a提供。在电压最低值134由电源件83a、83b提供的情况下，照射传感器78可以提供如下信息，原则上是否有足够的日光对于运行设备可供使用，从而电源件83a、83b无须在夜间也运行。如果考虑一个或多个非智能的太阳能模块30a用于提供电压最低值134，则一旦足够的光照射，所述太阳能模块自动提供电压。当在起动器电路上存在电压最低值134时，起动器电路提供电能并且开始运行。如之前说明的，检查测量值曲线(步骤141、参考图12)以及读取状态存储器(步骤144)。如果设备的状态正常，则将起动信号输出到太阳能模块30上(步骤148)。接着安全电路13连接太阳能模块30，亦即将所述太阳能模块与相应的线路20电连接，线路电压或设备电压升高到运行电压6a。必要时运行电压6a借助最大功率点跟踪器调节到对于最大的功率输出最有利的电压，由此电压在运行电压6a的范围内可以改变。但运行电压6a在每种情况下显著地与电压最低值相远离，例如运行电压6a处于1000V的范围内。 [0181] 运行电压6a由太阳能模块30维持直到太阳能模块30切断。在太阳能模块30切断时，线路或设备电压再次下降到最低值，所述最低值例如通过电源82提供。典型地，在太阳能模块30切断时，运行电压6a跳跃式地降低(zusammenbrechen)，从而在第一测量值曲线6中形成跳跃位置9。 [0182] 在一种非常简单的情况下，起动器电路71简单地继续输出起动信号直到逐渐低于最低电压，因为电源件83a、83b借助照射传感器78切断或因为所述一个/多个非智能的太阳能模块30a不再提供电压。“非临界的”运行状态58a保持存储在状态存储器中，在第二天光伏设备1可以正常地再次开始运行。 [0183] 然而利用所介绍的起动器电路71也可能的是，检查较复杂的测量值曲线，尤其是也将两个同时测量的测量值曲线相互关联并且由此识别，测量值曲线是否对应于故障情况或通常的曲线、如在日落时的切断。 [0184] 在图13中在下面的部分中示出第二测量值曲线8，所述第二测量值曲线在时间上与第一测量值曲线6同时记录。示出的是典型的运行电流8a的电流曲线。为了记录运行电流8a使用测量装置75、在本情况下为电流传感器76。不设置与最低电压134可相比较的最小电流。有利的是，线路20或光伏设备1中的电流强度(根据是测量线路电流还是设备电流)处于电流阈值之下，例如线路电流强度(或设备电流强度)接近零或小于150毫安(mA)。 [0185] 设备电流在达到电压最低值(步骤134)和在起动器电路的运行开始时(步骤136)保持在阈值之下。当输出起动信号(步骤148)并且太阳能模块30受控制地通过安全电路71开始运行时，明显的电流强度、运行电流8a在线路中才流至换流器90。必要时电流强度通过MPPT向最大值调节。在一天的过程中接近晚上或一般地在出现黑暗时，运行电流 8a逐渐减小直到所述运行电流达到或低于电流阈值。测量值曲线8的逐渐的、亦即缓慢的下降、在数学上更准确地说测量值函数8的小的负斜率可以借助评价装置77解释为对于如下事实的信号，即，存在日落的通常的变化曲线，其中安全电路13逐渐切断分别配置的智能的太阳能模块30。另一方面也可以使用低于电流阈值作为信号。如果运行电压6a和运行电流8a共同被检查(步骤141)，则能够对于第一和第二测量值函数6、8例如定义如下参数，所述参数必须被满足，以便将通常的设备切断识别为“安全”或“非临界”。 [0186] 例如第一测量值函数6的参数可以是函数值在跳跃位置9上“跳跃”了-50％。换句话说，在所述函数的不连续位置9上存在测量值函数6的函数值的量在预先定义的时间间隔10例如5、10或15秒内至少减半。第一测量值函数的另一个参数可以是在跳跃位置9上的绝对值变化，例如运行电压6a在时间间隔10内以最小变化、更准确地说最小下降了 40伏特。第一测量值函数的再另一个参数可以是达到电压最低值134，对于其例如在跳跃位置之后应该保持多于20V。优选地总体上满足所有三个所述参数。 [0187] 与第一测量值函数6的参数同时、亦即在相同的预先定义的时间间隔10中，参数可以由第二测量值函数8满足，借此起动器电路71辨识“正常的切断”。通过同时检测和评价第二测量值函数8，提高评价装置77和因此整个的光伏设备1的识别的安全性。第二测量值函数8的参数可以是，运行电流8a在跳跃位置9之后处于电流阈值之下、亦即例如处于0±5mA的值。 [0188] 评价装置77可以仅借助参数――如其之前示例性地并且不封闭性列举的那样――识别和区分，是否存在通常的设备切断146a或故障情况58c。故障情况的识别率提高并且对于光伏设备1的操作者也重要的是进一步减少故障情况的错误识别，从而光伏设备1也可以具有用于产生电流的更长时间。时间间隔10的长度一方面可以这样选择，使得能够实现测量值曲线6、8的优化的识别，从而避免错误识别。另一方面，时间间隔10长度也可以如在目前的光伏系统中通常的通过标准确定，从而选择在预定的持续时间中的优化的识别。在此直到15秒的范围内的时间间隔10是优选的，因为光伏设备1的功率输出在该持续时间中可查清的短的并且对于商业通用的电连接器和绝缘体来说是可控制的。时间间隔10的缩短提高了对评价装置77安全识别故障的要求。时间间隔10的延长与此相反提高对其余的电构件较长地“经受住”故障情况的要求。 [0189] 必要时，起动器电路71可以将智能的太阳能模块30的在图13中示出的安全识别的切断在状态存储器60中存储为占据安全状态58b，从而起动器电路71在下一次运转、例如在下一个早晨识别前一天的光伏设备13的安全切断。该信息可以也为了进一步的评价目的而例如通过接口84提供。但原则上起动器电路也可以以所述两个状态运行状态58a和故障状态58c实现，以便允许与故障情况的安全分开。 [0190] 图14示出要识别的第一和第二测量值曲线6、8的另一个示例。在所述图的上面的部分中示出时间上的电压曲线。直到达到运行电压6a和借助MPPT对运行电压的调节，变化曲线对应于图13的变化曲线。但现在在时间间隔10例如在5、10或15秒内的开始时可识别第一跳跃位置9a，测量值曲线6在所述第一跳跃位置上跳跃式地升高到例如空载电压。在时间间隔10内，所述绝对值最后以高的量下降到电压最低值134。 [0191] 在图14的下面的部分中示出的第二测量值曲线8再次示出电流曲线，所述电流曲线同与在图13中直到达到运行电流8a示出的电流曲线相像。在光伏设备1的线路20中的电压和电流的示出的变化曲线示例性地示出换流器90与光伏设备1的电网的分开，其中，安全电路13还没有将智能的太阳能模块30切换到安全状态中。在换流器90在第一跳跃位置9a上分开时，太阳能模块30不再处于“受负载”，从而电压首先跳跃式地升高到空载电压。在第二跳跃位置9b上太阳能设备可以最终安全地切断，其方式为太阳能模块30借助安全电路置于安全状态58b中。 [0192] 作为用于识别示出的换流器分开的第一参数辨识在第一测量值曲线6中在第一跳跃位置9a上以大约或至少+10％的电压变化。换句话说，在第一不连续位置9a上在预先定义的时间间隔10内，第一测量值曲线升高了绝对值的至少1/10。在预先定义的时间间隔10、例如10或15秒内，在所述函数的第二跳跃位置9b上存在第一测量值曲线6的函数值的量的至少减半。第一测量值函数的另一个可能的参数是运行电压6a在同一个预先定义的时间间隔10内在跳跃位置9b上绝对值变化40伏特或更多。第一测量值函数6的还另一个可能的参数在图14的实施例中是达到或下降到电压最低值134、例如30伏特或作为绝对值下降到至少20伏特。 [0193] 第二测量值函数8的一个可能的参数是在第一跳跃位置9a上运行电流8a少于150mA的绝对值。换句话说，第二测量值函数8的参数可以是，所测量的运行电流8a处于预先定义的电流阈值之下。在第一跳跃位置9a上，与第一测量值函数6改变同时或大致同时(此外根据使用的测量系统的测量分辨率、例如“采样率”)，第二测量值函数8跳跃到非常小的值、例如简化地跳跃到0±5mA。 [0194] 借助所述参数能够在图14的实施情况下以提高的安全性识别换流器90的切断并且将其与故障情况分开。 [0195] 图15示出第一故障情况的识别。在图15中在上面示出的第一测量值曲线6直到达到运行电压6a对应于图13。在测量值函数6的不连续位置9上在预先定义的时间间隔10、例如10或15秒内存在测量值函数6的函数值的量的至少减半。第一测量值函数的另一个参数是运行电压6a在预先定义的时间间隔10内在跳跃位置9上至少40伏特的高的绝对值变化。第一测量值函数6的再另一个参数是第一测量值函数6的绝对值在预先定义的时间间隔10内下降到电压最低值134之下、亦即尤其是在跳跃位置之后少于20V。 [0196] 在图15中在下面的部分中示出的第二测量值函数8、即再次是电流曲线直到达到运行电流8a都如在图13中一样。在跳跃位置9上在预先定义的时间间隔10内，电流强度下降到电流阈值之下的绝对值、亦即下降到例如0±5mA。 [0197] 在图15的示例中存在故障情况，其中其例如是设备现场中的断路、一般来说短路。在正常情况下由电源82保持在电压最低值134上的电压值下降到电压最低值134之下，这作为短路的参数识别。在状态存储器60中将设备状态设置为故障状态58c。现在，设备保持在切断的、亦即基本上无电压的状态中并且不自给自足地再次进入运行中，因为要首先消除故障情况的原因。因此必要时在出现故障情况并且设置故障状态58c之后，操作人员的介入可能是必需的。操作人员、亦即专家的为了在故障情况之后重新连接设备的介入可以进一步提高设备运行的安全性，因为现在可以由受过训练的人员首先测试设备，然后所述设备再次连接到电网上。也许可能同样需要操作人员在故障情况之后的该干预，从而在这里介绍的带有故障情况辨识的起动器电路71也在这样的可能由标准或法规规定的起动时由受过训练的人员提供需要的措施来阻止光伏设备1的未授权的连接。 [0198] 在图16中示出另一个故障情况。在图的上面的部分中示出的第一测量值曲线6再次直到达到运行电压6a相同于图13。在预先定义的时间间隔10中，测量值函数6的绝对值在第一跳跃位置9a上现在例如升高了绝对值的1/10或更多、尤其是升高到空载电压，在短的时间段上、在该示例中在9秒上保持提高，并且在预先定义的时间间隔10内最终在第二跳跃位置9b上下降了至少一半、同时下降了绝对值的至少40伏特。换句话说，函数值在第二跳跃位置9b上至少减半。同时第二函数关系8(直到达到对应于图13的运行电流8a)在预先定义的时间间隔10内在第一跳跃位置9a处下降到电流阈值之下、亦即例如0±5mA。在图16中示例性地示出的故障情况对应于例如在换流器90之前但在太阳能模块30之后的区域中的断路的情况下可观察到的测量值曲线。但在图16中示出的故障情况也对应于如下情况，即，ESS(电子太阳能开关(Electronic Solar Switch))例如由消防队操纵。这也不是通常的运行，而是要作为故障情况处理。 [0199] 图17示出起动信号或起动脉冲148的示例。在1000ms的时间间隔中，具有至少100mA的高度和大约500ms的持续时间的电流脉冲148给出到线路导线上。该信号例如可以作为在设备的运行状态58a中的起动信号或起动电流持久地施加到引导功率的线路导线中，从而只当存在起动信号或起动电流时，安全电路13才让配置的太阳能模块30放出功率。另一方面在图17中示出的信号也可以用于，将光伏设备1在故障情况之后再次释放至正常的运行，其方式为引起将运行状态58a设置到状态存储器20中。 [0200] 以有利的方式，测量装置可以通过前述的方法简化地如下构造，即，在相比于运行电压6a小的范围内的电压测量就可能足够，例如在1000伏特的范围内的运行电压6a的情况下在0至120伏特或直到130伏特的范围内。对于电压要检测的测量范围优选检测使用的换流器的最小运行电压，其中，所述最小运行电压典型地处于120伏特。故障识别、亦即借此参数的选择在此可以还进一步减小到0至40伏特之间的范围上。同时只需要在小的范围内的电流测量，所述电流测量显著小于运行电流8a，例如为0至50mA。 [0201] 概括地，提出一种发明，其提供在光伏设备1中的故障识别系统，所述故障识别系统借助第一和必要时第二测量值曲线6、8能够检测设备状态并且因此能够将故障情况与设备的运行状态区分。这可以进一步提高设备的产量。 [0202] 对于本领域技术人员可看出，上述实施形式应示例性地理解，并且本发明不局限于这些实施形式，而是可以以多样化的方式变化，而不离开权利要求书的保护范围。此外可看出，无论是在说明书、权利要求、附图中还是另外地公开的特征也单独定义本发明重要的组成部分，即使这些特征与其他特征一起被共同说明。 [0203] 附图标记列表 [0204] 1 光伏设备 [0205] 6 第一测量值曲线 [0206] 6a 运行电压 [0207] 8 第二测量值曲线 [0208] 8a 运行电流 [0209] 9 跳跃位置 [0210] 10 时间间隔 [0211] 12 太阳能接线盒 [0212] 12a 常规的太阳能接线盒 [0213] 13 安全电路 [0214] 14 接线盒壳体 [0215] 14a-d 接线盒壳体的侧壁 [0216] 14e 盖 [0217] 14f 下侧 [0218] 14g 边缘 [0219] 16 线缆导通装置 [0220] 18 线路导线 [0221] 20 线路 [0222] 22 连接元件 [0223] 24 中间抽头 [0224] 30 太阳能模块 [0225] 30a 非智能的太阳能模块 [0226] 32 太阳能子模块 [0227] 34 旁路二极管 [0228] 36 电压传感器 [0229] 36a 连接装置 [0230] 40 微控制器 [0231] 42 能量供应装置 [0232] 42a 供应导线 [0233] 51 断开器 [0234] 52 短路开关 [0235] 53 并联开关 [0236] 54 断开器 [0237] 55 激活开关 [0238] 58 设备状态 [0239] 58a 运行状态 [0240] 58b 安全状态 [0241] 58c 故障状态 [0242] 60 状态存储器 [0243] 62 连接元件 [0244] 66 电压传感器 [0245] 66a 连接装置 [0246] 68 电流传感器 [0247] 68a 连接装置 [0248] 70 起动盒 [0249] 71 起动器电路 [0250] 72 输入侧子 [0251] 73 输出侧子 [0252] 74 电压传感器 [0253] 74a 连接装置 [0254] 75 测量装置 [0255] 76 电流传感器 [0256] 76a 连接装置 [0257] 77 评价装置 [0258] 78 照射传感器 [0259] 78a 连接装置 [0260] 79 时间控制装置 [0261] 80 控制器 [0262] 81 电容 [0263] 82 电源 [0264] 82a 二极管 [0265] 83a 电源件 [0266] 83b 电源件 [0267] 84 接口 [0268] 85 能量供应装置 [0269] 85a 二极管 [0270] 86、88 信号装置 [0271] 90 换流器 [0272] 91 电路 [0273] 92 输入电容 [0274] 102 方法步骤“加电” [0275] 104 方法步骤“起动步骤” [0276] 106 方法步骤 [0277] 108 方法步骤 [0278] 110 方法步骤“检查步骤” [0279] 111 调节回路(安全状态) [0280] 114 运行模式 [0281] 116 方法步骤“检查步骤” [0282] 117 调节回路 [0283] 132 第一方法步骤 [0284] 134 电压最低值 [0285] 136 起动器电路的起动 [0286] 138 测量值检测 [0287] 140 调节回路 [0288] 141 检查步骤 [0289] 142 决定步骤 [0290] 142a 非临界的测量值曲线 [0291] 142b 临界的测量值曲线 [0292] 144 读取状态存储器 [0293] 146a 状态检查良好 [0294] 146c 状态检查不好 [0295] 148 输出起动信号 [0296] 149 写入状态存储器 |
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