[实用新型]一种汇流箱保护装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光伏发电领域，具体涉及一种汇流箱保护装置。

背景技术

汇流箱是一种应用在光伏发电系统的电气设备，其负责将光伏组件产生的直流电，经过其一次汇流后，传送到光伏逆变器。为了保证发电的可靠性、安全性，汇流箱配有防雷、过电流和过负荷等保护。但是，与汇流箱连接的光伏电缆出现故障率最高的是单极接地故障(正极接地或负极接地)，此类故障引发非故障极的电压升高，汇流箱内部的器件在高压的情况下被击穿，从而引发火灾。由于传统汇流箱的电流检测精度仅为3％～5％，无法精确检测到组串支路，而且电流的大小受周围光照和环境温度影响比较大。因此这是汇流箱设计中的一类缺陷。

本发明人曾就此问题申请过专利文件，申请号为“CN201521132948.9”、专利号为“CN205509468U”，名为汇流箱保护装置的实用新型。该实用新型提出了采集单元、逻辑单元及执行单元的结构，逻辑单元与采集单元电连接从而接收从采集单元传来的电压信号，然后将该电信号与比较电压进行比较，当该电压信号与比较电压的差的绝对值大于或等于设定值时逻辑单元向执行单元发送指令；以及执行单元与逻辑单元电连接并根据从逻辑单元传来的指令控制断路器分闸。该发明解决了短路检测保护问题。但是，原有专利提及的汇流箱是通过继电器控制接触器通断来实现直流断路器合分闸功能。它的机械动作频繁，故障率高，使用寿命短。在光伏应用过程中，汇流箱通常采用16进1和 10进1两种形式。由于每汇流箱分别串接16或10支路的光伏组件，因此，汇流箱保护有多支路同时检测的要求。传统汇流箱的光伏支路采用熔丝相当于增加了直流节点，由于昼夜温差的影响，加速熔丝的热疲劳效应，当熔丝节点接触不良时，其熔断时间变长。在这种“将断未断”的情况下，会破坏线缆和熔丝盒的绝缘，最终引发着火事故。汇流箱内部螺栓松动，与其情况类似。

当直流电缆发生接地故障时，正常电缆上流经的电流会经过光伏逆变器直流柜上母线出汇流后“反灌”到故障电缆。故障电缆上连接光伏逆变器的断路器由于电流过大而跳闸。但是，汇流箱中断路器的电流并没有增大，此时，汇流箱设备出现接地极电压低，非接地极电压抬高。这是光伏发电系统本身存在的一种隐患，应予以考虑可以采取措施加以控制。鉴于上述的缺陷，本发明人积极研究创新，提出一种适应于光伏发电系统的汇流箱保护装置，能够有效地防止故障进一步扩大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够多线、多点保护的汇流箱保护装置，有效排查、检测、控制汇流箱可能出现的各种电路问题。

为了达到上述目的，提供一种汇流箱保护装置，所述汇流箱包括光伏电缆、直流电缆和断路器，所述汇流箱保护装置包括采集单元、逻辑单元以及执行单元；和

所述采集单元采集直流电缆的电压信号及至少一条光伏电缆支路上的电压信号；和

所述的逻辑单元包括至少两个并联的比较模块，比较模块与所述采集单元电连接，其中一个比较模块接收所述直流电缆上的电压信号，其他比较模块接收所述光伏电缆支路的电压信号，比较模块均包括乘法比较器组件和二极管，乘法比较器组件接入电压信号以及比较电压，输出端串联二极管，各二极管的输出端接入执行单元，任一比较模块的电压信号与比较电压差的绝对值大于或等于设定值时向所述执行单元发送断路器跳闸指令；和

所述执行单元与所述逻辑单元电连接并根据所述逻辑单元传来的指令控制所述断路器分闸。

所述的乘法比较器组件由两个并联的乘法器及比较器组成，所述的一个乘法器接入电压信号，另一个乘法器接入比较电压，两个乘法器的输出端与比较器的输入端连接。

本实用新型中对针对逻辑单元进行改进，主要对比较模块进行并联，即模块的输入端分别接入采集的电压，但输出端合流。采集单元采集多个电压值，这个电压值包括直流电缆上的电压信号和光伏电缆上的电压信号，其中一个比较模块接入直流电缆上的电压信号，其余比较模块接入光伏电缆上的电压信号进行逻辑判断，当任一比较模块的电压信号与比较电压的差的绝对值大于或等于设定值时，说明电缆发生短路故障，向执行单元发送指令从而控制断路器。

可认为，至少有一个用于直流电缆监控的比较模块和一个用于光伏电缆监控的比较模块，在本实用新型中，实际上可以是多个用于光伏电缆监控的比较模块，其连接形式仍然是并联，这样是可实现多路线的监控。

优选的，还包括导引线；所述采集单元还采集光伏逆变器侧的电压信号；和