[发明专利]一种光伏发电系统直流侧电弧故障综合检测方法与系统

说明书

本发明涉及一种光伏发电系统直流侧电弧故障综合检测方法与系统，包括：在光伏电池阵列外围布置若干电磁波检测天线组，每组天线组包含四架所指方向不同的定向天线；若某区域四角的四组天线组中，内角四架天线所接收到的某特定频率电磁波幅值之和，大于反方向的外角四架天线所接收到的某特定频率电磁波幅值之和，则判定为该四组天线组所围区域内部发生了故障电弧；若某区域四角的四组天线组，都只有同方向或同一侧的天线接收到某特定频率的电磁波信号，则判定为故障电弧发生在该四组天线组所围区域之外。本发明可有效抑制电磁波背景噪声影响，并结合光伏发电系统直流侧高次谐波的选频与去噪电路尽可能准确的判断出电弧故障位置所在范围。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种光伏发电系统直流侧电弧故障综合检测方法与系统。

背景技术

光伏发电系统往往工作在比较恶劣的环境中，容易导致故障发生。而随着光伏产业迅速发展，光伏系统中各类故障所至安全事故的发生频次也呈明显上升趋势，其中由电弧故障引发的电气火灾在光伏发电系统的火灾事件中占有相当大的比例。

正常情况下气体的电气绝缘性能很好，若电极间气体的绝缘特性被破坏并击穿时，两电极之间产生的持续电流现象称为电弧放电现象。这是一种气体放电现象，属于自持放电。

当光伏发电系统电路中的连接点出现接触松动、线路导线断裂或导线绝缘失效，相应的导线断口将会形成一对电极，若电极两端存在一定电压则可能产生电弧。在断口产生初期，两电极间距离很小，此时即使加在两端的电压不大，电场强度也能大到足以击穿空气产生电火花。

直流电弧在电流特性上与交流电弧有很大区别，直流电弧为单极性电弧，没有过零现象，电弧燃烧具有很强的随机性，其灭弧相对困难。适用于交流电弧故障的检测技术不能直接用于直流电弧故障检测。

此外，光伏电池板也不同于普通直流电源，具有独特的伏安特性，一般的直流系统电源通常为恒压源，而在光伏电池一定条件下，其电流输出在一定范围内是恒定的，可以当做恒流源处理；而且其输出电压、电流也会因光照强度和温度等的变化而不同。因此，适用于其他条件下的直流电弧故障检测方法，并不一定能够在光伏系统中奏效。

电弧在燃烧时受电磁力以及周围气压等的作用，其形状和位置是不断变化的，因此，电弧在不同方向的电磁辐射幅值也是持续变化的。电弧作为高温等离子体，电弧燃烧过程中会向周围辐射电磁能量，事实上，电弧等离子体可以视作向四周辐射电磁波的天线，而天线是具有方向性的。

电弧通常分为两种：一种是正常运行操作产生的电弧，这种电弧一般不会造成设备损坏；另一种是故障电弧，其发生的位置不确定且可能引发火灾。电弧的检测应能有效地区分这两种情况。

目前光伏系统直流串联电弧故障检测方法大多是针对电弧电流单一信号源进行检测，若阴极材料出现较高程度的碳化，电弧电流的高频特征将变得不明显，难以准确检测到直流电弧故障；另外，现有的直流电弧故障检测装置易受光伏发电系统的直流输出特性及光伏逆变器产生的电磁干扰等因素影响而产生误动作。

考虑到光伏发电系统的直流输出特性及目前检测技术存在的不足，有必要找到一种更为有效合理的检测方法与系统，以排除外界干扰，提高检测准确率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光伏发电系统直流侧电弧故障综合检测方法与系统，用于准确检测出光伏发电系统直流侧电弧故障，准确的判断出电弧故障所在位置。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种光伏发电系统直流侧电弧故障综合检测方法，包括以下步骤:

(1)在光伏电池阵列外围布置若干电磁波检测天线组，每组天线组包含四架所指方向不同的定向天线；