[发明专利]DC电弧检测和光伏电站分析系统

说明书

本公开涉及DC电弧检测和光伏电站分析系统。电弧检测方法包括：对于信号的当前帧的多个区间中的每一个，对电力系统中是否存在电弧故障进行分类；如果区间的幅度谱符合第一标准，则将区间标记为候选区间；确定当前帧中的候选区间数；如果候选区间的数量超过最小簇大小，则将候选区间的数量标记为候选簇区间；对于所述候选簇区间中的每个，确定所述候选簇区间是否也是第一信号的前一帧的候选簇区间，并且如果是，则将所述当前帧识别为候选帧并递增候选帧计数；和如果所述候选帧计数超过候选帧计数阈值，则确定所述电力系统中存在电弧故障。

技术领域

本公开一般涉及光伏(“PV”)发电系统领域，更具体地，涉及用于PV逆变器的DC电弧检测和工厂剖析的技术。

背景技术

电力系统无处不在。电力系统的示例包括工业发电厂、太阳能发电场、风电场、住宅太阳能电力系统和电动汽车。通常，电力系统供应、传输和消耗电力。电源通常通过电缆传输；在某些情况下，电缆可能会断开，导体之间留有一个小气隙。取决于气隙周围的环境，在两个导体之间可能形成电弧，如果电力系统的故障部分没有及时关闭，则可能是危险的。特别是当涉及高压电源时，电击或火灾的风险很高。出于这个原因，许多电力系统配备有用于检测电弧故障的电弧检测器，其可以用于触发可以机械地断开电源的电弧故障电路中断器。例如，太阳能行业已经开发出PV电弧故障电路保护标准就不足为奇了。

发明内容

公开一种耐受电力系统逆变器噪声的电弧检测方法，包括：通过模数转换器对第一电源线上的第一信号进行采样，从而以第一采样频率产生多个第一数字样本；使用梳状滤波器对所述多个数字样本进行滤波，以从所述第一数字样本中去除逆变器的切换噪声频率；使用快速傅立叶变换(“FFT”)模块，例如，将第一数字样本的第一窗口变换为第一频域表示；和通过电弧检测器对所述电力系统中是否存在电弧故障进行分类。分类还包括：对于包括第一信号的当前帧的多个区间中的每一个区间，如果所述区间的幅度谱落入第一频率范围并且超过参考幅度谱，则将所述区间标记为候选区间；确定所述当前帧中的候选区间数，其中所述帧中的候选区间数包括簇大小；如果所述簇大小超过最小簇大小，则将所述候选区间的数量标记为候选簇区间；对于所述候选簇区间中的每个，确定所述候选簇区间是否也是第一信号的前一帧的候选簇区间，并且如果是，则将所述当前帧识别为候选帧并递增候选帧计数；和如果所述候选帧计数超过候选帧计数阈值，则确定所述电力系统中存在电弧故障。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其特征和优点，结合附图参考以下描述，其中相同的附图标记表示相同的部分，其中：

图1是PV系统的简化示意图，示出了根据本文描述的实施例的串联电弧的示例性出现。

图2是PV系统的简化示意图，示出了根据本文描述的实施例的并联电弧的示例性出现。

图3是示例性DC电流谱的三维表示，其中根据本文描述的实施例的特征发生电弧。

图4是根据本文描述的实施例的特征的DC电流中的噪声的二维表示。

图5A-5C是根据本文描述的实施例的特征的电弧检测和工厂剖析系统的简化框图。

图6A是根据本公开的一些实施例的示例性电力系统的简化框图，其示出了一串光伏面板上的瞬态噪声源。

图6B是根据本公开的一些实施例的示例性电力系统的简化框图，其示出了多串光伏面板上的全局噪声源。

图7是说明根据本文所述实施例的特征，可由图5A-5C的电弧检测和工厂剖析系统实现的电弧检测决策逻辑的流程图。

图8是说明用于识别与图7的电弧检测判定逻辑有关的候选偏差的逻辑的流程图。

图9是说明用于识别与图7的电弧检测判定逻辑有关的候选簇的逻辑的流程图。

图10是说明用于识别与图7的电弧检测判定逻辑有关的帧状态的逻辑的流程图。