[发明专利]汇流箱直流串联故障电弧的检测装置及其方法

说明书

本申请公开了一种汇流箱直流串联故障电弧的检测装置及其方法，涉及直流串联故障电弧检测技术领域，包括多个光伏组串的电流检测模块、电压检测模块、温度检测模块、信号处理通信主控模块以及紫外线检测模块；多个所述电流检测模块分别安装在汇流箱电流检测柱的相应引导孔出线端，并与所述信号处理通信主控模块连接；所述电压检测模块用于与汇流箱连接的断路器的输入端并联连接，采集断路器输入端的电压值；所述温度检测模块用于固定在所述汇流箱的壳体上，采集汇流箱的工作温度；所述紫外线检测模块用于安装在汇流箱的断路器输入端，采集断路器输入端的紫外线信息。本申请具有就电弧的时频域特性、采用时域和小波分析技术，检测故障电弧的效果。

技术领域

本申请涉及直流串联故障电弧检测技术领域，特别涉及一种汇流箱直流串联故障电弧的检测装置及其方法。

背景技术

光伏发电被认为本质安全，而在事实上是人们认识上的一个盲区。随着光伏系统在规模数量维度上的扩大、投运时间维度上的延伸，致使电缆线路风化破损、电子器件老化损坏以及连接装置接触不良，使得原本小概率的故障电弧越来越频繁地发生。

电弧是电流通过绝缘介质产生的一种气体放电现象。鉴于光伏直流故障电弧的危害性，在2014年，美国实施电气法规(NEC)690.12，同年推出UL1699B。在2015年，中国实施《电气火灾监控系统(第4部分：故障电弧探测装置)》。改进光伏组件阻燃性是应对光伏火灾的治本之策，然而光伏组件EVA胶膜的阻燃性始终未取得决定性突破。

故障电弧的研究方向涵盖电弧时频域特性、谱特性、混沌特性；分析内容涉及电弧放电时电路的电压/流，以及电弧放电时伴随的声、光和电磁福射；分析技术包括时频分析、小波分析、神经网络和马氏距离分析。目前，主流的研发路线为：分析内容选电流、定位时频域特性、使用时频和/或小波分析技术。本文沿袭业界主流的研发路线，根据“直流故障电弧光80％以上是紫外光”的事实；研究方向定位时频域特性，分析内容选择电流和紫外光，分析技术采用时域结合小波。检测故障电弧的难点是阈值：低阈值误判与高阈值漏判；借助BP神经网络或支持向量机定阈值，理论丰满现实骨感。电弧检测器厂家推荐的阈值往往过于保守--注重电弧火灾，忽视出力损失，进而有失偏颇！

有效的故障电弧检测不仅要实时发现电弧，更应检测出故障电弧的先兆，防患于未然；如果再电弧稳定时切断电路则已然太迟。因此，要在电弧不稳定阶段检测出故障征兆，避免酿成严重后果；换言之，需关注光伏系统的非自持放电、非自持向自持放电的过渡以及自持放电。运维理念经历了事后维修、定期检修和状态维护的演变；借鉴状态维护的运维理念，设计故障的低中高三阈值：检测统计低阈值故障电弧，指导运维巡检的时间分配；检测统计中阈值故障电弧，分配运维检修的任务清单并预警；检测统计高阈值故障电弧，自动切断电路灭弧并报警；故障电弧的状态运维，兼顾电弧火灾和光伏出力两方诉求。

公告号为CN102684152B的中国专利公开了一种光伏汇流专用故障电弧探测灭弧装置，该装置包括对电弧光谱具有较大衰减特性的第一复眼透镜及具备广谱透光特性的第二复眼透镜，由第一复眼透镜及第二复眼透镜分别将第一光敏管组及第二光敏管组罩住，第一光敏管组仅输出散射日光的光电信号，第二光敏管组则输出散射日光及电弧光的光电信号，第一光敏管组及第二光敏管组的输出端连接信号拓扑处理模块，由信号拓扑处理模块输出放大后的电弧光的光电信号，该光电信号即为故障电弧探测信号。

公告号为CN102854426B的中国专利公开了一种基于实时测量多频段频率分量占比判断直流电弧故障的方法。

公告号为CN103245897B的中国专利公开了一种应用多重判据的光伏系统直流故障电弧的检测方法。