[实用新型]一种光伏系统直流侧电弧故障检测系统

说明书

本实用新型提供一种光伏系统直流侧电弧故障检测系统，采样电感串连在汇流箱输出到逆变器的线路上，电容串联电流互感器一次侧绕组后并联在采样电感两端，电流互感器的二次侧绕组采集直流侧电弧的特征交流信号后输送给滤波放大电路，经过滤波放大电路的放大处理后的电流信号输送给数字信号处理器，进行直流故障电弧判断，输出判断结果经过无线通讯器传输到电气控制器。采集光伏系统直流侧交流电流信号，提取出频域的信号特征，对上述信号进行预判断，经过模式识别判断直流故障电弧并发送警报信息使连接的相应脱扣装置启动，断开汇流支路和交流电网的连接，使故障电路处于断电状态，达到了保障光伏发电系统安全运行，避免并网对电网造成损害的目的。

技术领域

本实用新型涉及一种光伏直流故障电弧检测技术，具体涉及一种光伏系统直流侧电弧故障检测系统。

背景技术

光伏发电系统作为一种绿色环保的新能源产品，近年来在全世界范围内得到了快速的发展和广泛的应用。随着由大量太阳能板构成的大型“太阳能场”不断向越来越多的更小型住宅和商业安装的演变，越来越需要建立安全措施以避免发生与高电压相关的灾难性事件，这些事件通常是由故障电弧导致的。当线路或电气接头出现故障时，高电压直流线路可能会产生电弧，这些电弧可使装置带电，可能会使接触装置的人触电，甚至是引发火灾造成大范围财产损失。

目前用于光伏系统的检测直流故障电弧的方法主要可以分为以下三种：

基于电弧物理特性的检测方法：主要有视觉、热变化等物理方法，视觉和热变化的方法是通过俯视角度观察光伏阵列和观察探测器颜色的变化来检测电弧。由于该方法需要使用热成像仪或其他阵列前端的设备，在实际应用中需安装在故障电弧的发生点附近，且成本较高，不适合大面积推广使用。

基于电弧数学模型的检测方法：目前的电弧模型主要分为两类，一类是物理数学模型，该类模型考虑了湍流、非平衡热力学效应、辐射等实际因素的影响，导致系统求解条件复杂，建立模型后需要耗费较长时间来求解，因此，在实际工程中难以得到广泛地应用。另一类是黑盒模型，只考虑模型中电弧与外部相关参数所存在的关系，通过合理的简化与科学抽象的途径，便能简单直接地反映出电弧与实际电路拓扑和工作条件的关系，在实际分析中占主要地位。

基于电压、电流信号时频域特性的检测方法：根据线路产生电弧时的电流、电压变化来检测电弧。由于直流串行电弧故障电流波形一般情况下幅值小于正常工作时的电流幅值；某个时段波形会变陡峭，即在某时刻di/dt变化过大；而且电弧故障的电压、电流波形中存在高频噪声分量；故障电弧产生后有一个瞬间压降等的电弧故障特点，如果电弧检测电路检测到回路中的电流电压满足以上全部或者一定数量的特征，则认为回路发生了电弧故障。基于电流电压波形变化的检测方法简单，且检测位置受限制较小，只需要在逆变器上安装一个电弧检测装置就可以精确地检测到故障电弧，成为目前的主流方法。但是这种方法也存在很大的不足，由于光伏系统受光照和温度变化的影响，输出电流和电压的幅值不稳定，容易造成检测器的误判。

实用新型内容

本实用新型是针对上述问题而进行的，目的在于提供一种光伏系统直流侧电弧故障检测系统。

为解决上述问题，本实用新型采用了如下技术方案：

一种光伏系统直流侧电弧故障检测系统，用于检测包括光伏阵列、汇流箱以及逆变器的向交流电网输电的光伏系统的直流侧是否发生电弧故障并依此控制光伏系统供电的通断，其特征在于，包括：信号采集电路，连接在光伏系统的直流侧，对经过汇流箱后的直流电流中的交流分量信号进行采集并处理，得到处理后的电流信号，然后输送给控制电路；以及控制电路，其输入端与信号采集电路连接，输出端与光伏系统连接，可以根据处理后的电流信号判断是否发生电弧故障，从而控制光伏系统供电的通断。