一种接地故障电流检测保护方法及装置制造方法及图纸

本申请提出一种接地故障电流检测保护方法及装置，包括：检测漏电电流，并对所述漏电电流进行采样，获得采样信号；对获得的采样信号进行正交相量处理，获得正交信号；将所述采样信号作为第一分量，将所述正交信号作为第二分量，对所述第一分量和第二分量进行坐标转换，获得两相旋转直角坐标系的直流分量；分析所述采样信号和两相旋转直角坐标系的直流分量的信息，确定所述接地故障电流。可准确侦测分解接地故障电流，消除误判，达到精准测量、快速保护以及消除误保护的目的，提高光伏发电系统效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光伏逆变器发电系统，具体涉及一种接地故障电流检测保护方法及装置。
技术介绍
近年来光伏发电的应用越来越广泛，在绿色清洁能源中的比重越来越大。这是环保观念越来越深入人心的体现，也是可持续发展的重要组成措施。对于光伏发电系统的核心部件光伏逆变器而言，接地故障电流漏电保护器(GFCI，GroundFaultCircuitInterrupter)是非常重要的安全保护器件。VDE0126安规对光伏逆变器GFC的保护阈值以及跳脱时间设定参见表1：表1以三相光伏逆变器(参见图1)为例，GFCI检测的接地故障电流(GFC，GroundFaultCircuit)的本质为共模电流，其产生原因是光伏系统和大地之间存在寄生电容，当寄生电容、光伏系统、电网三者之间形成回路时，共模电压将在寄生电容上产生共模电流。在无变压器型光伏系统中，回路阻抗相对较小，共模电压将在光伏系统和大地之间的寄生电容上形成较大的共模电流。普通的GFCI检测保护判据如下：1.使用由GFCI传递到AD(Analog/Digital，模拟/数字信号转换器)的信号量求算数平均值作为Leakagecurrent(漏电电流)类型的检测保护判据。2.使用由GFCI传递到AD的信号量求算数平均值与GFC基准值求平方差作为Residualcurrent(剩余电流)类型的检测保护判据。光伏发电应用现场气象条件以及环境条件的变化复杂，PV(Photovoltaic，光伏)输入对大地存在意外阻抗，所以传送到AD的GFC不仅仅是包含阻性电流的变化。因此直接以普通方法作为GFC突变判断条件，容易出现检测到GFC突变过大而保护的现象。分析此时光伏系统的实际漏电流突变，其实并没有达到保护阀值。普通检测方法不能完全真实反映实际的漏电流的变化，所以会出现GFCI误动作的现象。若在极端条件下不能真实检测实际漏电流，则将不能有效保障安全。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种接地故障电流检测保护方法及装置，能够精准检测GFC。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案如下：本专利技术提供一种接地故障电流检测保护方法，在每个检测周期所述方法包括：检测漏电电流，并对所述漏电电流进行采样，获得采样信号；对获得的采样信号进行正交相量处理，获得正交信号；将所述采样信号作为第一分量，将所述正交信号作为第二分量，对所述第一分量和第二分量进行坐标转换，获得两相旋转直角坐标系的直流分量；分析所述采样信号和两相旋转直角坐标系的直流分量的信息，确定所述接地故障电流。可选地，所述方法之后还包括：根据所述采样信号和两相旋转直角坐标系的直流分量确定所述漏电电流类型的检测电流是否超出第一保护阈值和/或剩余电流类型的检测电流与基准值的偏差是否超出第二保护阈值。可选地，所述方法之后还包括：当所述漏电电流类型的检测电流超出第一保护阈值和/或剩余电流类型的检测电流与基准值的偏差超出第二保护阈值，断开光伏逆变器与电网之间的连接。可选地，分析所述采样信号和两相旋转直角坐标系的直流分量的信息，确定所述接地故障电流包括：对所述检测周期内的所述采样信号进行平均值计算，将获得的平均值作为直流共模电压导致的直流分量Idc；对所述两相旋转直角坐标系的直流分量进行补偿获得阻性交流电流有效值Ir和容性交流电流有效值Ic。可选地，对获得的采样信号进行正交相量处理，获得正交信号包括：将所述采样信号移相90°获得正交信号；或者，将所述采样信号延迟1/4周期获得正交信号。可选地，对所述两相旋转直角坐标系的直流分量进行补偿获得阻性交流电流有效值Ir和容性交流电流有效值Ic包括：依据预设的相位偏差值对所述两相旋转直角坐标系的直流分量进行修正处理，获得阻性交流电流有效值Ir和容性交流电流有效值Ic。本专利技术还提供一种接地故障电流检测保护装置，包括：模拟数字AD检测模块，设置为检测漏电电流，并对所述漏电电流进行采样，获得采样信号；正交相量处理模块，设置为对获得的采样信号进行正交相量处理，获得正交信号；坐标变换模块，设置为将所述采样信号作为第一分量，将所述正交信号作为第二分量，对所述第一分量和第二分量进行坐标转换，获得两相旋转直角坐标系的直流分量；分析模块，设置为分析所述采样信号和两相旋转直角坐标系的直流分量的信息，确定所述接地故障电流。可选地，所述的装置还包括：比较模块，设置为根据所述采样信号和两相旋转直角坐标系的直流分量确定所述漏电电流类型的检测电流是否超出第一保护阈值和/或剩余电流类型的检测电流与基准值的偏差是否超出第二保护阈值。可选地，所述的装置还包括：继电模块，设置为当所述漏电电流类型的检测电流超出第一保护阈值和/或剩余电流类型的检测电流超出第二保护阈值，断开光伏逆变器与电网之间的连接。可选地，分析模块包括：平均值单元，设置为对所述检测周期内的所述采样信号进行平均值计算，将获得的平均值作为直流共模电压导致的直流分量Idc；分量补偿单元，设置为对所述两相旋转直角坐标系的直流分量进行补偿获得阻性交流电流有效值Ir和容性交流电流有效值Ic。可选地，正交相量处理模块包括：滤波单元，设置为将所述采样信号移相90°获得正交信号；或者，存储记录单元，设置为将所述采样信号延迟1/4周期获得正交信号。可选地，分量补偿单元设置为：依据预设的相位偏差值对所述两相旋转直角坐标系的直流分量进行修正处理，获得阻性交流电流有效值Ir和容性交流电流有效值Ic。本专利技术和现有技术相比，具有如下有益效果：本专利技术通过对GFCI的信号进行采样，对信号处理，分解出GFC信号的各分量；依据对GFC信号各分量的分析结果，决定是否进行GFCI保护。本专利技术主要应用于光伏逆变器的GFCI检测，其他设备上的应用也可参照本专利技术实施。本专利技术不额外增加元件，能够精准检测、分析、处理GFC，真实反映GFC的变化，实现GFCI功能，可准确侦测分解接地故障电流，消除误判，达到精准测量、快速保护以及消除误保护的目的，提高光伏发电系统效益。附图说明图1是本专利技术的三相光伏逆变系统对地回路电路图；图2是本专利技术实施例的SVPWM调制方式下共模电压波形图；图3是本专利技术实施例PV对地无意外阻抗时共模电流采样波形图；图4是本专利技术实施例PV对地有意外阻抗时共模电流采样波形图；图5是本专利技术实施例的接地故障电流检测保护方法的流程图；图6是本专利技术实施例的接地故障电流检测保护装置的结构示意图；图7是本专利技术实施例1GFCI检测保护过程示意图；图8是本专利技术实施例1GFC检测保护过程示意图。具体实施方式为使本专利技术的专利技术目的、技术方案和有益效果更加清楚明了，下面结合附图对本专利技术的实施例进行说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例和实施例中的特征可以相互任意组合。如图1所示，三相光伏逆变系统中PV+表示PV面板输入的正极，PV-表示PV面板输入的负极。C指系统的Y电容(安规电容在电容器失效后，不会导致电击，不危及人身安全，Y电容是跨于L-G(火线-地线)/N-G(零线-地线)之间的电容器，基于漏电流的限制，Y电容值不能太大，一般X电容是uF级，Y电容是nF级，Y电容抑制共模干扰)；CPV表示太阳能PV面板对地的等效电容，其大小与PV面板的面积有关。如果该光伏逆变系统使用SVPWM(SpaceVect本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接地故障电流检测保护方法，其特征在于，在每个检测周期所述方法包括：检测漏电电流，并对所述漏电电流进行采样，获得采样信号；对获得的采样信号进行正交相量处理，获得正交信号；将所述采样信号作为第一分量，将所述正交信号作为第二分量，对所述第一分量和第二分量进行坐标转换，获得两相旋转直角坐标系的直流分量；分析所述采样信号和两相旋转直角坐标系的直流分量的信息，确定所述接地故障电流。

【技术特征摘要】
1.一种接地故障电流检测保护方法，其特征在于，在每个检测周期所述方法包括：检测漏电电流，并对所述漏电电流进行采样，获得采样信号；对获得的采样信号进行正交相量处理，获得正交信号；将所述采样信号作为第一分量，将所述正交信号作为第二分量，对所述第一分量和第二分量进行坐标转换，获得两相旋转直角坐标系的直流分量；分析所述采样信号和两相旋转直角坐标系的直流分量的信息，确定所述接地故障电流。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法之后还包括：根据所述采样信号和两相旋转直角坐标系的直流分量确定所述漏电电流类型的检测电流是否超出第一保护阈值和/或剩余电流类型的检测电流与基准值的偏差是否超出第二保护阈值。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述方法之后还包括：当所述漏电电流类型的检测电流超出第一保护阈值和/或剩余电流类型的检测电流与基准值的偏差超出第二保护阈值，断开光伏逆变器与电网之间的连接。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：分析所述采样信号和两相旋转直角坐标系的直流分量的信息，确定所述接地故障电流包括：对所述检测周期内的所述采样信号进行平均值计算，将获得的平均值作为直流共模电压导致的直流分量Idc；对所述两相旋转直角坐标系的直流分量进行补偿获得阻性交流电流有效值Ir和容性交流电流有效值Ic。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：对获得的采样信号进行正交相量处理，获得正交信号包括：将所述采样信号移相90°获得正交信号；或者，将所述采样信号延迟1/4周期获得正交信号。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，对所述两相旋转直角坐标系的直流分量进行补偿获得阻性交流电流有效值Ir和容性交流电流有效值Ic包括：依据预设的相位偏差值对所述两相旋转直角坐标系的直流分量进行修正处理，获得阻性交流电流有效值Ir和容性交流...

【专利技术属性】
技术研发人员：王进城，舒成维，袁帅，廖小俊，徐力，李白龙，
申请(专利权)人：艾思玛新能源技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31