一种光伏系统接地故障检测方法技术方案

本发明专利技术提供了一种光伏系统接地故障检测方法，包括以下步骤：连接SSTDR检测装置与光伏系统后，创建无接地故障下的基准值Cb；获取无接地故障下的光伏系统误差参考值Nref;对光伏系统不断扫描，计算光伏系统偏离值S；根据光伏系统偏离值S与预设阈值数值大小判断是否发生接地故障，若存在故障则发出警报。本发明专利技术不需要额外传感器测量光伏系统中电压、电流、辐照度、温度等参数。根据光伏系统接地故障时阻抗值的变化，通过对入射信号和反射信号的互相关值进行数值分析处理，实现光伏系统接地故障检测。

A method of grounding fault detection for photovoltaic system

The present invention provides a method for detecting the grounding fault of the photovoltaic system, including following steps: after connecting the SSTDR detection device and the photovoltaic system, the reference value Cb under the ground fault is created; the reference value of the PV system error under the grounding fault Nref is obtained; the PV system is continuously scanned and the deviation value of the photovoltaic system is calculated; and the light is calculated according to the light. The deviation value S of the volt system and the preset threshold value determine whether the grounding fault occurs. If there is a fault, the alarm is issued. The invention does not require additional sensors to measure parameters such as voltage, current, irradiance and temperature in photovoltaic system. According to the change of the impedance value in the grounding fault of the photovoltaic system, the grounding fault detection of the photovoltaic system is realized through the numerical analysis of the correlation between the incident signal and the reflected signal.

【技术实现步骤摘要】
一种光伏系统接地故障检测方法
：本专利技术属于光伏系统故障检测领域，特别涉及光伏系统接地故障检测方法。
技术介绍
：光伏发电因其清洁无污染，得到了快速发展，而一些严重的问题也突显出来，其中光伏系统老化带来的电气系统安全问题尤为突出。接地故障被认为是光伏系统中最常见的故障之一。光伏系统存在复杂的结构和大量的连接设备，由于老化、热应力、机械应力、动物撕咬等原因，导致光伏组件、接线盒、电缆、设备互连线等绝缘损坏，致使载流导体与大地形成一个可供电流通过的路径时就形成了接地故障。接地故障可能会产生电弧，严重时会引发火灾烧毁光伏阵列。此外，发生接地故障时，光伏系统外露的导电部分对地存在故障电压，对人体存在极大的安全隐患。对于此类安全问题，美国国家电气规范NEC(NationalElectricalCode)第690.5号文件规定，任何系统电压高于50V的光伏系统都需要有接地故障保护。根据光伏直流母线是否与大地相连，可分为接地型光伏系统与不接地型光伏系统。如图2所示为接地型光伏系统，虚线表示光伏系统中的不带电金属导体(如光伏组件金属框架、接地架、设备外壳等)与大地可靠相连，逆变器侧直流母线通过保险丝与大地相连，图中A，B点均为可能的接地故障点；不接地型光伏系统相较于接地型光伏系统区别之处在于直流母线不与大地相连。目前，国内外学者针对光伏系统接地故障已经提出了一些保护策略。接地光伏系统中常通过接地故障检测断路器(ground-faultdetectionandinterruption，GFDI)来监测光伏系统对地电流，当电流超过预设阈值后断开电路以保护系统。此类GFDI器件基本上是依据故障电流的幅值来进行故障检测，例如保险丝。但是当光伏系统中的接地故障电流小于GFDI器件的阈值时，将不会断开通路，就会发生接地故障漏检的情况。另外，图1中A点负直流母线发生接地故障时也检测不到，这是GFDI的一个检测盲区。近几年有学者提出了基于参数测量与智能算法相结合的方法进行光伏接地故障检测，但是通常这些方法都需要额外的传感器收集数据且要进行大量的计算。
技术实现思路
本专利技术提供了一种光伏系统接地故障检测方法，目的在于解决在光伏系统中发生接地故障时准确检测到接地故障的问题。本专利技术采用的技术方案，其特征在于：包括以下步骤：步骤A：创建光伏系统SSTDR检测装置基准值；步骤B：获取光伏系统接地故障误差参考值；步骤C：扫描光伏系统，计算光伏系统接地故障偏离值；步骤D：根据光伏系统接地故障偏离值与预设阈值判断是否发生接地故障。优选地，上述步骤中的SSTDR检测装置分别与光伏系统直流母线和大地连接。优选地，上述步骤A中的光伏系统SSTDR检测装置基准值为入射信号和反射信号的互相关运算结果平均值，表示为：式中，Ci是第i次测量值，N＝10为测量次数，Cb为平均值。优选地，上述步骤B中的光伏系统误差参考值表示为：式中，T为入射信号的周期，CR为入射信号和反射信号的互相关运算结果值，Cj是第j次测量值，M＝10为测量次数，Nref为Cb与CR差值的绝对值与时间横轴所包围的面积。优选地，上述步骤A、步骤B中的基准值、参考值是在光伏系统无接地故障时通过测试获取。优选地，上述步骤C中的偏离值表示为，式中，T为入射信号的周期，Cf为当前状态下互相关运算结果平均值，Ck是第k次测量值，X＝10为测量次数，偏离值S为Cb与Cf差值的绝对值与时间横轴所包围的面积。优选地，上述步骤D中的偏离值与光伏系统预设的一个阈值相比较，超过阈值即为发生接地故障并发出警报，其中阈值取2倍Nref。本专利技术的有益效果为：本专利技术不需要额外传感器测量光伏系统中电压、电流、辐照度、温度等参数。根据光伏系统接地故障时阻抗值的变化，通过对入射信号和反射信号的互相关值进行数值分析处理，实现光伏系统接地故障检测。附图说明图1为本专利技术的方法流程图；图2为接地型光伏系统；图3为本专利技术的方法实现框图；图4为本专利技术的判决结果图。具体实施方式为了更为具体的描述本专利技术，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下：本专利技术中的光伏系统接地故障检测方法基于扩展频谱时域反射法(SpreadSpectrumTimeDomainReflectometry，SSTDR)。采用具有优良相关特性和较宽频谱的扩频信号作为检测的入射信号，通过同轴电缆连接至光伏系统。当电缆终端阻抗与电缆特征阻抗不匹配时入射信号会发生反射，反射信号的幅值和相位随着终端阻抗的变化而改变。本专利技术中将光伏系统对地阻抗视为电缆终端阻抗，根据光伏系统发生接地故障时阻抗变化会使反射信号性质变化，将入射信号与反射信号进行相关运算，通过对相关运算结果值进行数值处理分析以检测故障。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种光伏系统接地故障检测方法，包括如下步骤：步骤A：创建光伏系统SSTDR检测装置基准值。如图3所示为光伏系统接地故障检测方法实现框图，将SSTDR检测装置分别与光伏系统直流母线和大地相连接。为无接地故障的光伏系统建立SSTDR检测装置的基准值Cb，即入射信号和反射信号的互相关运算结果平均值，表示为：式中，Ci是第i次测量值，N＝10为测量次数，为减少误差，Cb为平均值。步骤B：获取光伏系统接地故障误差参考值。为比较发生接地故障时的数据差异，获取无接地故障的光伏系统误差参考值Nref，表示为：式中，T为入射信号的周期，CR为入射信号和反射信号的互相关运算结果值，Cj是第j次测量值，M＝10为测量次数。Nref为Cb与CR差值的绝对值与时间横轴所包围的面积。步骤C：扫描光伏系统，计算光伏系统接地故障偏离值。在建立基准值和误差参考值后，不断地对光伏系统进行扫描即持续地注入入射信号并计算偏离值S，表示为：式中，T为入射信号的周期，Cf为当前状态下互相关运算结果平均值，Ck是第k次测量值，X＝10为测量次数，偏离值S为Cb与Cf差值的绝对值与时间横轴所包围的面积。步骤D：根据光伏系统偏离值与预设阈值判断是否发生接地故障。为光伏系统预设一个故障判决阈值，取2倍Nref，如图4所示为图3中各个位置发生接地故障时的判决结果图，虚线为阈值。当偏离值大于预设值时，即判定为发生接地故障并发出警报。上述过程虽然详细说明了本专利技术的具体实施方式，但并非对本专利技术保护范围的限制，所述领域技术人员应该明白，在本专利技术的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本专利技术的保护范围以内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏系统接地故障检测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤A：创建光伏系统SSTDR检测装置基准值；步骤B：获取光伏系统接地故障误差参考值；步骤C：扫描光伏系统，计算光伏系统接地故障偏离值；步骤D：根据光伏系统接地故障偏离值与预设阈值判断是否发生接地故障。

【技术特征摘要】
1.一种光伏系统接地故障检测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤A：创建光伏系统SSTDR检测装置基准值；步骤B：获取光伏系统接地故障误差参考值；步骤C：扫描光伏系统，计算光伏系统接地故障偏离值；步骤D：根据光伏系统接地故障偏离值与预设阈值判断是否发生接地故障。2.根据权利要求1所述的一种光伏系统接地故障检测方法，其特征在于，所述步骤A中的SSTDR检测装置分别与光伏系统直流母线和大地连接。3.根据权利要求1所述的一种光伏系统接地故障检测方法，其特征在于，所述步骤A中的光伏系统SSTDR检测装置基准值为入射信号和反射信号的互相关运算结果平均值，表示为：式中，Ci是第i次测量值，N＝10为测量次数，Cb为平均值。4.根据权利要求1所述的一种光伏系统接地故障检测方法，其特征在于，所述步骤B中的光伏系统误差参考值表示为：式中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟佳彬，李智华，吴春华，
申请(专利权)人：上海岩芯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31