光伏组件级电弧检测的抗干扰技术实现方法技术

本发明专利技术主要涉及到光伏组件级电弧检测的抗干扰技术实现方法。在电池组串的一个或多个光伏组件处布置检测直流电弧故障的电弧传感器。将每个电池组串对应的直流电弧故障判断结果皆输送给集中器，由集中器根据各个电池组串传递的直流电弧故障判断结果来分析是否是干扰信号引起的电弧事件：若所有电池组串各自的电弧传感器均反映发生了直流电弧故障，则认为电弧事件是耦合到各个电池组串处的干扰信号所引起的；若只有一部分电池组串的电弧传感器反映发生了直流电弧故障，而余下另一部分电池组串的电弧传感器未反映发生了直流电弧故障，则认为电弧事件不是耦合到各个电池组串处的干扰信号所引起的，藉此甄别出干扰信号对电弧事件的干扰情况。事件的干扰情况。事件的干扰情况。

【技术实现步骤摘要】
光伏组件级电弧检测的抗干扰技术实现方法


[0001]本专利技术主要涉及到光伏发电领域，更确切的说，是涉及到在含有光伏组件的光伏发电系统中提出了一种光伏组件级电弧检测的抗干扰技术实现方法。

技术介绍

[0002]随着传统能源的短缺和电力技术的发展，光伏得到了越来越广泛的关注，光伏发电系统在电力运用上须满足安全规范。电弧是气体放电现象，电流流经诸如空气之类的绝缘介质所产生的火花即是气体放电的表现形式。检测电弧和积极采取应对措施是维持光伏发电系统处于安全规范下的关键要素。尽管业界竭力的试图寻找电弧现象的规律和共性以寻求电弧的精确检测手段，然而难以回避的疑虑是，当前在业界很难针对电弧给出合理并严格的检测机理亦很难设计出对应的精确检测仪器。
[0003]故障电弧的检测是十分必要的。线路绝缘老化破损或电气线路中存在的接线端子松动等非操作原因通常会引起故障电弧。故障电弧位置会吸收光伏系统产生的大部分能量进而转化成高温电离气体，这种持续的高温气体显然会烧毁电缆和电器设备。故障电弧放电时短时间内所释放的大量热量还会点燃光伏系统附近周围的其他易燃易爆品，引起局部区域的灾情及非预料性的停电事故，存在着财产安全和人员安全威胁。
[0004]按照电流性质划分电弧大致可分为直流电弧和交流电弧。熟知的交流电之应用时间较早以及交流故障电弧已经存在较为成熟的检测方法和商业化产品，然而光伏系统的起步时间较晚再加之直流电弧的本质特性与交流电相迥异，典型的例如直流电流并无交流电那样存在着过零点特征，因此光伏场合无法套用交流电弧的检测手段。影响直流电弧电学性质的变量原本就纷繁多样，又因光伏使用环境的不同更促使电弧复杂化。业界普遍认识到建立直流电弧的数学模型较为困难，尽管部分电弧模型被提及，但这些简化模型通常是基于电弧的某些单一特性或若干个非常有限的特性而进行的研究，事实上光伏环境中必然存在的噪声和电力系统的偶发性干扰极易误导电弧检测，造成错误的检测结果，动态变化的光照强度和环境温度及大量存在的开关噪声等都是误判漏判的干扰源。
[0005]总而言之，因为电弧的频谱特征变化多端，如果单纯从频谱特征去判断是否存在着真实的故障电弧则是难度很大的任务：主因是作为比对目标的故障电弧参数特性之标准当前并无统一定论，制定标准电弧参数特性的意义不大；再者是实际检测到的电流参数信息必然会或多或少的存在着天然的误差，这都是无法测到电弧或误报电弧的缘由。

技术实现思路

[0006]本申请公开了一种光伏组件级电弧检测的抗干扰技术实现方法，由多个电池组串并联连接且每个电池组串均包括串联连接的多个光伏组件，其特征在于：
[0007]在每个电池组串的一个或多个光伏组件处布置检测直流电弧故障的电弧传感器；
[0008]将每个电池组串对应的直流电弧故障判断结果皆输送给一个集中器，再由集中器根据各个电池组串传递的直流电弧故障判断结果来分析是否是干扰信号引起的电弧事件：
[0009]若所有电池组串各自的电弧传感器均反映发生了直流电弧故障，则认为电弧事件是耦合到各个电池组串处的干扰信号所引起的；
[0010]若只有一部分电池组串的电弧传感器反映发生了直流电弧故障，而余下另一部分电池组串的电弧传感器未反映发生了直流电弧故障，则认为电弧事件不是耦合到各个电池组串处的干扰信号所引起的，藉此甄别出干扰信号对电弧事件的干扰情况。
[0011]上述的方法，其特征在于：由各个并联连接的电池组串向一个逆变器供电，所述干扰信号的来源之一至少包括逆变器在工作阶段所产生的高频谐波。
[0012]上述的方法，其特征在于：电池组串配置的电弧传感器通过电力线载波或者无线通信的方式，将电池组串本地提供的直流电弧故障判断结果发送给所述集中器。
[0013]上述的方法，其特征在于：电弧传感器还与一个光伏接线盒进行集成，所述的光伏接线盒用于将单个光伏组件接入到电池组串。
[0014]上述的方法，其特征在于：电弧传感器还与一个关断装置进行集成，所述的关断装置用于将单个光伏组件从电池组串中移除或将处于移除状态的光伏组件重新恢复接入到电池组串中。
[0015]上述的方法，其特征在于：电弧传感器还与一个功率优化器进行集成，所述的功率优化器用于将光伏组件设置在其最大功率点。
[0016]上述的方法，其特征在于：电弧传感器还与一个电压转换器进行集成，所述的电压转换器用于对光伏组件的初始电压执行升压电压转换或降压电压转换。
[0017]上述的方法，其特征在于：由各个电池组串向母线供电，若发现电弧事件不是耦合到各个电池组串处的干扰信号所引起的，由所述集中器控制将设置于母线上的一个开关切换到关断状态。
[0018]本申请还涉及另一种光伏组件级电弧检测的抗干扰技术实现方法，由多个电池组串并联连接且每个电池组串均包括串联连接的多个光伏组件，其特征在于：
[0019]单独监控每个电池组串处的直流电弧故障；以及
[0020]集中分析每个电池组串处的直流电弧故障：
[0021]如果所有电池组串均发生了直流电弧故障，则认为电弧事件是耦合到各个电池组串处的干扰信号所引起的；
[0022]如果只有部分电池组串发生了直流电弧故障、而余下另一部分电池组串未发生直流电弧故障，则认为电弧事件不是耦合到各个电池组串处的干扰信号所引起的。
[0023]上述的方法，其特征在于：若认为电弧事件由干扰信号引起，则前提是所有并联的电池组串发生了相同电弧特性的直流电弧故障，相同电弧特性至少包括各电池组串处的电弧信号落在相同的频段。
[0024]本申请还涉及到一种支持抗干扰的光伏组件级电弧检测方法，其包括前述光伏组件级电弧检测的抗干扰技术的实现方法：目的是甄别电弧但剔除干扰(例如剔除发电环节中必然存在的噪声和直流侧交流侧的偶发性干扰)，再如阳光辐照度动态变化、温差变量以及逆变系统大量存在的开关噪声和谐波等，都是误判漏判的干扰源。
附图说明
[0025]为使上述目的和特征及优点能够更加明显易懂，下面结合附图对具体实施方式做
详细的阐释，阅读以下详细说明并参照以下附图之后，本申请的特征和优势将显而易见。
[0026]图1是光伏组件以串联的方式为母线供电而且母线上设有能量收集装置。
[0027]图2是电弧事件由耦合到各电池组串处的干扰信号所引起的范例示意图。
[0028]图3是将每个电池组串对应的直流电弧故障判断结果输送给一个集中器。
[0029]图4是光伏组件配置有电压转换器来抬高光伏组件的电压或者降低电压。
[0030]图5是直流电弧故障的源头来自干扰信号或串联或并联电弧的范例示意。
[0031]图6是通过配备有数据采集模块的光伏接线盒将光伏组件连接到母线上。
[0032]图7是通过配备有数据采集模块的关断装置来将光伏组件连接到母线上。
[0033]图8是通过配备有数据采集模块的电压转换器将光伏组件连接到母线上。
[0034]图9是光伏组件的电压电流及电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏组件级电弧检测的抗干扰技术实现方法，由多个电池组串并联连接且每个电池组串均包括串联连接的多个光伏组件，其特征在于：在每个电池组串的一个或多个光伏组件处布置检测直流电弧故障的电弧传感器；将每个电池组串对应的直流电弧故障判断结果皆输送给一个集中器，再由集中器根据各个电池组串传递的直流电弧故障判断结果来分析是否是干扰信号引起的电弧事件：若所有电池组串各自的电弧传感器均反映发生了直流电弧故障，则认为电弧事件是耦合到各个电池组串处的干扰信号所引起的；若只有一部分电池组串的电弧传感器反映发生了直流电弧故障，而余下另一部分电池组串的电弧传感器未反映发生了直流电弧故障，则认为电弧事件不是耦合到各个电池组串处的干扰信号所引起的，藉此甄别出干扰信号对电弧事件的干扰情况。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：由各个并联连接的电池组串向一个逆变器供电，所述干扰信号的来源之一至少包括逆变器在工作阶段所产生的高频谐波。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：电池组串配置的电弧传感器通过电力线载波或者无线通信的方式，将电池组串本地提供的直流电弧故障判断结果发送给所述集中器。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：电弧传感器还与一个光伏接线盒进行集成，所述的光伏接线盒用于将单个光伏组件接入到电池组串。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：电弧传感器还与一个关断装置进行集成，所述的关断装置用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘溟江，周国栋，孔超，张旭光，许杰，周恒乐，张永，
申请(专利权)人：华能徐州铜山风力发电有限公司丰郅上海新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：