用于光伏逆变器的拉弧检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于光伏逆变器的拉弧检测装置及方法，其可提高适用范围，可提高拉弧故障检测准确性，可减少误报，拉弧检测装置连接逆变器与光伏组件之间的线路，直流拉弧故障检测装置包括电信号采样模块、信号处理模块、拉弧故障检测模块，电信号采样模块用于检测线路电流信号、光伏组件端口电压信号，信号处理模块用于对电流信号、电压信号进行放大、滤波处理，获取处理后的第一电流信号、第一电压信号，通过拉弧故障检测模块分别判断是否发生拉弧故障及拉弧故障类型，检测方法包括：基于第一电流信号的频域特征值、时域特征值，判断线路中是否存在拉弧故障，基于第一电压信号的时域特征值，判断此次拉弧故障为接地拉弧还是串联拉弧。是串联拉弧。是串联拉弧。

【技术实现步骤摘要】
用于光伏逆变器的拉弧检测装置及方法


[0001]本专利技术涉及电力变换
，具体为一种用于光伏逆变器的拉弧检测装置及方法。

技术介绍

[0002]随着新能源的快速发展，光伏产业的日益兴盛，光伏并网逆变器以及储能逆变器的需求增加，同时直流拉弧故障引起的火灾等危害事件也显露出来，为了及时检测到直流拉弧故障并降低危害，各种直流拉弧检测技术出现。
[0003]目前，常用的直流拉弧检测技术主要基于直流拉弧的物理特性、电弧发生时线路电信号量变化或频域特性等进行检测，其中，基于直流电弧物理特性进行检测指：利用电弧发生时的光、热以及噪声程度来判断电路中是否发生直流拉弧故障，但这种检测方式只适用于小空间的检测，对于分布式光伏来说，每个光伏组串节点都可能发生直流拉弧，不太适用；基于电弧发生时线路电信号量变化进行检测指，通过正常工作与拉弧故障时线路上电流、端电压的变化来判断是否发生直流拉弧故障，但电流、端电压易受附近其它线路影响，并且在线路启动或关断瞬间，电流、端电压比正常工作时大，从而导致误报；基于电弧发生时线路电信号频域特性进行检测指，利用数学计算出电信号的频谱特性曲线，判断频谱特性曲线与正常工作时是否有所区别，借此来判断拉弧故障，这种检测方式目前应用较多，但对于光伏并网逆变器而言，逆变器的高频噪声很可能与直流拉弧噪声的频谱相重叠，也有可能误报；另外，也可以借助频谱仪直接观察线路电流的频谱特性变化趋势，及时发现直流拉弧故障，但频谱仪成本较高，而且需要其它的辅助设备才能实现直流拉弧故障的实时检测。

技术实现思路
/>[0004]针对现有技术中存在的基于物理特性进行直流拉弧故障检测的方式适用范围窄，不适用于分布式光伏直流拉弧检测，基于电弧发生时线路电信号量变化进行检测或基于电信号频谱特性进行检测的方式，易产生误报的技术问题，本专利技术提供了一种用于光伏逆变器的拉弧检测装置，其可提高适用范围，可提高拉弧故障检测准确性，可减少误报。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种用于光伏逆变器的拉弧检测装置，逆变器的一端通过线路与光伏组件连接，另一端连接电网，所述逆变器包括主控制器，直流拉弧故障检测装置与所述线路电连接，与所述主控制器通信连接，所述直流拉弧故障检测装置用于对所述线路的直流拉弧故障进行检测，其特征在于，所述直流拉弧故障检测装置包括电信号采样模块、信号处理模块、拉弧故障检测模块，所述电信号采样模块的一端与所述线路连接，用于检测线路中的电流信号以及所述光伏组件与线路连接端口的电压信号或线路与逆变器连接端口的电压信号；
[0007]所述直流拉弧故障检测装置的另一端与所述信号处理模块的一端连接，所述信号处理模块用于对所述电流信号、电压信号进行放大、滤波处理，获取处理后的第一电流信
号、第一电压信号；
[0008]所述信号处理模块的另一端连接所述拉弧故障检测模块，所述拉弧故障检测模块用于判断是否发生拉弧故障及拉弧故障类型。
[0009]其进一步特征在于，
[0010]所述电信号采样模块包括电流信号采样单元、电压信号采样单元，所述电流信号采样单元的输入端串联所述线路，所述电压信号采样单元的输入端连接光伏组件与线路连接端口或线路与逆变器连接端口，所述电流信号采样单元、电压信号采样单元的输出端均连接所述信号处理模块，所述电流信号采样单元用于采集线路中的直流电流信号，所述电压信号采样单元用于采集光伏组件与线路连接端口或线路与逆变器连接端口的电压信号；
[0011]所述信号处理模块包括放大器、带通滤波器、电压跟随器，所述电流信号采样单元的输出端依次连接放大器、带通滤波器，所述放大器用于对采集的电流信号进行放大，所述带通滤波器用于对放大后的电流信号进行滤波，获取所述第一电流信号，所述电压信号采集单元的输出端连接所述电压跟随器，所述电压跟随器用于对所述电压信号采集单元采集的电压信号进行跟随处理，获取所述第一电压信号，并将第一电压信号传输至所述拉弧故障检测模块；
[0012]所述拉弧故障检测模块包括ADC单元、DSP处理器，所述带通滤波器的输出端、电压跟随器的输出端均依次连接所述ADC单元、DSP处理器，所述ADC单元用于对滤波后的电流信号、电压信号转换为数字信号，所述DSP处理器用于对所述数字信号进行处理；
[0013]所述带通滤波器包括第一比较器U1、第二比较器U2，所述第一比较器U1的同相输入端分别连接电容C2一端、电阻R2一端，所述第一比较器U1的反向输入端连接电容C3一端、第一比较器U1的输出端，所述电容C3另一端分别连接电阻R1一端、电阻R2另一端，所述电容C2另一端分别连接电容C1一端、电压源Vref，所述电阻R1另一端连接电压源Vin，所述第一比较器U1的输出端连接电容C4一端，所述电容C4另一端分别连接电容C5一端、电阻R4一端，所述电容C5另一端分别连接电阻R3一端、第二比较器U2的同相输入端，所述电阻R3的另一端连接所述电压源Vref，所述第二比较器U2的反向输入端分别连接所述第二比较器U2的输出端。
[0014]一种拉弧故障检测方法，该方法基于权利要求1～6任一项所述的直流拉弧检测装置实现，其特征在于，通过所述拉弧故障检测模块对所述信号处理模块处理后的第一电压信号、第一电流信号进行分析，判断线路中是否有拉弧故障及拉弧故障类型，具体步骤包括：
[0015]S1、接收处理获得的数字信号；
[0016]S2、计算第一电流信号的时域特征值，判断该值是否达到预设电流时域阈值，若是，则进行下一步，若不是，则返回S1；
[0017]S3、计算第一电流信号的频域特征值，判断该值是否达到预设电流频域阈值，若是，则检测到拉弧故障的累计次数加1，表明线路中存在拉弧故障，并进入下一步，若不是，则返回步骤S1；
[0018]S4、计算第一电压信号的时域特征值，判断该值是否达到预设电压时域阈值，若是，则此次拉弧故障为接地拉弧，否则为串联拉弧；
[0019]S5、判断检测到的拉弧故障的累计次数是否达到预设累计次数阈值，若是，则判断
拉弧故障发生，拉弧故障标志位置为1，且向主控制器发送切断逆变器的控制信号，若不是，则返回步骤S1。
[0020]其进一步特征在于，
[0021]拉弧故障检测步骤包括：A1、通过电信号采样模块采集电流信号、电压信号；
[0022]A2、将采样得到的电流信号、电压信号发送至信号处理模块，通过放大器、带通滤波器对电流信号依次进行放大、滤波，获取第一电流信号，并将第一电流信号发送给ADC单元；同时通过电压跟随器对电压信号进行缓冲，获取第一电压信号，并将第一电压信号发送给ADC单元；
[0023]A3、通过所述ADC单元，将所述第一电流信号、第一电压由模拟量转换为数字量；
[0024]A4、通过所述DSP处理器对所述第一电压信号、第一电流信号进行特征提取，获取特征值；基于提取的特征值与预设阈值的比较结果，判断线路中是否发生拉弧故障，判断方式为所述步骤S1～S5；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于光伏逆变器的拉弧检测装置，逆变器的一端通过线路与光伏组件连接，另一端连接电网，所述逆变器包括主控制器，直流拉弧故障检测装置与所述线路电连接，与所述主控制器通信连接，所述直流拉弧故障检测装置用于对所述线路的直流拉弧故障进行检测，其特征在于，所述直流拉弧故障检测装置包括电信号采样模块、信号处理模块、拉弧故障检测模块，所述电信号采样模块的一端与所述线路连接，用于检测线路中的电流信号以及所述光伏组件与线路连接端口的电压信号或线路与逆变器连接端口的电压信号；所述直流拉弧故障检测装置的另一端与所述信号处理模块的一端连接，所述信号处理模块用于对所述电流信号、电压信号进行放大、滤波处理，获取处理后的第一电流信号、第一电压信号；所述信号处理模块的另一端连接所述拉弧故障检测模块，所述拉弧故障检测模块用于判断是否发生拉弧故障及拉弧故障类型。2.根据权利要求1所述的用于光伏逆变器的拉弧检测装置，其特征在于，所述电信号采样模块包括电流信号采样单元、电压信号采样单元，所述电流信号采样单元的输入端串联所述线路，所述电压信号采样单元的输入端连接光伏组件与线路连接端口或线路与逆变器连接端口，所述电流信号采样单元、电压信号采样单元的输出端均连接所述信号处理模块，所述电流信号采样单元用于采集线路中的直流电流信号，所述电压信号采样单元用于采集光伏组件与线路连接端口或线路与逆变器连接端口的电压信号。3.根据权利要求2所述的用于光伏逆变器的拉弧检测装置，其特征在于，所述信号处理模块包括放大器、带通滤波器、电压跟随器，所述电流信号采样单元的输出端依次连接放大器、带通滤波器，所述放大器用于对采集的电流信号进行放大，所述带通滤波器用于对放大后的电流信号进行滤波，获取所述第一电流信号，所述电压信号采集单元的输出端连接所述电压跟随器，所述电压跟随器用于对所述电压信号采集单元采集的电压信号进行跟随处理，获取所述第一电压信号，并将第一电压信号传输至所述拉弧故障检测模块。4.根据权利要求3所述的用于光伏逆变器的拉弧检测装置，其特征在于，所述拉弧故障检测模块包括ADC单元、DSP处理器，所述带通滤波器的输出端、电压跟随器的输出端均依次连接所述ADC单元、DSP处理器，所述ADC单元用于对滤波后的电流信号、电压信号转换为数字信号，所述DSP处理器用于对所述数字信号进行处理。5.根据权利要求4所述的用于光伏逆变器的拉弧检测装置，其特征在于，所述带通滤波器包括第一比较器U1、第二比较器U2，所述第一比较器U1的同相输入端分别连接电容C2一端、电阻R2一端，所述第一比较器U1的反向输入端连接电容C3一端、第一比较器U1的输出端，所述电容C3另一端分别连接电阻R1一端、电阻R2另一端，所述电容C2另一端分别连接电容C1一端、电压源Vref，所述电阻R1另一端连接电压源Vin，所述第一比较器U1的输出端连接电容C4一端，所述电容C4另一端分别连接电容C5一端、电阻R4一端，所述电容C5另一端分别连接电阻R3一端、第二比较器U2的同相输入端，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张家宜，胡开国，
申请(专利权)人：无锡天青元储智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：