一种小型光伏系统脱网故障检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种小型光伏系统脱网故障检测方法，包括以下步骤：步骤一：使用Simulink软件建立带有MPPT功能的光伏系统仿真模型，并利用仿真得到与实际一致的输出特性，在仿真研究基础上，构建一套完整的光伏系统电弧故障仿真模型；步骤二：发生故障后的电流发生剧烈波动。时域中的方差值、频域中的高频能量都可以作为故障判据；本发明专利技术对目前光伏系统电弧故障的研究现状与主要检测方法进行了阐述，搭建了光伏系统电弧故障仿真模型，使用该模型可以获得不同光照、温度条件下不同故障位置的电弧故障特性，并对仿真结果进行了分析，提出了以方差值与小波高频分量能量值作为故障判据，具有准确度较高的特点。准确度较高的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种小型光伏系统脱网故障检测方法


[0001]本专利技术涉及光伏系统故障检测
，具体涉及一种小型光伏系统脱网故障检测方法。

技术介绍

[0002]光伏系统一般分为独立系统、并网系统和混合系统。如果根据太阳能光伏系统的应用形式、应用规模和负载的类型可以细致的划分为六种类型。
[0003]如果根据太阳能光伏系统的应用形式，应用规模和负载的类型，对光伏供电系统进行比较细致的划分。还可以将光伏系统细分为如下六种类型：小型太阳能供电系统(SmallDC)；简单直流系统(SimpleDC)；大型太阳能供电系统(LargeDC)；交流、直流供电系统(AC/DC)；并网系统(Utility GridConnect)；混合供电系统(Hybrid)。
[0004]目前，由于设备老化、松动等原因造成设备绝缘破损，引发电弧故障便是其中一个重要问题，光伏系统产生的电弧是直流电弧，具有持续燃烧的特点，此外，光伏发电受温度、光照强度等环境影响明显，系统中的逆变器会带来一定的高频干扰，使其较其他直流系统更难检测故障。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的目前，由于设备老化、松动等原因造成设备绝缘破损，引发电弧故障便是其中一个重要问题，光伏系统产生的电弧是直流电弧，具有持续燃烧的特点，此外，光伏发电受温度、光照强度等环境影响明显，系统中的逆变器会带来一定的高频干扰，使其较其他直流系统更难检测故障的问题，提供一种小型光伏系统脱网故障检测方法，该一种小型光伏系统脱网故障检测方法具有对目前光伏系统电弧故障的研究现状与主要检测方法进行了阐述，搭建了光伏系统电弧故障仿真模型，使用该模型可以获得不同光照、温度条件下不同故障位置的电弧故障特性，并对仿真结果进行了分析，提出了以方差值与小波高频分量能量值作为故障判据，具有准确度较高的特点的效果。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种小型光伏系统脱网故障检测方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一：使用Simulink软件建立带有MPPT功能的光伏系统仿真模型，并利用仿真得到与实际一致的输出特性，在仿真研究基础上，构建一套完整的光伏系统电弧故障仿真模型；
[0008]步骤二：发生故障后的电流发生剧烈波动。时域中的方差值、频域中的高频能量都可以作为故障判据；
[0009]步骤三：调整光伏电池参数，对仿真输出的波形进行两层小波分解﹐选用db4小波作为小波基函数；
[0010]步骤四：光伏系统直流侧电流的方差值与小波高频分量的能量值具有良好的区分性，可以作为检测光伏系统电弧故障的判据；
[0011]步骤五：基于声、光、电磁辐射等物理特征的检测方法主要是利用电弧故障发生时电弧所放出的热量、弧光、噪声或电磁信号作为检测依据；
[0012]步骤六：相较于其他方法，基于物理特性的检测方法需要在系统的不同位置安装检测装置，因此能够更轻易实现故障定位；
[0013]步骤七：选用db4小波进行小波分解，选取小波高频分量的能量值作为故障判据，设置介于正常状态与故障状态之间的可靠值作为故障报警阈值；
[0014]步骤八：分别使用FFT得到的电弧频谱幅值和电流最大最小幅值差、小波系数的均方根、不同频域段内的能量比作为BP神经网络的输入，将训练后的BP神经网络用于判断电弧故障。
[0015]优选的，所述步骤一中，光伏系统电弧故障仿真模型包含光伏电池模块、Cassie电弧模块、MPPT模块和逆变模块等。
[0016]优选的，所述步骤二中，光伏系统中的逆变器启停、光照强度与温度变化等因素带来的干扰因素会对某些判据造成干扰，因此使用多种故障判据比单一判据具有更明显的优越性。
[0017]优选的，所述步骤三中，通过计算可以得到在800W/m2、20℃与1000W/m2、25℃环境条件下的方差值与小波高频分量能量值。
[0018]与现有技术相比，本专利技术提供了一种小型光伏系统脱网故障检测方法，具备以下有益效果：
[0019]本专利技术对目前光伏系统电弧故障的研究现状与主要检测方法进行了阐述，搭建了光伏系统电弧故障仿真模型，使用该模型可以获得不同光照、温度条件下不同故障位置的电弧故障特性，并对仿真结果进行了分析，提出了以方差值与小波高频分量能量值作为故障判据，具有准确度较高的特点。
[0020]该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本专利技术结构科学合理，使用安全方便，为人们提供了很大的帮助。
具体实施方式
[0021]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0022]本专利技术提供一种技术方案：一种小型光伏系统脱网故障检测方法，包括以下步骤：
[0023]步骤一：使用Simulink软件建立带有MPPT功能的光伏系统仿真模型，并利用仿真得到与实际一致的输出特性，在仿真研究基础上，构建一套完整的光伏系统电弧故障仿真模型；
[0024]步骤二：发生故障后的电流发生剧烈波动。时域中的方差值、频域中的高频能量都可以作为故障判据；
[0025]步骤三：调整光伏电池参数，对仿真输出的波形进行两层小波分解﹐选用db4小波作为小波基函数；
[0026]步骤四：光伏系统直流侧电流的方差值与小波高频分量的能量值具有良好的区分性，可以作为检测光伏系统电弧故障的判据；
[0027]步骤五：基于声、光、电磁辐射等物理特征的检测方法主要是利用电弧故障发生时电弧所放出的热量、弧光、噪声或电磁信号作为检测依据；
[0028]步骤六：相较于其他方法，基于物理特性的检测方法需要在系统的不同位置安装检测装置，因此能够更轻易实现故障定位；
[0029]步骤七：选用db4小波进行小波分解，选取小波高频分量的能量值作为故障判据，设置介于正常状态与故障状态之间的可靠值作为故障报警阈值；
[0030]步骤八：分别使用FFT得到的电弧频谱幅值和电流最大最小幅值差、小波系数的均方根、不同频域段内的能量比作为BP神经网络的输入，将训练后的BP神经网络用于判断电弧故障。
[0031]本专利技术中，优选的，步骤一中，光伏系统电弧故障仿真模型包含光伏电池模块、Cassie电弧模块、MPPT模块和逆变模块等。
[0032]优选的，步骤二中，光伏系统中的逆变器启停、光照强度与温度变化等因素带来的干扰因素会对某些判据造成干扰，因此使用多种故障判据比单一判据具有更明显的优越性。
[0033]优选的，步骤三中，通过计算可以得到在800W/m2、20℃与1000W/m2、25℃环境条件下的方差值与小波高频分量能量值。
[0034]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小型光伏系统脱网故障检测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：使用Simulink软件建立带有MPPT功能的光伏系统仿真模型，并利用仿真得到与实际一致的输出特性，在仿真研究基础上，构建一套完整的光伏系统电弧故障仿真模型；步骤二：发生故障后的电流发生剧烈波动。时域中的方差值、频域中的高频能量都可以作为故障判据；步骤三：调整光伏电池参数，对仿真输出的波形进行两层小波分解﹐选用db4小波作为小波基函数；步骤四：光伏系统直流侧电流的方差值与小波高频分量的能量值具有良好的区分性，可以作为检测光伏系统电弧故障的判据；步骤五：基于声、光、电磁辐射等物理特征的检测方法主要是利用电弧故障发生时电弧所放出的热量、弧光、噪声或电磁信号作为检测依据；步骤六：相较于其他方法，基于物理特性的检测方法需要在系统的不同位置安装检测装置，因此能够更轻易实现故障定位；步骤七：选用db4小波进行小波分解，选取小波高频分量的能量值作为故障...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄菊，张芸婷，皮力尔敦，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：