[實用新型]用于光伏發電系統的直流母線對地絕緣電阻檢測系統

有效

• 申請號: 201320331926.X
• 申請日: 2013-06-08
• 公開（公告）號: CN203396844U
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 周錕蔭;蘇潮;王建軍;于虹
• 申請（專利權）人: 廣東明陽龍源電力電子有限公司
• 主分類號: G01R27/18
• 分類號: G01R27/18
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 張海文

技術領域

本實用新型涉及一種對地絕緣電阻檢測系統，尤其是用于光伏發電系統的直流母線對地絕緣電阻檢測系統。

背景技術

在當今傳統能源日益緊張與環境不斷惡化的全球背景下，尋找新的替代能源變得尤為重要，而其中太陽能的利用尤為特出。太陽能以其可再生、資源豐富、安全性、清潔能源等特性一直為人們所關注。隨著光伏發電技術的不斷提高與應用成本的下降，光伏發電己在全球大面積鋪開，而在各個國家政策的利好作用下，光伏發電當前也正處在快速增長的時候。

從光伏發電自身技術出發，雖然當前光伏發電技術己相對成熟，但隨著產品現場應用的增多與時間累積，一些本是忽略的問題也相對凸顯出來，并得到了行業的重視。而光伏現場太陽能電池組件方陣正負直流母線對地絕緣電阻問題也正是其中的一個。

在光伏現場電池組件使用時間的累積、日曬、水淋等環境影響下，電池組件及其連接電纜有可能老化、絕緣電阻下降等問題。而雷擊、光伏現場場地施工等都有可能對電池組件、連接電纜等帶來不確定性的損壞，其都將有可能導致絕緣電阻下降，如電纜破損暴露于泥土中，電池組件破損導至電池連接件與支架短路等情況。

就電力設施的電氣安全考慮，絕緣電阻過小問題有可能導致直流系統對地放電、交流電網透過逆變器系統對直流端對地絕緣電阻過小處進行對地放電、直流系統正負母線對地電位失衡等問題，而問題嚴重的情況下有可能導致發電系統器件損壞、并網逆變器并網異常故障、網側變壓器故障、以至電網故障等情況。

鑒于以上情況，設計出一個有效的光伏現場太陽能電池組件方陣絕緣電阻檢測方法十分重要。

目前己有的實現方案包括以下：

（1）部分逆變器采用固定電阻接入分壓法，采樣分壓值，與固定預知狀態比較，實現絕緣電阻分析，這種測量方法不靈活，在標準變化情況下，要更改硬件才能使用；

（2）部分逆變器采用固定電橋接入檢測法，如圖1所示，光伏電池正母線PV+、負母線PV-的對地電阻分別為RU、RD，電橋由Rx、Ry構成，Rx與Ry之間的結點與地之間設有開關K，其原理是：采樣接入電橋前與接入電橋后電壓情況，計量正負母線對地絕緣電阻，實現絕緣電阻分析，假設檢測到接入電橋前正母線PV+對地電壓為UU1、地對負母線PV-電壓為UD1，就有關系方程（1）：RU/RD=?UU1/UD1；假設檢測到接入電橋后正母線PV+對地電壓為UU2、地對負母線PV-電壓為UD2，就有關系方程（2）：（RU//Rx）/（RD//Ry）=?UU2/UD2；結合關系方程（1）與（2），就能求出RU、RD，但是這種檢測方案在外部被測對地電阻比例（RU/RD）與接入電橋電阻比例（Rx/Ry）相近時，不能有效測量出絕緣電阻。

實用新型內容

為解決上述技術問題，本實用新型的目的是提供用于光伏發電系統的直流母線對地絕緣電阻檢測系統。

本實用新型采用的技術方案是：用于光伏發電系統的直流母線對地絕緣電阻檢測系統，包括：

不平衡電橋，該不平衡電橋包括上臂橋、下壁橋以及設置在上臂橋或下壁橋上的切換電路，該切換電路用于改變上臂橋或下壁橋的阻值；所述上臂橋的一端與光伏電池正母線PV+連接，所述下壁橋的一端與光伏電池負母線PV-連接，所述上臂橋和下壁橋的另一端相連且與地之間設有開關；

電壓采樣電路，用于采集光伏電池正母線PV+對地電壓和地對負母線PV-的電壓信號；

微處理器，與電壓采樣電路的輸出端連接且處理電壓采樣電路的輸出電壓以獲取光伏發電系統的直流母線對地絕緣電阻，并控制所述切換電路和開關的工作；

電源模塊，用于為不平衡電橋、電壓采樣電路及微處理器供電。

所述上臂橋為串聯的電阻R1、R2，所述切換電路并聯在電阻R1兩端。

所述切換電路為第五繼電器控制單元，包括繼電器K5、與繼電器K5線圈并聯的二極管D2、集電極與二極管D2正極相連的三極管Q2，所述三極管Q2發射極接地，基極通過電阻R4與微處理器的控制端口相連，所述二極管D2負極連接電源模塊的輸出端。

所述開關為第四繼電器控制單元。

所述不平衡電橋的兩端及其上臂橋和下壁橋連接點分別與光伏電池正母線PV+、光伏電池負母線PV-、地之間分別設有第一、第三、第二繼電器控制單元，所述第一、第三、第二繼電器控制單元受控于微處理器。

所述電壓采樣電路為兩路運放與若干降壓電阻、調理電阻組成的兩組差分采樣電路。

所述電壓采樣電路設有信號鉗位電路，所述信號鉗位電路由兩個鉗位二極管組成。