[發明專利]一種光伏系統電弧故障檢測方法

有效

• 申請號: 201511007816.8
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN107181460B
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 吳春華;袁同浩;黃建明
• 申請（專利權）人: 上海英孚特電子技術有限公司;上海巖芯電子科技有限公司
• 主分類號: H02S50/00
• 分類號: H02S50/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明適用于光伏發電系統保護技術領域，提供了一種光伏系統電弧故障檢測方法，有效解決了逆變器開關頻率對檢測算法的干擾，提高了檢測正確率；通過實時采集系統輸出電流，計算電流的頻域特征向量和時域特征向量，并由此構建系統特征向量，然后利用系統特征向量之間的距離可以識別出電弧故障，進而發出警告，通知維護人員采取相應措施，保證系統安全。該方法可以避免不同逆變器開關頻率的影響，具有極大的適用性。

技術領域

本發明涉及一種光伏系統電弧故障檢測方法，尤其涉及一種消除逆變器開關頻率干擾的電弧檢測方法。

背景技術

由于太陽能的取之不竭和無污染等特性，光伏發電的應用呈現出高速發展的態勢。系統運行狀態的監控及維護對光伏發電系統的安全運行至關重要，及時、可靠的故障預警能夠避免火災、設備損毀等重大事故，并提高光伏電站的運行壽命及經濟效益。目前大部分光伏電站都采用人工巡檢維護，查看線路是否發生故障。但是光伏組件多安裝在高處或野外惡劣環境中，人工維護既費時，又危險，同時電纜連接處細小裂縫不易觀察到，而這種情況又極易引發電弧故障。所以光伏系統電弧故障自動檢測顯得十分重要。

在光伏系統電弧故障診斷研究中，電弧的物理過程十分復雜，電壓電流關系非線性強，受環境參數影響大，這使得無法建立一個合適的故障診斷數學模型。同時逆變器開關頻率及其諧波頻段與電弧故障特征頻段部分重合，使得檢測方法極易受到干擾。不同光伏系統中的逆變器采用的開關頻率往往并不統一，這使得固定頻段的檢測方法沒有通用性。

國內外有很多針對電弧故障診斷方法，主要有時域電流峰值檢測法、頻域固定頻段能量檢測法和BP神經網絡法等。時域電流峰值檢測法，主要利用了在故障后，電弧使得系統電流波動變大這一特征，然而在光伏系統中由于逆變器的影響，系統電流本身就有較大紋波，對于間隙小的穩定燃燒電弧，電流峰峰值變化不大，同時光伏系統在最大功率點動態跟蹤以及系統負載變化時都會出現瞬時較大的峰峰電流，所以該方法容易受到干擾，誤判較多；固定頻段的能量檢測法利用傅里葉變換計算某一頻段的能量之和，并利用該參數識別電弧故障，在使用該方法時必須避開逆變器開關頻率及其諧波所在的頻段以防止逆變器工作對該方法的影響，但是對于不同的逆變器，開關頻率往往不同，這使得該方法有較大局限性；BP神經網絡方法，主要利用神經網絡對于非線性系統的識別能力，將電弧故障與正常狀態信息區分，但是該方法本身非線性強，容易受到特殊狀態的干擾，同時該方法需要大量數據訓練，實現難度較大。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題，提供了一種光伏系統電弧檢測方法，能夠準確地對光伏系統中可能出現的電弧故障進行實時檢測，本發明能夠有效提高光伏系統電弧故障檢測的準確性，確保光伏系統安全、可靠地運行。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種光伏系統電弧故障方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟(1)：系統初始化；

步驟(2)：采集光伏系統的輸出電流；

步驟(3)：使用db6小波進行4層變換，計算輸出電流各頻段能量，并取其對數作為頻域向量F；

步驟(4)：計算輸出電流方差作為時域向量V；

步驟(5)：合并時域向量和頻域向量作為當前時刻系統特征向量T_p＝[F，V]；

步驟(6)：若系統循環次數c＜2，則進入步驟(11)，否則進入步驟(7)；

步驟(7)：計算系統當前時刻特征向量T_p與前一時刻原點O_p-1之間的歐幾里得距離d；

步驟(8)：若步驟(7)中計算的距離d大于3倍的前一時刻故障半徑r_p-1則進入步驟(9)，否則進入步驟(10)；

步驟(9)：故障報警；