[實用新型]一種匯流箱保護裝置

有效

• 申請號: 201621307882.7
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN206195329U
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 劉志剛;閆飛朝;屈昕明;洪熊祥
• 申請（專利權）人: 中國電力工程顧問集團華東電力設計院有限公司
• 主分類號: H02H3/32
• 分類號: H02H3/32;H02S40/00
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司31266
• 代理人: 姜龍,翁霞

技術領域

本實用新型涉及光伏發電領域，具體涉及一種匯流箱保護裝置。

背景技術

匯流箱是一種應用在光伏發電系統的電氣設備，其負責將光伏組件產生的直流電，經過其一次匯流后，傳送到光伏逆變器。為了保證發電的可靠性、安全性，匯流箱配有防雷、過電流和過負荷等保護。但是，與匯流箱連接的光伏電纜出現故障率最高的是單極接地故障(正極接地或負極接地)，此類故障引發非故障極的電壓升高，匯流箱內部的器件在高壓的情況下被擊穿，從而引發火災。由于傳統匯流箱的電流檢測精度僅為3％～5％，無法精確檢測到組串支路，而且電流的大小受周圍光照和環境溫度影響比較大。因此這是匯流箱設計中的一類缺陷。

本發明人曾就此問題申請過專利文件，申請號為“CN201521132948.9”、專利號為“CN205509468U”，名為匯流箱保護裝置的實用新型。該實用新型提出了采集單元、邏輯單元及執行單元的結構，邏輯單元與采集單元電連接從而接收從采集單元傳來的電壓信號，然后將該電信號與比較電壓進行比較，當該電壓信號與比較電壓的差的絕對值大于或等于設定值時邏輯單元向執行單元發送指令；以及執行單元與邏輯單元電連接并根據從邏輯單元傳來的指令控制斷路器分閘。該發明解決了短路檢測保護問題。但是，原有專利提及的匯流箱是通過繼電器控制接觸器通斷來實現直流斷路器合分閘功能。它的機械動作頻繁，故障率高，使用壽命短。在光伏應用過程中，匯流箱通常采用16進1和10進1兩種形式。由于每匯流箱分別串接16或10支路的光伏組件，因此，匯流箱保護有多支路同時檢測的要求。傳統匯流箱的光伏支路采用熔絲相當于增加了直流節點，由于晝夜溫差的影響，加速熔絲的熱疲勞效應，當熔絲節點接觸不良時，其熔斷時間變長。在這種“將斷未斷”的情況下，會破壞線纜和熔絲盒的絕緣，最終引發著火事故。匯流箱內部螺栓松動，與其情況類似。

當直流電纜發生接地故障時，正常電纜上流經的電流會經過光伏逆變器直流柜上母線出匯流后“反灌”到故障電纜。故障電纜上連接光伏逆變器的斷路器由于電流過大而跳閘。但是，匯流箱中斷路器的電流并沒有增大，此時，匯流箱設備出現接地極電壓低，非接地極電壓抬高。這是光伏發電系統本身存在的一種隱患，應予以考慮可以采取措施加以控制。鑒于上述的缺陷，本發明人積極研究創新，提出一種適應于光伏發電系統的匯流箱保護裝置，能夠有效地防止故障進一步擴大。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種能夠多線、多點保護的匯流箱保護裝置，有效排查、檢測、控制匯流箱可能出現的各種電路問題。

為了達到上述目的，提供一種匯流箱保護裝置，所述匯流箱包括光伏電纜、直流電纜和斷路器，所述匯流箱保護裝置包括采集單元、邏輯單元以及執行單元；和

所述采集單元采集直流電纜的電壓信號及至少一條光伏電纜支路上的電壓信號；和

所述的邏輯單元包括至少兩個并聯的比較模塊，比較模塊與所述采集單元電連接，其中一個比較模塊接收所述直流電纜上的電壓信號，其他比較模塊接收所述光伏電纜支路的電壓信號，比較模塊均包括窗口比較器，窗口比較器接入電壓信號以及比較電壓，邏輯單元還包括與門電路和非門電路，所述的比較模塊的輸出端接入與門電路，與門電路的輸出端接入非門電路，非門電路的輸出端接入執行單元，任一比較模塊的電壓信號與比較電壓差的絕對值大于或等于設定值時向所述執行單元發送斷路器跳閘指令；和

所述執行單元與所述邏輯單元電連接并根據所述邏輯單元傳來的指令控制所述斷路器分閘。

本實用新型中對針對邏輯單元進行改進，主要對比較模塊進行并聯，即模塊的輸入端分別接入采集的電壓，但輸出端合流。采集單元采集多個電壓值，這個電壓值包括直流電纜上的電壓信號和光伏電纜上的電壓信號，其中一個比較模塊接入直流電纜上的電壓信號，其余比較模塊接入光伏電纜上的電壓信號進行邏輯判斷，當任一比較模塊的電壓信號與比較電壓的差的絕對值大于或等于設定值時，說明電纜發生短路故障，向執行單元發送指令從而控制斷路器。

可認為，至少有一個用于直流電纜監控的比較模塊和一個用于光伏電纜監控的比較模塊，在本實用新型中，實際上可以是多個用于光伏電纜監控的比較模塊，其連接形式仍然是并聯，這樣是可實現多路線的監控。