[發(fā)明專利]光伏系統(tǒng)直流側(cè)電弧故障檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710535193.4
• 申請(qǐng)日: 2017-07-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107294494A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐文新;柴立超;吳春華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海巖芯電子科技有限公司
• 主分類號(hào): H02S50/00
• 分類號(hào): H02S50/00;G01R31/12
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.光伏系統(tǒng)直流側(cè)電弧故障檢測(cè)裝置，其特征在于，包括一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器(1)、一個(gè)電流互感器(2)采樣光伏陣列(5)輸出端的直流母線電流信號(hào)，經(jīng)過(guò)硬件濾波電路(3)濾除低頻信號(hào)，再經(jīng)過(guò)ADC采樣(4)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，輸入所述數(shù)字信號(hào)處理器(1)進(jìn)行電弧故障檢測(cè)，若檢測(cè)到所述光伏陣列(5)存在故障電弧，由故障報(bào)警器(6)進(jìn)行故障報(bào)警。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏系統(tǒng)直流側(cè)電弧故障檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的硬件濾波電路(3)進(jìn)行高通濾波，濾除20kHz以下的信號(hào)分量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏系統(tǒng)直流側(cè)電弧故障檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的ADC采樣(4)的采樣頻率為180kHz。

4.一種用于根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏系統(tǒng)直流側(cè)電弧故障檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，其特征在于，所述的數(shù)字信號(hào)處理器(1)根據(jù)輸入的電流信號(hào)進(jìn)行電弧檢測(cè)，其過(guò)程如下：

步驟(1)對(duì)所述的電流采樣高頻信號(hào)x(t)，采用集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(ensemble empirical mode decomposition，EEMD)算法對(duì)信號(hào)進(jìn)行分解，得到本征模態(tài)分量(intrinsic mode function，IMF)，各本征模態(tài)分量IMF(1，2，...，n)分量在頻域里將信號(hào)從高頻到低頻自動(dòng)劃分，且每個(gè)本征模態(tài)分量IMF只含有一個(gè)主頻成分；

步驟(2)利用模糊熵算法提取各本征模態(tài)分量IMF分量的能量熵，選取局部分量本征模態(tài)分量IMF1、IMF2、IMF3的模糊熵E₁、E₂、E₃作為特征向量；

步驟(3)利用模糊C均值聚類算法計(jì)算得到的歸一化特征向量與計(jì)算好的聚類中心的歐式距離進(jìn)行故障辨識(shí)；

步驟(4)若步驟(3)檢測(cè)到故障電弧信號(hào)，則由所述故障報(bào)警器(6)進(jìn)行故障報(bào)警；若步驟(3)沒(méi)有檢測(cè)到故障電弧信號(hào)，則重復(fù)步驟(1)到步驟(3)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光伏系統(tǒng)直流側(cè)電弧故障檢測(cè)方法，其特征在于，所述的步驟(1)中集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EEMD)算法為經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(empirical mode decomposition，EMD)算法的優(yōu)化，其分解步驟如下：

步驟(1-1)在原時(shí)間序列x(t)中加入高斯白噪聲序列n(t)，表示為x_e(t)＝x(t)+n(t)；

步驟(1-2)對(duì)重構(gòu)后的時(shí)間序列x_e(t)利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解EMD算法分解為若干個(gè)本征模態(tài)分量IMF分量，找出信號(hào)x_e(t)的所有極大值和極小值，利用三次樣條插值法構(gòu)造信號(hào)的上下包絡(luò)線u(t)、v(t)，求出上下包絡(luò)線的均值為m(t)＝u(t)-v(t)/2，原始信號(hào)與包絡(luò)線均值的差值為h(t)＝x(t)-m(t)；判斷h(t)是否滿足本征模態(tài)分量IMF的兩個(gè)條件：①極值點(diǎn)的數(shù)量與過(guò)零點(diǎn)的數(shù)量相等或相差一個(gè)，②信號(hào)的上下包絡(luò)線的均值為零，若同時(shí)滿足，則得到一個(gè)本征模態(tài)分量IMF分量c_i(t)，否則重復(fù)以上步驟；剩余分量r(t)為原始信號(hào)x_e(t)減去c_i(t)，判斷r(t)是否滿足終止條件，其終止條件為達(dá)到設(shè)定的分解層數(shù)為3層或者r(t)為單調(diào)函數(shù)，若不滿足則用r(t)代替x_e(t)重復(fù)以上步驟；針對(duì)經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解EMD在信號(hào)分解結(jié)束得到若干本征模態(tài)分量IMF分量與剩余分量之和為此處i取值為3，即算法只分解到第三層，這樣既能提高程序運(yùn)行效率又足夠提取故障特征頻段；

步驟(1-3)計(jì)算m組加入均方根相等的不同白噪聲序列后的經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解EMD分解后的本征模態(tài)分量本征模態(tài)分量IMF(ij)，i表示經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解EMD算法分解的層數(shù)i≤3；j表示第j次經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解EMD算法分解，j≤m，m＝10；

步驟(1-4)對(duì)m次經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解EMD分解結(jié)果計(jì)算均值，并將得到的結(jié)果輸出，即