[發明專利]匯流箱直流串聯故障電弧的檢測裝置及其方法

在審

• 申請號: 202010005564.X
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN111123051A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 吳云來;金建波;羅易;馬野;吳明光
• 申請（專利權）人: 浙江正泰新能源開發有限公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;H02S40/34
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李宏志

本申請公開了一種匯流箱直流串聯故障電弧的檢測裝置及其方法，涉及直流串聯故障電弧檢測技術領域，包括多個光伏組串的電流檢測模塊、電壓檢測模塊、溫度檢測模塊、信號處理通信主控模塊以及紫外線檢測模塊；多個所述電流檢測模塊分別安裝在匯流箱電流檢測柱的相應引導孔出線端，并與所述信號處理通信主控模塊連接；所述電壓檢測模塊用于與匯流箱連接的斷路器的輸入端并聯連接，采集斷路器輸入端的電壓值；所述溫度檢測模塊用于固定在所述匯流箱的殼體上，采集匯流箱的工作溫度；所述紫外線檢測模塊用于安裝在匯流箱的斷路器輸入端，采集斷路器輸入端的紫外線信息。本申請具有就電弧的時頻域特性、采用時域和小波分析技術，檢測故障電弧的效果。

技術領域

本申請涉及直流串聯故障電弧檢測技術領域，特別涉及一種匯流箱直流串聯故障電弧的檢測裝置及其方法。

背景技術

光伏發電被認為本質安全，而在事實上是人們認識上的一個盲區。隨著光伏系統在規模數量維度上的擴大、投運時間維度上的延伸，致使電纜線路風化破損、電子器件老化損壞以及連接裝置接觸不良，使得原本小概率的故障電弧越來越頻繁地發生。

電弧是電流通過絕緣介質產生的一種氣體放電現象。鑒于光伏直流故障電弧的危害性，在2014年，美國實施電氣法規(NEC)690.12，同年推出UL1699B。在2015年，中國實施《電氣火災監控系統(第4部分：故障電弧探測裝置)》。改進光伏組件阻燃性是應對光伏火災的治本之策，然而光伏組件EVA膠膜的阻燃性始終未取得決定性突破。

故障電弧的研究方向涵蓋電弧時頻域特性、譜特性、混沌特性；分析內容涉及電弧放電時電路的電壓/流，以及電弧放電時伴隨的聲、光和電磁福射；分析技術包括時頻分析、小波分析、神經網絡和馬氏距離分析。目前，主流的研發路線為：分析內容選電流、定位時頻域特性、使用時頻和/或小波分析技術。本文沿襲業界主流的研發路線，根據“直流故障電弧光80％以上是紫外光”的事實；研究方向定位時頻域特性，分析內容選擇電流和紫外光，分析技術采用時域結合小波。檢測故障電弧的難點是閾值：低閾值誤判與高閾值漏判；借助BP神經網絡或支持向量機定閾值，理論豐滿現實骨感。電弧檢測器廠家推薦的閾值往往過于保守--注重電弧火災，忽視出力損失，進而有失偏頗！

有效的故障電弧檢測不僅要實時發現電弧，更應檢測出故障電弧的先兆，防患于未然；如果再電弧穩定時切斷電路則已然太遲。因此，要在電弧不穩定階段檢測出故障征兆，避免釀成嚴重后果；換言之，需關注光伏系統的非自持放電、非自持向自持放電的過渡以及自持放電。運維理念經歷了事后維修、定期檢修和狀態維護的演變；借鑒狀態維護的運維理念，設計故障的低中高三閾值：檢測統計低閾值故障電弧，指導運維巡檢的時間分配；檢測統計中閾值故障電弧，分配運維檢修的任務清單并預警；檢測統計高閾值故障電弧，自動切斷電路滅弧并報警；故障電弧的狀態運維，兼顧電弧火災和光伏出力兩方訴求。

公告號為CN102684152B的中國專利公開了一種光伏匯流專用故障電弧探測滅弧裝置，該裝置包括對電弧光譜具有較大衰減特性的第一復眼透鏡及具備廣譜透光特性的第二復眼透鏡，由第一復眼透鏡及第二復眼透鏡分別將第一光敏管組及第二光敏管組罩住，第一光敏管組僅輸出散射日光的光電信號，第二光敏管組則輸出散射日光及電弧光的光電信號，第一光敏管組及第二光敏管組的輸出端連接信號拓撲處理模塊，由信號拓撲處理模塊輸出放大后的電弧光的光電信號，該光電信號即為故障電弧探測信號。

公告號為CN102854426B的中國專利公開了一種基于實時測量多頻段頻率分量占比判斷直流電弧故障的方法。

公告號為CN103245897B的中國專利公開了一種應用多重判據的光伏系統直流故障電弧的檢測方法。