[發明專利]主動式光伏組串電弧故障檢測方法及系統

有效

• 申請號: 202010559723.0
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111726079B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 沈江明;王志新;張永;王澤鯤
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;豐郅（上海）新能源科技有限公司
• 主分類號: H02S50/10
• 分類號: H02S50/10
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種主動式光伏組串電弧故障檢測方法及系統，包括：主動注入信號步驟：主動產生高頻信號，在光伏組串側主動輸出高頻信號；電流信號采集步驟：在光伏組串側的直流母線上測量電流信號并記錄，獲取光伏組串側直流母線上電流信號信息；電弧故障判斷步驟：根據光伏組串側直流母線上電流信號信息，進行小波變換處理，分析小波變換處理后信號特征，將小波變換處理后信號特征與輸入高頻信號比較，判斷光伏組串是否發生電弧故障，獲取主動式光伏組串電弧故障檢測結果信息。本發明在光伏組串側進行檢測，從根本上解決了逆變器噪聲、不同運行工況對檢測的影響。

技術領域

本發明涉及電弧故障檢測技術領域，具體地，涉及一種主動式光伏組串電弧故障檢測方法及系統。

背景技術

近年來，隨著我國環境保護要求力度的提升、可再生能源發電技術進步，清潔能源利用規模得以加大、發展迅速。例如，截至2019年，我國光伏發電累計裝機容量已達到204GW，處于世界第一位。但是，由于光伏組串電弧故障，造成光伏電站火災事故頻發，造成巨大經濟損失，且人身安全隱患嚴重，已為業界所關注。目前，針對光伏組串電弧故障檢測技術主要有兩種：一是基于電弧發展過程中相關的聲、光、熱等物理性質變化的檢測方法；二是基于電弧電信號的時頻檢測方法。

然而，這些技術仍然存在著許多問題。前一種方法，即基于聲、光、熱等物理性質變化的檢測方法，其缺陷在于所采用的傳感器一般成本均較高，同時，易受環境中聲、光、熱等因素的影響，不易區別是否因光伏組串電弧故障所產生的，引起誤判。后一種方法基于檢測電弧電信號的時頻信號，該方法穩定，能直接從電信號中判別電弧是否發生，但是，依賴單一時域或頻域判據，檢出率低、誤判率高，而混合時頻判據尚不成熟。與此同時，電弧信號特征還不可避免地會受到外界條件，諸如逆變器噪聲、不同工況等的影響，引起誤判。

專利文獻CN107181460A公開了一種用db6小波進行4層變換的算法來減小逆變器開關頻率的干擾，從而降低誤判率；專利文獻CN104601105A公開了一種非正常光照條件下光伏系統故障電弧檢測方法；《光伏系統直流電弧故障特征及檢測方法研究》(牟龍華，王伊健，蔣偉，等，中國電機工程學報，2016，36(19)：5236-5244)公開了一種結合3種有效的時頻域判據優勢的混合判斷方法，同時考慮了不同電壓、功率和負載電流對檢測的影響；《光伏系統直流串聯故障電弧特征及識別技術研究》一文中(季淑潔，遼寧工程技術大學，2017)將時域和頻域分析相結合,研究光伏系統串聯電弧故障問題，基于光伏系統正常運行和發生串聯故障電弧時電流峰峰值和電流平均值的特征差異,分析電流時域特征在串聯故障電弧識別方面的可行性，結論為光伏系統發生串聯故障電弧時電流三層小波分解低頻系數標準差和高頻系數標準差較正常狀態有所升高。這些發明均關注如何增強對于某種特定外部條件的適應性，如克服逆變器噪聲等對檢測結果的影響。但是，無法適應多個環境因素共同作用的情況，在涉及多種影響因素變化時不能保證具有較高可靠性。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種主動式光伏組串電弧故障檢測方法及系統。

根據本發明提供的一種主動式光伏組串電弧故障檢測方法，包括：主動注入信號步驟：主動產生高頻信號，通過線圈耦合的方式在光伏組串側主動輸出高頻信號；電流信號采集步驟：在光伏組串側的直流母線上測量電流信號并記錄，獲取光伏組串側直流母線上電流信號信息；電弧故障判斷步驟：根據光伏組串側直流母線上電流信號信息，進行小波變換處理，分析小波變換處理后信號特征，將小波變換處理后信號特征與輸入高頻信號比較，判斷光伏組串是否發生電弧故障，獲取主動式光伏組串電弧故障檢測結果信息。

優選地，所述主動注入信號步驟：第一頻段設置步驟：由信號發生器產生高頻信號，設置信號的頻段為10kHz～100kHz、幅值為0～10V；所述信號發生器產生高頻信號采用正弦波。

優選地，所述主動注入信號步驟：第二頻段設置步驟：將線圈耦合到光伏組串側的高頻信號，使得線圈耦合到光伏組串側的高頻信號的頻段為10kHz～100kHz、幅值為0～2V；所述線圈耦合到光伏組串側的高頻信號采用正弦波。