[發(fā)明專利]一種基于電壓分析的光伏線路故障檢測(cè)與定位方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211433529.3
• 申請(qǐng)日: 2022-11-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116047369A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 繆文超;羅艷芳;汪飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/58
• 分類號(hào): G01R31/58;H02S50/00;G01R31/08
• 代理公司: 北京盛廣信合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 16117
• 代理人: 劉化帥

本發(fā)明一種基于電壓分析的光伏線路故障檢測(cè)與定位方法，包括：模擬光伏系統(tǒng)，模擬線對(duì)地及線對(duì)線故障實(shí)驗(yàn)，得到光伏板各部位電壓數(shù)據(jù)；基于電壓數(shù)據(jù)，得到光伏陣列電壓測(cè)量點(diǎn)，分析故障電壓規(guī)律，得到電壓公式；設(shè)置電壓傳感器布置方案，基于電壓公式和電壓傳感器布置方案，開(kāi)發(fā)故障檢測(cè)算法；基于故障檢測(cè)算法判斷光伏系統(tǒng)是否發(fā)生故障，并確定故障的發(fā)生位置和故障類型。本發(fā)明計(jì)算復(fù)雜度小，減少了最大功率點(diǎn)控制器對(duì)數(shù)據(jù)及檢測(cè)結(jié)果的影響，提高了故障檢測(cè)精度，能準(zhǔn)確的對(duì)故障進(jìn)行定位；進(jìn)一步考慮高阻抗情況，對(duì)故障考慮范圍更全面，考慮線對(duì)地、線對(duì)線故障及局部陰影的區(qū)分，且提出電壓傳感器布置方案，對(duì)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用考慮更全面。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電氣工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于電壓分析的光伏線路故障檢測(cè)與定位方法。

背景技術(shù)

在光伏系統(tǒng)中，由于光伏組件老化、雨水腐蝕以及光伏電站的接線不良，光伏系統(tǒng)極易發(fā)生線對(duì)地、線對(duì)線故障，嚴(yán)重時(shí)可能引起火災(zāi)。而由于最大功率點(diǎn)跟蹤控制器、故障電流幅值低、光伏組件的非線性電流-電壓特性等原因，使得傳統(tǒng)的保護(hù)裝置不能檢測(cè)相應(yīng)的故障。而在目前研究中，數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)、自回歸模型、熱成像、智能檢測(cè)等方法對(duì)線對(duì)地與線對(duì)線故障的檢測(cè)都無(wú)法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，大多對(duì)線對(duì)地、線對(duì)線故障與部分陰影不能區(qū)分。此外，高阻抗故障將導(dǎo)致大量能量損失，而現(xiàn)有研究對(duì)高阻抗研究不足。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于電壓分析的光伏線路故障檢測(cè)與定位方法，利用光伏串頂部負(fù)節(jié)點(diǎn)處的電壓、光伏串底部正節(jié)點(diǎn)處的電壓及光伏陣列輸出電壓，結(jié)合基爾霍夫電壓定律，對(duì)線對(duì)地、線對(duì)線故障進(jìn)行檢測(cè)與定位，最終實(shí)現(xiàn)即使存在高阻抗，也能對(duì)線對(duì)地、線對(duì)線故障進(jìn)行檢測(cè)并準(zhǔn)確定位。且針對(duì)串內(nèi)線對(duì)線故障檢測(cè)定位進(jìn)一步研究，形成電壓傳感器布置方案。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種基于電壓分析的光伏線路故障檢測(cè)與定位方法，包括：

模擬光伏系統(tǒng)，模擬線對(duì)地及線對(duì)線故障實(shí)驗(yàn)，得到光伏板各部位電壓數(shù)據(jù)；

基于所述電壓數(shù)據(jù)，得到光伏陣列電壓測(cè)量點(diǎn)，并分析故障電壓規(guī)律，基于所述故障電壓規(guī)律得到電壓公式；

設(shè)置電壓傳感器布置方案，基于所述電壓公式和所述電壓傳感器布置方案，開(kāi)發(fā)故障檢測(cè)算法；

基于所述故障檢測(cè)算法判斷所述光伏系統(tǒng)是否發(fā)生故障，并確定故障的發(fā)生位置和故障類型。

可選地，所述線對(duì)地及線對(duì)線故障實(shí)驗(yàn)包括所述光伏系統(tǒng)和線對(duì)地、線對(duì)線故障發(fā)生器；

所述光伏系統(tǒng)包括n×m光伏陣列，即n個(gè)光伏板串聯(lián)，m個(gè)相同的串聯(lián)支路并聯(lián)、最大功率點(diǎn)控制器、升壓斬波電路、蓄電池和一個(gè)負(fù)載；

所述線對(duì)地、線對(duì)線故障發(fā)生器包含斷路器、方波發(fā)生器和電阻。

可選地，所述模擬線對(duì)地及線對(duì)線故障實(shí)驗(yàn)過(guò)程包括：

記錄正常情況下光伏板各部位電壓數(shù)據(jù)；

調(diào)節(jié)線對(duì)地、線對(duì)線故障發(fā)生器，記錄光伏板電壓數(shù)據(jù)；

改變所述線對(duì)地及線對(duì)線故障實(shí)驗(yàn)的故障發(fā)生位置和所述線對(duì)地、線對(duì)線故障發(fā)生器中的電阻，記錄在不同故障、不同阻抗情況下電壓數(shù)據(jù)。

可選地，所述光伏陣列電壓測(cè)量點(diǎn)包括光伏串頂部負(fù)節(jié)點(diǎn)、光伏串底部正節(jié)點(diǎn)及光伏陣列輸出點(diǎn)。

可選地，所述電壓公式包括正常狀態(tài)下電壓公式：

V_i2＝(n-1)×V_in

式中，V_i2為第i串光伏串頂部負(fù)節(jié)點(diǎn)處的電壓；V_in為第i串光伏串底部正節(jié)點(diǎn)處的電壓；n為光伏串中的光伏板數(shù)量。