[发明专利]光伏设备中电弧的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏系统中电弧的检测方法和光伏系统的安全控制方法。本发明也涉及光伏模块和光伏器件，它们配有防止电弧出现的安全装置。

背景技术

光伏设备以很大的直流电压和直流电流工作，这就产生出现电弧的危险。在错误操作之后，例如，如果操作人员不合时宜地断开一负载连接器，或者由于设备连接线损坏，就会出现这种电弧。这些电弧长时间产生很强的等离子热辐射，因为在直流电压下，与交流系统相反，电压值从不为零，因此，对于人和设备非常危险。此外，光伏模块安装于建筑物屋顶，在出现电弧的情况下，很可能使构架起火。

光伏设备可通过变流器连接于电网。在这种布置中，配设安全系统，可检测光伏模块场与变流器之间电连接件上可能产生的电弧。但是，这些系统不够，因为这种电弧容易在光伏模块本身处发生。现在尚无任何安全解决方案防止这种危险。

公知地，文献FR2827675提出可增加一超声传感器，检测刚性电导体中的电弧，所述超声传感器定位在该导体上，用于测定该导体上电弧产生的声波。该解决方案适于特定的普通电路的刚性金属导电体。光伏模块在玻璃保护材料中具有非常特殊的结构，其中，超声波的波动与在简单铜导体中的行为根本不相同。另外，光伏模块一般定位在侵蚀性外部环境中，完全受到风、雨、冷、热等气候条件的制约。因此，应用于铜导电体的传统解决方案不适用于远离光伏设备的非常特殊的范围。

由于光伏设备中发生的电弧类型的电事故，存在附加的技术问题，其在于使检修操作最佳化，因为相同的模块数量多，且因为其在这种设备中的位置不容易接近，所以检修操作可能显得令人厌烦。

发明内容

因此，本发明的总目的是提出一种解决方案，检测光伏设备中的电弧，以提高这种设备的安全性。

更确切地说，本发明力求达到全部或部分下述目的：

本发明的第一个目的是提出一种解决方案，可检测光伏模块中出现的电弧。

本发明的第二个目的是提出一种解决方案，可确保光伏设备的安全，在检测电弧的情况下，尤其是在快速操作时，会出现电弧。

本发明的第三个目的是提出一种解决方案，便于检修发生电弧的光伏设备。

为此，本发明涉及用超声波检测光伏器件中的电弧的方法，其特征在于，其包括以下步骤：

-测定超声波传感器接收的信号的至少一个参数，所述至少一个参数在信号振幅、信号持续时间、信号中心频率之中选取；

-用预定值比较所述至少一个信号参数的测定值，以确定所述测定值是否相当于电弧的数值。

用预定值比较至少一个参数的测定值的第二个步骤包括以下的检验，以便确定信号正是由电弧产生：

-检验接收的信号的振幅是否大于或等于40dB；和/或

-检验接收的信号的持续时间是否为15μs至25μs；和/或

-检验接收的信号的中心频率是否为200kHz至360kHz。

电弧的超声波检测方法还可包括以下的辅助步骤，以便确定信号正是由电弧产生：

-检验记录的信号的有效电压是否从5dBEA至15dBEA的第一数值增大到15dBEA至25dBEA的第二数值。

本发明也涉及光伏器件的安全控制方法，其特征在于，其包括如前所述的电弧的超声波检测方法；然后其包括一步骤，该步骤在于在检测到电弧情况下断开光伏器件的电路，以便熄灭电弧。

所述方法可采用以下辅助步骤：

-在检测到电弧、接着断开电路之后，恢复光伏器件工作至少一次；

-如果再次检测到电弧，则停止光伏器件的工作，且发送光伏器件的故障信息。

控制方法可包括一个确定光伏器件中电弧位置的辅助定位步骤。

所述确定光伏器件中电弧位置的定位步骤包括以下分步骤：

-对每个传感器存储信号接收时间，并按接收顺序分类这些传感器；

-根据每个传感器上信号的到达顺序，确定电弧位置。

另外，光伏器件的安全控制方法可包括一个从光伏器件超过电力生产的一确定阈值的瞬间开始实施电弧检测方法的预备步骤。

本发明也涉及光伏模块，其特征在于，所述光伏模块包括用于检测电弧的超声波传感器和从该超声波传感器至一处理单元的通信部件。

用于检测电弧的超声波传感器位于框架上或所述光伏模块的玻璃上。