[发明专利]光电系统中电弧的检测方法及其光电系统

说明书

技术领域

本发明涉及对光电系统的直流通路中的电弧进行检测的方法，其中在重复时间帧期间检测该直流通路的电流的值，并生成均值。

本发明还涉及如下的光电系统，该光电系统具有用于将电力馈送至AC电压网的部件、具有DC-DC转换器和用于将由至少一个太阳能电池产生的与直流电流相关联的DC电压转换为用于馈送到该AC电压网的AC电压的DC-AC转换器，并具有控制设备。

背景技术

由于外层材料在极短的时间内被点燃，因此在光电系统中经常发生诸如串联电弧或并联电弧之类的直流电弧，造成危险的和损失惨重的火灾。由于直流电弧没有过零，因此它们不会自动地被熄灭。因此，电弧检测非常有必要。

根据WO 95/25374 A1，已知一种串联电弧和并联电弧的检测方法。在该方法中，检测单元连接至光电系统的主直流导体，使得能够检测电压变化并因此而检测电弧。所使用的检测单元是模拟电路，并具体包括两个感应耦合的谐振电路、两个比较器和一个延迟级，使得该主直流导体中的DC断路器能够被启用和禁用。该方法的一个缺点是，光电系统中必须具有用于该方法的附加硬件部件，这会导致额外的成本。另一个缺点是，基本上无法对该方法的参数进行后续的改变或修改。

EP 1 796 238 A2公开了另一种用于串联电弧和并联电弧的检测方法，该方法是利用软件模块实现的。为了检测串联电弧，生成电流波形的时间帧内的算数均值。如果在两个连续的时间帧期间该均值的差超过了一个阈值，则计数器递增。如果该差保持在该阈值以下，则该计数器递减。如果计数器状态超过了一定值，则检测到串联电弧。为了检测并联电弧，确定在一个时间帧内电流波形的最大值和最小值，并计算该最大值与最小值之差。如果该差大于特定的阈值，则另一个计数器递增。如果该差保持在该阈值以下，则该计数器递减。如果计数器状态超过了一定值，则检测到并联电弧。该方法的一个缺点是仅考虑了电流波形。此外，仅在多次电流变化后才能检测到电弧，而那时损害已经发生。另一个缺点是，该差检测方法是用于串联电弧和并联电弧的。

发明内容

本发明的目的是创建上述方法和上述光电系统，借助本发明提出的方法和系统，利用光电系统的部件能够对该光电系统的安全性进行监视。将能够避免或者至少减少已有系统的缺点。

本发明的该目的是通过如下方法实现的，在该方法中，在时间帧期间检测直流通路的电压的值并生成均值，并且基于电流的均值和电压的均值，借助计算方法连续地计算至少一个检测信号和至少一个检测阈值。

本发明的该目的还通过上述光电系统实现，在该光电系统中，设置了用于测量DC电压和DC电流的测量设备，而控制设备被设计成执行上述检测方法。

与所述解决方案和所附权利要求书有关的一个优点是，由于对电流和电压二者都进行检测，因此总是针对逆变器的输出功率执行该检测。这意味着该检测方法能够对电弧和入射辐射的变化进行区分。因此，也能够检测具有较小功率水平的电弧，这使得能够在早期检测到电弧。另一个优点是，该方法的灵敏度可以通过校正因子来调节，并可以使用该光电系统的部件(例如逆变器的控制设备)来执行。因此，可以借助于软件更新来实现有利地以数字形式实现的该方法。因此，能够对该光电系统的至少一个现有部件加以改进或集成。另外有利的是，还可以以低采样率(低至百赫兹范围)执行该检测方法。这意味着相应地需要处理更少的值，使得能够使用可用的资源，并因此能够使部件成本最小化。

根据以下说明，可以推导出进一步的优点。

附图说明

下面将参照所附示意图更详细地描述本发明，其中，假设在整个说明书中包含的公开以相同的附图标记同样适用于等同部分。此外，根据本发明，所示的一个或多个示例性实施方式的独立特征本身可以表示独立的解决方案。

在附图中：

图1是一种光电系统的示意性框图；

图2是用于确定各均值的光电系统的电流和电压的时间进程(time course)；

图3是在发生电弧之前电压的均值和长时均值的示意性时间进程，以及所得到的检测信号；

图4是在发生电弧之前电流的均值和长时均值的示意性时间进程，以及所得到的检测信号；

图5是在检测串联电弧期间的时间进程的示意图；

图6是在检测并联电弧期间的时间进程的示意图；以及

图7是在发生电弧期间光电系统的逆变器的所得到的工作点的示意图。

具体实施方式

应当注意的是，所引入的示例性实施方式的相同部分被赋予了相同的附图标记。