[发明专利]基于信号回声器区分逆变器噪音和直流电弧信号的方法

说明书

技术领域

本发明属光伏电气故障检测技术领域，更准确地说本发明涉及一种采用安装信号回声器，区分光伏系统中的逆变器噪音信号与直流电弧信号的方法。

背景技术

随着光伏发电的大规模应用，特别是光伏电池板在建筑物屋顶和外墙的广泛应用，多地多处发生了由于光伏发电系统所导致的火灾。通过分析发现，这类火灾基本是由光伏发电系统的直流电弧故障引起的，因此检测和隔离引发设备损坏及火灾隐患的直流电弧故障就成为必须解决的问题。这其中，可靠检测出直流电弧故障已经成为提高系统安全性，防止火灾隐患的一个首要任务。在电弧信号频谱中，有一个重要的“粉红原理”，即电弧故障时电压和电流频谱成反比关系，而在正常噪音时，则不存在此关系。

在光伏系统中，直流电弧故障信号也完全满足这一原理。不过，由于检测直流电弧故障设备安装位置不同、光伏设备型号不同、电弧故障位置不同等，可能造成部分情况下，电弧故障这一特性被掩盖在正常的噪音信号中，并不能被很好的检测出来。分析噪音来源，发现其主要来源于光伏系统中的逆变器部分，原因是由于最大功率跟踪功能或其他因素造成的电力电子器件的频繁调节而产生的。

本发明通过将直流电弧检测器放置与光伏板与逆变器之间，并在直流电弧检测器靠近光伏板侧安装有动态信号回声器，回声逆变器噪音。当变流器产生噪音后，将通过直流电弧检测器，在动态信号回声器处形成噪音回声，并再次通过直流电弧检测器，通过差分的方法就可以去除这部分噪音信号，保留下的就是有效电气信号，并可通过直流电弧检测器的电弧“粉红原理”检测出是否发生了直流电弧故障。

发明内容

本发明目的是：人为制造变流器噪音信号的回声，并与噪音信号先后通过同一检测装置，运用差分的方法，确认滤除变流器噪音信号，保留有效电气信号用于检测直流电弧故障，以确保光伏系统的安全运行，防止故障电弧引起的火灾发生。

光伏系统中的主要噪音来源是逆变器中的电力电子器件，通过逆变器噪音信号的回声与噪音信号本身的差分，将可确认滤除逆变器噪音信号，并保留有效电气信号用于检测直流电弧故障。因此本发明通过噪音回声器的安装位置，直流电弧故障检测器的安装位置，及信号差分方法，可靠的滤除了逆变器噪音信号，保留了有效待检测信号。

本发明采用以下的技术方案来实现，包括下述步骤：

1)安装直流电弧故障检测器在光伏板与光伏逆变器之间；

2)安装信号回声器位于直流电弧故障检测器与光伏板之间；

3)通过信号回声器反射逆变器可能发出的噪音信号通过直流电弧故障检测器；

4)在直流电弧故障检测器中，利用差分原理，可将先后不同方向通过本检测器的噪音信号过滤，仅保留光伏板侧的有效待检测信号。

本发明中，披露了一种实现光伏系统中区分逆变器噪音和直流电弧故障信号的方法，该方法基于差分原理，通过噪音信号回声器，人为制造出与逆变器噪音相同的信号并通过差分的方法滤除掉该噪音信号，并只保留光伏板侧发出的有效信号。其中上述步骤中信号回声器，及差分原理的算法是已经成熟的工程应用算法，不在此描述。

3、有益效果

该方法突破了传统的，利用信号滤波技术，寻找噪音信号特征并滤除逆变器噪音的思路，从信号回声器的角度，巧妙的将外部的噪音信号利用差分原理，可靠的滤除，只保留了有效信号供直流电弧检测器使用，避免了噪音信号干扰，防止了直流电弧检测器的误动或拒动。该方法原理简单，算法可靠，避免了直接从混杂噪音信号的电压电流波形中检测直流电弧故障信号的种种不确定因素。

附图说明

图中为本发明方法的原理图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明方法进行详细描述。

图中1为直流电弧故障检测器，2为信号回声器，3为光伏电池板，4为光伏逆变器，5为光伏逆变器发出的噪音信号，6为光伏电池板侧产生的待检测信号，7为经过信号回声器返回的噪音信号，8为直流电弧故障检测器1中的差分器，9为直流电弧故障检测器1中的电弧故障判断器，10为直流能量通道。图中直流故障检测器1安装于光伏电池板3与光伏逆变器4之间，而信号回声器2安装于直流故障检测器1与光伏电池板3之间，通过直流能量通道10进行信号回声器7和直流电弧故障检测器1中的直流能量流动。光伏逆变器4可能产生的噪音信号5通过直流电弧故障检测器1并被其记录后进入信号回声器2，信号回声器将噪音信号5返回为噪音回声7并同待检测信号6，一同送入直流电弧故障检测器1，直流电弧故障检测器1中的差分器8的一端将通过噪音信号5，另一端将通过混合信号，即噪音回声7和电弧故障信号6，则差分器的输出端将仅为待检测信号6，将待检测信号6送入直流电弧故障检测器1中的电弧故障判断器9判断出系统是否发生了电弧故障。