[发明专利]一种非正常光照条件下的光伏系统故障电弧检测方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏电气故障检测技术领域，具体涉及一种基于非正常光照条件下逆变器MPPT算法调节的光伏系统工作点，直流故障电弧检测装置动态跟踪这些工作点以调整设定的判断特征量阈值，实现非正常光照条件下光伏系统内故障电弧检测的方法。

背景技术

伴随着全球能源的日益紧张和环境可持续发展要求，光伏发电这一新型环保的可再生能源在居民用电和工商业领域得到越来越广泛的推广应用。光伏发电系统中，故障电弧通常是由线路绝缘老化、破损或者电气回路存在汇流盒等连接松动等非操作原因引起的。故障电弧发生时会吸收光伏系统产生的大部分能量而转为高温电离气体，由于缺乏全方位的直流故障检测装置监管，这种持续的高温气体显然会将电缆、电器设备以及汇流箱烧毁；故障电弧放电持续放出的大量的热还可能点燃光伏系统周围的易燃易爆品，最终引起区域面积停电及爆炸火灾事故，极易造成光伏系统组件及相关设施的财产损失甚至危及生命安全。因此，在任何情况下尤其是在非正常光照条件下准确检测并断开故障电弧是防范危害事故的根本途径。

1999年，由美国保险商实验室和美国电气制造商协会合作起草的美国国标UL1699，主要对交流故障检测设备质检标准做了规定，并强制要求交流系统及民用建筑卧室必须安装故障电弧检测保护装置加以保护。上世纪九十年代是光伏系统的兴盛年代，但系统中易出现模块、接线端子和连接汇流盒松动等问题，引起故障电弧频发，这些故障电弧尽管电流很小，但所生成的能量足够引发火灾，威胁周围环境中的生命财产安全。交流故障检测装置国标的失效和光伏系统的大量应用令光伏直流故障电弧的检测隔离问题日益严峻，美国于2011年制定的国标UL1699B正式就光伏系统的直流故障电弧检测装置质检问题提出标准。我国也于近些年提出关于AFDD的一般设计要求及将其作为电气火灾监控系统的建议草案，可见光伏系统中故障电弧的防治迫在眉睫。

目前，针对光伏系统故障电弧检测，国内外研究提出的检测特征量阈值均基于系统处于正常稳定光照外界环境、工作点及系统电量不发生变化这一前提，未涉及外界环境变化或偶发因素令光照变化引发系统工作点及系统电量变动的情形。而在非正常光照条件下(阴雨天气、乌云连绵、树叶动物长期遮盖等稳定非正常光照天气环境和卷积云飘过、飞机掠过、树叶飘过、鸟儿飞过、日出日落等短时光照变化环境下)，逆变器中的MPPT算法便动态调节光伏系统工作点，光伏系统的电量均较正常时偏低，相应输出特性曲线及系统电量也较正常时的偏低，此时一旦发生故障电弧，直流故障电弧检测装置采集计算得到的特征量往往无法达到设定阈值，令正常光照下设定的故障电弧判断特征量初始阈值失效，造成装置拒动。这便导致光伏系统存在较大的潜在电弧故障威胁，这种小电流故障电弧持续燃烧，也具备足够的能量损坏光伏系统、引发火灾、带来生命财产损失。

发明内容

本发明的目的在于解决直流故障电弧保护装置在光伏系统进入非正常光照条件下原设定阈值失效而引发的拒动的问题，提供了一种非正常光照条件下的光伏系统故障电弧检测方法。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

该故障电弧检测方法包括以下步骤：

在光伏系统未发生故障电弧事件的情况下，基于逆变器中的MPPT算法动作信号识别光伏系统工作点变动，基于光伏系统工作点变动同步调节直流故障电弧检测装置中用于故障电弧事件判断的特征量阈值，使得所述特征量阈值随着光伏系统工作点中的系统电量的变化而呈现同样的变化趋势。

所述故障电弧检测方法具体包括以下步骤：

1)直流故障电弧检测装置根据所述特征量阈值进行故障电弧检测，并判断当前采样时刻是否发生故障电弧事件，若发生故障电弧事件，则计数变量N计数，然后转至步骤3)；若未发生故障电弧事件，则清零计数变量N，转至步骤2)；

2)判断逆变器中的MPPT算法是否动作，若动作，则判断当前采样时刻光伏系统进入非正常光照条件，直流故障电弧检测装置读入逆变器输出的变动后的光伏系统工作点，结合所述特征量阈值的初始设定值及初始设定值对应的光伏系统工作点计算得到所述特征量阈值在下一次故障电弧检测时对应的设定值，然后返回步骤1)进行下一次故障电弧检测；若未动作，则保持所述特征量阈值的当前设定值不变，然后返回步骤1)进行下一次故障电弧检测；