[发明专利]一种光伏系统接地故障检测方法

说明书

本发明提供了一种光伏系统接地故障检测方法，包括以下步骤：连接SSTDR检测装置与光伏系统后，创建无接地故障下的基准值C_b；获取无接地故障下的光伏系统误差参考值N_ref;对光伏系统不断扫描，计算光伏系统偏离值S；根据光伏系统偏离值S与预设阈值数值大小判断是否发生接地故障，若存在故障则发出警报。本发明不需要额外传感器测量光伏系统中电压、电流、辐照度、温度等参数。根据光伏系统接地故障时阻抗值的变化，通过对入射信号和反射信号的互相关值进行数值分析处理，实现光伏系统接地故障检测。

技术领域：

本发明属于光伏系统故障检测领域，特别涉及光伏系统接地故障检测方法。

背景技术：

光伏发电因其清洁无污染，得到了快速发展，而一些严重的问题也突显出来，其中光伏系统老化带来的电气系统安全问题尤为突出。接地故障被认为是光伏系统中最常见的故障之一。光伏系统存在复杂的结构和大量的连接设备，由于老化、热应力、机械应力、动物撕咬等原因，导致光伏组件、接线盒、电缆、设备互连线等绝缘损坏，致使载流导体与大地形成一个可供电流通过的路径时就形成了接地故障。接地故障可能会产生电弧，严重时会引发火灾烧毁光伏阵列。此外，发生接地故障时，光伏系统外露的导电部分对地存在故障电压，对人体存在极大的安全隐患。对于此类安全问题，美国国家电气规范NEC(NationalElectrical Code)第690.5号文件规定，任何系统电压高于50V的光伏系统都需要有接地故障保护。

根据光伏直流母线是否与大地相连，可分为接地型光伏系统与不接地型光伏系统。如图2所示为接地型光伏系统，虚线表示光伏系统中的不带电金属导体(如光伏组件金属框架、接地架、设备外壳等)与大地可靠相连，逆变器侧直流母线通过保险丝与大地相连，图中A，B点均为可能的接地故障点；不接地型光伏系统相较于接地型光伏系统区别之处在于直流母线不与大地相连。

目前，国内外学者针对光伏系统接地故障已经提出了一些保护策略。接地光伏系统中常通过接地故障检测断路器(ground-fault detection and interruption，GFDI)来监测光伏系统对地电流，当电流超过预设阈值后断开电路以保护系统。此类GFDI器件基本上是依据故障电流的幅值来进行故障检测，例如保险丝。但是当光伏系统中的接地故障电流小于GFDI器件的阈值时，将不会断开通路，就会发生接地故障漏检的情况。另外，图1中A点负直流母线发生接地故障时也检测不到，这是GFDI的一个检测盲区。近几年有学者提出了基于参数测量与智能算法相结合的方法进行光伏接地故障检测，但是通常这些方法都需要额外的传感器收集数据且要进行大量的计算。

发明内容

本发明提供了一种光伏系统接地故障检测方法，目的在于解决在光伏系统中发生接地故障时准确检测到接地故障的问题。

本发明采用的技术方案，其特征在于：包括以下步骤：

步骤A：创建光伏系统SSTDR检测装置基准值；

步骤B：获取光伏系统接地故障误差参考值；

步骤C：扫描光伏系统，计算光伏系统接地故障偏离值；

步骤D：根据光伏系统接地故障偏离值与预设阈值判断是否发生接地故障。

优选地，上述步骤中的SSTDR检测装置分别与光伏系统直流母线和大地连接。

优选地，上述步骤A中的光伏系统SSTDR检测装置基准值为入射信号和反射信号的互相关运算结果平均值，表示为：式中，C_i是第i次测量值，N＝10为测量次数，C_b为平均值。