[发明专利]电弧故障检测定位装置及系统

说明书

本发明公开一种电弧故障检测定位装置及系统，该装置包括：检测模块、定位模块、保护模块、处理模块、路径模块和辅助模块；检测模块分别与处理模块、保护模块、路径模块和辅助模块电连接；处理模块分别与定位模块和保护模块电连接；定位模块与保护模块电连接；保护模块分别与路径模块和辅助模块电连接；路径模块与辅助模块电连接。本发明通过分析不同位置发生电弧时所构成的高频电弧电流低阻抗路径拓扑来定位电弧发生的可能位置，从而实现太阳能系统中电弧故障的准确检测和定位。

技术领域

本发明涉及太阳能技术领域，具体涉及一种电弧故障检测定位装置及系统。

背景技术

现有技术在电弧故障检测定位应用中提出了一种利用并联电容上电流的极性、时域幅值和频谱积分识别串联电弧故障以及电弧故障近似位置的方法，分析了负荷开关对串联电弧故障的影响，并基于试验系统提出了排除负荷开关影响的方法，对变换器高频开关谐波的影响进行了分析，使用了绝对门限的判别方法，依据试验系统确定了时域和频域的门限，然而没有考虑实际系统中的背景噪声差异对时域和频域门限取值的影响。更进一步的，提出了利用五个并联电容上电流的幅值、频谱和极性的分布识别串联电弧、并联电弧及其近似发生位置的方法。引入小波分解，在不同频域尺度范围内观察电弧信号的时域特性，结合并联电容电流极性，制定了不同电弧故障场景下的电弧信号频谱分布(考虑了电容电流极性)及电容电流幅值绝对值的分布图。

现有技术的缺陷在于：

由于电弧的产生受气隙两端电压、气压、气隙间距、温湿度以及电极条件等因素影响，不同条件下产生的电弧强度及其频谱分布必然也不相同，实验系统中产生的电弧故障频谱分布不能代表电弧故障频谱分布的全部内容，将实验系统生成的分布图用于实际系统电弧故障及位置检测可能造成较大的误判。

现有技术为确定电弧发生的近似位置，要求检测电弧起始时电容脉动电流的极性，试验系统引入功率变换器作为干扰源不具有普适性，未能深入阐述系统内部高频开关干扰以及外界干扰强烈时，如何将电弧起始瞬间的电容脉动电流从开关扰动电流中分离出来，即未对电弧起始点检测的鲁棒性进行说明。现有技术通过实测选定了4700uF电容作为并联电容，电容容值大，增大了系统应用的难度，且未考虑太阳能组件并联大电容时对系统最大功率跟踪造成的影响，考虑体积等因素，4700uF的电容在实际太阳能发电系统中一般要使用电解电容，其寿命很难满足太阳能发电系统25年使用要求。

发明内容

本发明提出了一种用于太阳能系统中电弧故障检测的装置及由该装置构成的系统。采用由该装置构成的太阳能系统中关键检测点电流频带能量或频谱积分变化确定电弧低阻抗路径，进而确定电弧故障近似位置的方法。利用电弧故障保护断路器关键电流检测位置上电流频带能量或频域积分来识别电弧故障，进而利用太阳能系统中多个电弧故障保护断路器关键电流检测位置上电流频带能量或频域积分来重构电弧电流低阻抗路径的方法，通过分析不同位置发生电弧时所构成的高频电弧电流低阻抗路径拓扑来定位电弧发生的可能位置，从而实现太阳能系统中电弧故障的准确检测和定位。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明提供的一种电弧故障检测定位装置及系统，电弧故障检测定位装置，包括：检测模块、定位模块、保护模块、处理模块、路径模块和辅助模块；

所述检测模块分别与所述处理模块、所述保护模块、所述路径模块和所述辅助模块电连接，用于检测电流信号并传送入所述定位模块，供所述定位模块分析和使用；所述处理模块分别与所述定位模块和保护模块电连接，用于转换检测模块的输出信号并上传至上位机或其他关联装置；所述定位模块与所述保护模块电连接，用于通过分析检测模块电流的标准差来判断电弧发生的具体位置；所述保护模块分别与所述路径模块和辅助模块电连接，用于在发生电弧故障时，切断电弧故障回路，消灭电弧；所述路径模块与所述辅助模块电连接，用于重构电弧故障路径，形成具有较低电弧阻抗的新电弧故障信号路径；所述辅助模块用于在保护模块关断时，提供工作电流的续流回路，减少保护模块所受的电压冲击，维持保护模块的正常工作。