[发明专利]一种组串式光伏系统直流侧串联电弧故障的检测方法

说明书

本发明公开了一种组串式光伏系统直流侧串联电弧故障的检测方法，属于新能源的利用和改进技术领域，包括如下步骤，采集组串输入端滤波电容支路的电流，基于样本熵和标准差建立串联电弧检测判据，得到故障测度值M，通过两级阈值判定串联电弧是否为可恢复故障；该方法对高频故障信号波形进行低采样率抽样，实现了逆变器低成本、实用化电弧检测；构建了两级保护判据及重投方案，有效地对串联电弧进行检测，避免了断路器不动作或者误判带来的不利后果，具有良好的准确性及可靠性；对光伏直流系统进行实时监控，保证电网供电可靠性，对解决光伏发电系统直流侧电弧故障、促进我国光伏发电产业发展具有重要意义。

技术领域

本发明适用于新能源的利用和改进技术领域，尤其涉及一种组串式光伏系统直流侧串联电弧故障的检测方法。

背景技术

分布式光伏电池板组件通常散布在屋顶、山野、草场等地，其直流线路分布杂乱且贴近易燃物，如果发生电弧故障很容易引起火灾。光伏系统直流故障电弧主要由焊接点脱落、连接器松动和啮齿动物叮咬等情况引起。随着光伏安装规模的扩大，由光伏系统直流故障电弧引起的火灾问题日益严重。为此，美国国家电气规范(national electrical code，NEC)规定光伏系统需安装故障电弧断路器。

目前，针对光伏系统直流电弧故障检测，国内外学者进行了初步研究。建立光伏直流电弧模型，基于多分辨率小波变换，提取时频特征并制定混合判据；利用小波包分析电弧特征并构建时频特征平面对光伏直流电弧进行检测；采用EEMD分解和模糊熵相结合的方法对电弧故障特征进行提取，最后利用FCM算法实现故障电弧检测。上述研究主要通过小波变换或经验模态分解获取光伏直流电弧特征，需要较复杂的信号处理算法和数百kHz的信号采样率，对硬件要求高，超出一般DSP的采样能力。

光伏直流系统可能发生并联电弧或串联电弧。串联电弧因与回路串联，不会产生过电流，保护断路器不易动作。串联电弧如不能及时检测和消除，其持续存在很容易引发火灾事故。因此，如何更好地检测到光伏直流系统串联电弧故障，对解决光伏发电系统直流侧电弧故障、促进我国光伏发电产业发展具有重要意义。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种组串式光伏系统直流侧串联电弧故障的检测方法，包括如下步骤:

S1：采集组串输入端滤波电容支路的电流；

S2：基于样本熵和标准差建立串联电弧检测判据，得到故障测度值M；

S3：通过两级阈值判定串联电弧是否为可恢复故障。

进一步地：所述通过两级阈值判定串联电弧是否为可恢复故障的具体过程如下：

S3-1：当故障测度值M小于第一阈值ε_I，则表明未发生电弧故障；当故障测度值M大于等于阈值ε_I，则进行步骤S2；

S3-2：当故障测度值M大于第二阈值ε_II，则表明电弧故障发生，逆变器退出故障组串并经通信系统发出报警，当ε_I≦M≦ε_II，则进行步骤S3；

S3-3:逆变器断开故障组串后延时固定时间，再次投入故障组串；

当检测到组串无压时，表明组串回路存在不可恢复故障，无法投入组串；

当检测到组串有压时，可投入组串控制直流电流从零缓慢增大，

当检测到故障测度值M大于第二阈值ε_II，则确认组串存在串联电弧故障，逆变器再次退出故障组串并经通信系统发出报警信息；

当检测到故障测度值M≦ε_II，则系统继续运行，返回S1。

进一步地：采用高频故障信号波形进行低采样率抽样的方法，按开关频率的整数分频来选择信号抽样频率进行电流采集。