[发明专利]用于光伏领域的故障电弧检测系统及检测方法

说明书

本发明提供了用于光伏领域的故障电弧检测系统及检测方法，涉及到了电弧检测的技术领域。用于检测待测线路是否存在故障电弧。监控待测线路中的电流的高频分量：定义多个时段并且每个时段内均对高频分量进行多次采样以获得一组采样数据，从而多个时段分别对应着多组采样数据。任意相邻的两个时段间预留有间隙时间。将每个时段内的一组采样数据执行快速傅立叶变换，以得到每个时段的频谱数据。在任意的相邻的两个时段中将后一个时段所对应的后一组频谱数据和前一个时段所对应的前一组频谱数据实施相似度计算从而得到一个相似度值。若多个相似度值中的一个或者数个相似度值不在预定的阈值范围内则可以快速判断出待测线路存在着故障电弧。

技术领域

本发明主要涉及到电弧检测领域，更确切的说，涉及到应用于光伏发电系统的用于检测直流电弧现象的电弧监测系统以及电弧监测方法。

背景技术

伴随着传统能源的短缺和电力技术的发展，光伏受到越来越广泛的关注，光伏能源在电力运用上须满足安全规范。电弧是气体放电现象，电流流经诸如空气之类的绝缘介质所产生的火花即是气体放电的表现形式。检测电弧和积极采取应对措施是维持光伏能源系统处于安全规范下的关键要素。尽管业界竭力的试图寻找电弧现象的规律和共性以寻求电弧的精确检测手段，然而难以回避的事实是，目前在业界很难针对电弧给出合理并严格的检测机理亦很难设计出对应的精确检测仪器。市面上能够起到实际检测作用的量产型电弧检测产品寥寥可数，真实有效的直流电弧检测产品面对的近乎是空白市场。

电力系统中接触不良、老化、短路等引起拉弧起火的事故越来越频繁，可见直流电弧故障检测在光伏系统中日益重要。直流电弧故障是电气类火灾的罪魁祸首，光伏系统一旦发生了直流电弧故障，由于没有过零点保护、且光伏组件在阳光照射下产生源源不断的能量则使系统的故障电弧存在稳定的燃烧环境。倘若不及时有效地采取措施，会产生数千度以上的高温现象并引发火灾，某些物质熔化甚至蒸发产生大量的有毒气体，进而危及人身生命安全和导致社会的经济遭受重大损失。

依照电流性质划分电弧大致可分为直流电弧和交流电弧。熟知的交流电之应用时间较早以及交流故障电弧已经存在较为成熟的检测方法和商业化产品，然而光伏系统的起步时间较晚再加之直流电弧的本质特性与交流电相迥异，典型的例如直流电流并无交流电那样存在着过零点特征，因此光伏场合无法套用交流电弧的检测手段。影响直流电弧电学性质的变量原本就纷繁多样，又因光伏使用环境的不同更促使电弧复杂化。业界普遍认识到建立直流电弧的数学模型较为困难，尽管部分电弧模型被提及，但这些简化模型通常是基于电弧的某些单一特性或若干个非常有限的特性而进行的研究，事实上光伏环境中必然存在的噪声和电力系统的偶发性干扰极易误导电弧检测，造成错误的检测结果，动态变化的光照强度和环境温度及大量存在的开关噪声等都是误判漏判的干扰源。本申请之目标是检测出光伏系统中存在的真实直流电弧故障以避免故障电弧引发的火灾等事故。

传统故障电弧检测手段之检测能力较差的主因是：需要先行制定出一套或多套故障电弧参数特性，然后将实际检测到的电流参数信息与故障电弧参数特性比对，如果实际检测到的电流参数信息符合故障电弧参数特性则认为发生真实电弧事件、反之若实际检测到的电流参数信息不符合故障电弧参数特性则认为未发生真实电弧事件。最大的弊端是每个待测场景的电力系统均存在差异、每个待测场景的逆变器型号亦不同，所以传统故障电弧检测手段总是存在检测误差甚至错误，这些固有的弊端几乎不可抗拒。

总而言之，因为电弧的频谱特征变化多端，如果单纯从频谱特征去判断是否存在着真实的故障电弧则是难度很大的任务：主因是作为比对目标的故障电弧参数特性之标准当前并无统一定论，制定标准电弧参数特性的意义不大；再者是实际检测到的电流参数信息必然会或多或少的存在着天然的误差，这都是无法测到电弧或误报电弧的缘由。

发明内容

本申请涉及到一种故障电弧检测方法，用于检测待测线路是否存在故障电弧，用于检测直流线路是否存在着故障电弧，其中光伏组件通过所述直流线路向逆变器供：

侦测所述直流线路中的电流的高频分量：