[发明专利]一种基于电压分析的光伏线路故障检测与定位方法

说明书

本发明一种基于电压分析的光伏线路故障检测与定位方法，包括：模拟光伏系统，模拟线对地及线对线故障实验，得到光伏板各部位电压数据；基于电压数据，得到光伏阵列电压测量点，分析故障电压规律，得到电压公式；设置电压传感器布置方案，基于电压公式和电压传感器布置方案，开发故障检测算法；基于故障检测算法判断光伏系统是否发生故障，并确定故障的发生位置和故障类型。本发明计算复杂度小，减少了最大功率点控制器对数据及检测结果的影响，提高了故障检测精度，能准确的对故障进行定位；进一步考虑高阻抗情况，对故障考虑范围更全面，考虑线对地、线对线故障及局部阴影的区分，且提出电压传感器布置方案，对检测技术应用考虑更全面。

技术领域

本发明涉及电气工程技术领域，特别涉及一种基于电压分析的光伏线路故障检测与定位方法。

背景技术

在光伏系统中，由于光伏组件老化、雨水腐蚀以及光伏电站的接线不良，光伏系统极易发生线对地、线对线故障，严重时可能引起火灾。而由于最大功率点跟踪控制器、故障电流幅值低、光伏组件的非线性电流-电压特性等原因，使得传统的保护装置不能检测相应的故障。而在目前研究中，数据预测、自回归模型、热成像、智能检测等方法对线对地与线对线故障的检测都无法实现精准定位，大多对线对地、线对线故障与部分阴影不能区分。此外，高阻抗故障将导致大量能量损失，而现有研究对高阻抗研究不足。

发明内容

为解决上述现有技术中所存在的问题，本发明提供一种基于电压分析的光伏线路故障检测与定位方法，利用光伏串顶部负节点处的电压、光伏串底部正节点处的电压及光伏阵列输出电压，结合基尔霍夫电压定律，对线对地、线对线故障进行检测与定位，最终实现即使存在高阻抗，也能对线对地、线对线故障进行检测并准确定位。且针对串内线对线故障检测定位进一步研究，形成电压传感器布置方案。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种基于电压分析的光伏线路故障检测与定位方法，包括：

模拟光伏系统，模拟线对地及线对线故障实验，得到光伏板各部位电压数据；

基于所述电压数据，得到光伏阵列电压测量点，并分析故障电压规律，基于所述故障电压规律得到电压公式；

设置电压传感器布置方案，基于所述电压公式和所述电压传感器布置方案，开发故障检测算法；

基于所述故障检测算法判断所述光伏系统是否发生故障，并确定故障的发生位置和故障类型。

可选地，所述线对地及线对线故障实验包括所述光伏系统和线对地、线对线故障发生器；

所述光伏系统包括n×m光伏阵列，即n个光伏板串联，m个相同的串联支路并联、最大功率点控制器、升压斩波电路、蓄电池和一个负载；

所述线对地、线对线故障发生器包含断路器、方波发生器和电阻。

可选地，所述模拟线对地及线对线故障实验过程包括：

记录正常情况下光伏板各部位电压数据；

调节线对地、线对线故障发生器，记录光伏板电压数据；

改变所述线对地及线对线故障实验的故障发生位置和所述线对地、线对线故障发生器中的电阻，记录在不同故障、不同阻抗情况下电压数据。

可选地，所述光伏阵列电压测量点包括光伏串顶部负节点、光伏串底部正节点及光伏阵列输出点。

可选地，所述电压公式包括正常状态下电压公式：

V_i2＝(n-1)×V_in

式中，V_i2为第i串光伏串顶部负节点处的电压；V_in为第i串光伏串底部正节点处的电压；n为光伏串中的光伏板数量。