[发明专利]一种基于半实物仿真的光伏电弧保护设备检测平台

摘要

本发明属于光伏发电系统防电弧领域，具体公开了一种基于半实物仿真的光伏电弧保护设备检测平台。该检测平台由仿真平台、信号转接装置、实物控制板和检测设备组成；仿真平台由包含光伏电站模型的计算机、通信线和半实物仿真器组成；光伏直流电弧模型基于Habedank电弧模型理论，进行光伏直流电弧的快速检测或防护。本发明基于高灵活性和高准确性的半实物仿真，并结合了具有高仿真精度的Habedank直流电弧模型，能够满足各种形式的电站模型，可以有效地实现基于电站实际特性对直流电弧保护设备的快速检测。

主权项

1.一种基于半实物仿真的光伏电弧保护设备检测平台，其特征在于，所述检测平台由仿真平台、信号转接装置、实物控制板和检测设备组成；所述仿真平台由包含光伏电站模型的计算机、通信线和半实物仿真器组成，所述包含光伏电站模型的计算机的数字信号端口通过通信线与所述半实物仿真器相连；所述半实物仿真器、信号转接装置、实物控制板和检测设备依次相连；所述光伏电站模型包括单组串结构、多组串并联结构和多阵列结构，由若干个光伏直流电弧模型、若干个光伏电池板组件、汇流箱、逆变器和交流电网组成，所述任意一个光伏直流电弧模型串联于任意两个光伏电池板组件或光伏电池板组件与接地部件之间的线缆上，形成串联拉弧、并联拉弧和对地拉弧三种形式；若干个光伏电池板组件依次连接池流箱、逆变器和交流电网；所述光伏直流电弧模型包括含有电流采集端口和双端电压采集端口的信号输入端口、电压表、消除代数环的子模块、阶跃信号模块、实现电弧微分方程的子模块、受控电流源和信号输出端口，信号输入端口的输出端连接电压表，电压表连接消除代数环的子模块的输入端，消除代数环的子模块的输出端连接实现电弧微分方程的子模块的输入端，阶跃信号模块的输出端连接实现电弧微分方程的子模块的输入端，实现电弧微分方程的子模块的输出端通过受控电流源连接信号输出端口；所述光伏直流电弧模型的拓扑结构符合Habedank电弧模型公式；基于Habedank电弧模型理论，在忽略外界环境干扰和电弧阴极、阳极斑点跳动产生的波动的条件下，通过与实际测量值进行拟合得到：式中Ploss为Mayr耗散功率；UC为Cassie恒定电弧电压，α为用于与实际测量值拟合的参数，电压u与电流i均为实验测量值；用数值逼近法，将α取不同的数值，并计算出相应的Ploss及UC进行matlab仿真，数值结果与实际情况最为接近的α值，即为该电路条件下的α值；所述光伏电站模型输出拓扑结构中各回路的位置信息和电弧信息；所述实物控制板内包含受测光伏电弧保护设备；所述检测设备能对实物控制板输出的保护信号进行检测；电弧发生时，位于计算机内的光伏电站模型产生与电弧发生回路的位置信息和电弧信息对应的数字信号，数字信号通过信号输出端口输出；所述半实物仿真器将接收到的数字信号转换为模拟量信号输出，通过信号转接装置传递给实物控制板；所述实物控制板按照受测光伏电弧保护设备要求的连接方式获取模拟量信号，当实物控制板检测到模拟量信号中包含的电弧特征信号时，实物控制板输出警报信号，或进行相应的保护动作；所述检测设备与实物控制板保持实时通信，捕获相应的警报信号。