專利名稱：發(fā)電系統(tǒng)中的電弧檢測(cè)和預(yù)防的制作方法
發(fā)電系統(tǒng)中的電弧檢測(cè)和預(yù)防領(lǐng)域和背景1.領(lǐng)域本發(fā)明涉及分布式發(fā)電系統(tǒng)，特別涉及光伏發(fā)電系統(tǒng)的電弧檢測(cè)和預(yù)防。2.相關(guān)技術(shù)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)包括通常安裝在建筑物的屋頂上的一個(gè)或多個(gè)光伏板。連接到該光伏板的逆變器一般設(shè)置在建筑物內(nèi)。從光伏板輸出直流(DC)電力。逆變器將直流電力轉(zhuǎn)換為交流(AC)電力。電弧可以對(duì)電力分配系統(tǒng)和電子設(shè)備產(chǎn)生不利的影響。電弧可能發(fā)生在開關(guān)、斷路器、繼電器觸點(diǎn)、保險(xiǎn)絲和較差的電纜終端。當(dāng)電路被斷開或者在連接器發(fā)生不良連接時(shí)，可能在連接器的觸點(diǎn)兩端形成電弧放電。電弧放電是空氣的電擊穿，其產(chǎn)生不斷的等離子放電，所述等離子放電由流過例如空氣的介質(zhì)(一般不導(dǎo)電)的電流產(chǎn)生。在剛剛斷開時(shí)，兩個(gè)觸點(diǎn)之間的間隔距離很小。因此，在觸點(diǎn)之間的空氣間隙兩端的電壓產(chǎn)生非常大的電場(chǎng)，以伏/毫米為單位。該大電場(chǎng)導(dǎo)致引燃在斷開的兩側(cè)之間的電弧。如果電路具有足夠大的電流和電壓來維持電弧，該電弧可以導(dǎo)致對(duì)裝置的損壞，例如導(dǎo)體的融化、絕緣層的破壞、以及著火。交流(AC)電力系統(tǒng)的零交點(diǎn)可以導(dǎo)致電弧不會(huì)再點(diǎn)燃。因?yàn)樵贒C電力系統(tǒng)中沒有零交點(diǎn)，所以直流系統(tǒng)可以比交流系統(tǒng)更易于形成電弧。參考圖la，其示出了根據(jù)背景技術(shù)的在電路IOa內(nèi)的串聯(lián)電弧106。在圖Ia內(nèi)，直流(DC)電源102在輸電線10 和104b之間供電。輸電線104b示出在地電勢(shì)。負(fù)載100 連接輸電線104b到輸電線l(Ma。串聯(lián)電弧可以在電路IOa的任何部分發(fā)生，例如在輸電線104a、104b或者在負(fù)載100或者電源102內(nèi)。示出在輸電線10 的C點(diǎn)和A點(diǎn)之間斷開或者接觸不良，其導(dǎo)致串聯(lián)電弧106的例子。通常地，如果能夠檢測(cè)到串聯(lián)電弧106，可以啟動(dòng)設(shè)置在電源102或者負(fù)載100處的斷路器(未示出)來阻止持續(xù)的串聯(lián)電弧106。參考圖lb，其示出根據(jù)背景技術(shù)的在電路IOb內(nèi)的并聯(lián)或者分流電弧108。在電路IOb內(nèi)，直流(DC)電源102在輸電線10 和104b之間供電。負(fù)載100連接輸電線10 和104b。并聯(lián)電弧可以在電路IOb的許多部分發(fā)生，例子可以包括在電源102的正極和電源102的接地端/底架之間的電弧，如果供電線l(Ma/b是雙芯電纜；電弧形成可以在雙芯之間、或者在負(fù)載100的正極端10 和地線端104b之間發(fā)生。并聯(lián)電弧108可以如示出的在輸電線104b的D點(diǎn)和在輸電線10 上高電勢(shì)的C點(diǎn)之間發(fā)生。電弧噪聲近似于白噪聲，意思是功率譜密度在整個(gè)頻譜上近似均勻分布。另外，電弧噪聲信號(hào)的幅度具有非常近似的高斯概率密度函數(shù)。均方根(RMS)電弧噪聲電壓信號(hào) (Vn)通過公式1給出。Vn= 4 KTBR式 1其中，K =波爾茲曼常數(shù)=1. 38χ10_23焦耳每開爾文T =以開爾文度為單位的溫度
B =測(cè)量噪聲電壓(Vn)的帶寬，以赫茲(Hz)為單位R=電阻器/電路/負(fù)載的電阻(歐姆)簡(jiǎn)要概述根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于在包括光伏板和利用DC輸電線與所述光伏板可連接的負(fù)載的系統(tǒng)中的電弧檢測(cè)的方法。所述方法測(cè)量傳遞到所述負(fù)載的功率，因而產(chǎn)生傳遞到所述負(fù)載的功率的第一測(cè)量結(jié)果。還測(cè)量通過所述光伏板產(chǎn)生的功率，因而產(chǎn)生通過所述光伏板產(chǎn)生的功率的第二測(cè)量結(jié)果。比較所述第一測(cè)量結(jié)果與所述第二測(cè)量結(jié)果，因而產(chǎn)生差分功率測(cè)量結(jié)果。當(dāng)所述差分功率測(cè)量結(jié)果超過閾值時(shí)，可以還設(shè)置報(bào)警條件。所述第二測(cè)量結(jié)果優(yōu)選地被調(diào)制并通過所述DC輸電線傳輸。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于在包括光伏板和利用DC輸電線與所述光伏板可連接的負(fù)載的系統(tǒng)中的電弧檢測(cè)的設(shè)備。所述設(shè)備包括適合測(cè)量所述光伏板產(chǎn)生的功率的電子模塊和適合測(cè)量傳遞到所述負(fù)載的功率的中央控制器。一機(jī)構(gòu)比較所述光伏板的功率輸出與傳遞到所述負(fù)載的功率。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于在包括具有光伏板的光伏串和利用DC輸電線與所述光伏串可連接的負(fù)載的系統(tǒng)中的電弧檢測(cè)的方法。用于電弧檢測(cè)的所述方法測(cè)量所述負(fù)載的噪聲電壓，因而產(chǎn)生所述負(fù)載的噪聲電壓的第一測(cè)量結(jié)果。還測(cè)量在所述光伏串中的所述光伏板的噪聲電壓，因而產(chǎn)生所述光伏板的噪聲電壓的第二測(cè)量結(jié)果。優(yōu)選地比較所述第一測(cè)量結(jié)果與所述第二測(cè)量結(jié)果，因而產(chǎn)生差分噪聲電壓結(jié)果。當(dāng)所述差分噪聲電壓結(jié)果超過閾值時(shí)，則可以設(shè)置報(bào)警條件。當(dāng)設(shè)置了所述報(bào)警條件時(shí)，可以斷開所述光伏串。 所述第二測(cè)量結(jié)果優(yōu)選地被調(diào)制并通過所述DC輸電線傳輸。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于在包括互聯(lián)的光伏板的光伏串和利用DC輸電線與所述光伏串可連接的負(fù)載的系統(tǒng)中的電弧檢測(cè)的方法。用于電弧檢測(cè)的所述方法測(cè)量傳遞到所述負(fù)載的功率，因而產(chǎn)生所述負(fù)載的功率的第一測(cè)量結(jié)果。還測(cè)量所述光伏串產(chǎn)生的功率，因而產(chǎn)生所述光伏串的功率的第二測(cè)量結(jié)果。所述第一測(cè)量結(jié)果可以與所述第二測(cè)量結(jié)果比較，因而產(chǎn)生第一差分功率結(jié)果。所述測(cè)量所述光伏串的功率通常包括發(fā)送指令來測(cè)量每一個(gè)光伏板的功率輸出。 然后可以傳輸并接收每一個(gè)光伏板的功率值。可以將每一個(gè)光伏板的功率值相加，因而提供所述第二測(cè)量結(jié)果。然后可以接著調(diào)制所述第二測(cè)量結(jié)果并通過所述DC輸電線傳輸所述第二測(cè)量結(jié)果。所述負(fù)載的阻抗可以根據(jù)預(yù)定值來改變。然后再次測(cè)量所述光伏串的功率，因而產(chǎn)生所述光伏串的功率的第三測(cè)量結(jié)果。接下來測(cè)量所述負(fù)載的功率，因而產(chǎn)生所述負(fù)載的功率的第四測(cè)量結(jié)果?？梢员容^所述第三測(cè)量結(jié)果與所述第四測(cè)量結(jié)果，因而產(chǎn)生第二差分功率結(jié)果?？梢员容^所述第一差分功率結(jié)果與所述第二差分功率結(jié)果，因而產(chǎn)生總的差分功率結(jié)果。當(dāng)所述總的差分功率結(jié)果超過閾值時(shí)，可以設(shè)置報(bào)警條件。當(dāng)設(shè)置了所述報(bào)警條件時(shí)，可以斷開所述光伏串。所述第三測(cè)量結(jié)果優(yōu)選地被調(diào)制并通過所述DC輸電線傳輸。所述測(cè)量所述光伏串的功率通常包括發(fā)送指令來測(cè)量每一個(gè)光伏板的功率。然后可以傳輸并接收每一個(gè)光伏板的功率值?？梢詫⒚恳粋€(gè)光伏板的功率值相加，因而提供所述第三測(cè)量結(jié)果。然后可以接著調(diào)制并通過所述DC輸電線傳輸所述第三測(cè)量結(jié)果。
可以發(fā)送測(cè)量在所述串內(nèi)的功率的指令到連接到所述串的板之一的主模塊。指示分別連接到所述串的其他板的從模塊測(cè)量功率。將功率測(cè)量結(jié)果從所述從模塊向所述主模塊傳輸。通過所述主模塊接收所述功率測(cè)量結(jié)果，通過所述主模塊求和來產(chǎn)生向中央控制器傳輸?shù)拇β式Y(jié)果。附圖的簡(jiǎn)要說明本文僅通過實(shí)例并參考附圖來說明本發(fā)明，其中圖Ia示出根據(jù)背景技術(shù)的串聯(lián)電弧形成的電路。圖Ib示出根據(jù)背景技術(shù)的具有并聯(lián)或者分流電弧形成的與圖Ia相同的電路。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的包括電弧檢測(cè)特征的發(fā)電系統(tǒng)。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的方法。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的方法。圖fe示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的發(fā)電電路。圖恥示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的方法。圖5c更加詳細(xì)地示出了在圖恥中示出的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的方法步驟，該步驟測(cè)量串功率。圖5d示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的用于串聯(lián)電弧檢測(cè)的方法。詳細(xì)說明現(xiàn)在將詳細(xì)介紹本發(fā)明的實(shí)施方式，其例子在附圖中示出，其中相似的參考數(shù)字指的是相似的元件。下面通過參考


實(shí)施方式來解釋本發(fā)明?，F(xiàn)在參考圖2，其示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的包括電弧檢測(cè)特征的發(fā)電系統(tǒng) 201。光伏板200優(yōu)選地連接到模塊202的輸入。多個(gè)板200和多個(gè)模塊202通常被連接在一起來形成串聯(lián)串(serial string)。該串聯(lián)串通過串聯(lián)地連接模塊202的輸出形成。多個(gè)串聯(lián)串優(yōu)選地并聯(lián)連接到負(fù)載250的兩端。負(fù)載250優(yōu)選是直流(DC)到交流(AC)逆變器或者DC到DC轉(zhuǎn)換器。電子模塊202通常測(cè)量由板200產(chǎn)生的電壓和電流。因而，模塊 202能夠指示板200的功率輸出?？刂破?04連接到負(fù)載250?？刂破?04還經(jīng)由通過DC 輸電線的輸電線通信或者通過無線連接與模塊202可操作地連接，DC輸電線連接負(fù)載250 到串聯(lián)串?？刂破?04優(yōu)選經(jīng)由傳感器206測(cè)量由負(fù)載250接收到的功率。每一個(gè)板200 具有可以連接到地線的底架。串聯(lián)電弧106的例子在兩個(gè)板200之間示出。并聯(lián)電弧108 的例子在板200的正極端和板200的地線之間示出?，F(xiàn)在參考圖3，其示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的方法301。方法301是用于檢測(cè)串聯(lián)和/或并聯(lián)電弧的方法。中央控制器204測(cè)量被負(fù)載250接收到的功率(步驟300)。模塊202測(cè)量板200的功率(步驟302)。模塊202優(yōu)選地經(jīng)由無線或者輸電線通信向控制器 204傳輸表示測(cè)量的板200的功率的數(shù)據(jù)。控制器204計(jì)算在板200處產(chǎn)生的功率和在負(fù)載250處接收到的功率的差(步驟304)。如果在步驟304計(jì)算出的差示出，根據(jù)預(yù)定義的標(biāo)準(zhǔn)，在板200處產(chǎn)生的功率大于在負(fù)載250處接收的功率(步驟306)，則可以設(shè)置潛在電弧的報(bào)警條件(步驟308)。否則，電弧檢測(cè)繼續(xù)從步驟300開始?，F(xiàn)在參考圖4，其示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的方法401。方法401是用于檢測(cè)串聯(lián)和/或并聯(lián)電弧的方法。中央控制器204測(cè)量(步驟400)負(fù)載250的均方根(RMS)噪聲電壓。模塊202測(cè)量(步驟402)板200的均方根(RMS)噪聲電壓。模塊202優(yōu)選地經(jīng)由無線或者輸電線通信向控制器204傳輸表示測(cè)量的板200的RMS噪聲電壓的數(shù)據(jù)?？刂破魍ǔＭㄟ^計(jì)算在板200處測(cè)量的噪聲電壓和在負(fù)載250處測(cè)量的噪聲電壓之間的差來比較在板200處的噪聲電壓和在負(fù)載250處的噪聲電壓(步驟404)。如果在步驟404計(jì)算出的差示出根據(jù)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)在板200處測(cè)量的噪聲電壓大于在負(fù)載250處測(cè)量的噪聲電壓(步驟406)，則可以設(shè)置潛在電弧的報(bào)警條件(步驟408)。該比較(步驟404)還可以包括例如在發(fā)電系統(tǒng)201剛剛安裝以后，比較在控制器 204的存儲(chǔ)器中之前儲(chǔ)存的板200和負(fù)載250的RMS噪聲電壓水平。之前儲(chǔ)存的板200和負(fù)載250的RMS噪聲電壓水平優(yōu)選地以查找表的形式儲(chǔ)存在控制器204的存儲(chǔ)器中。查找表具有板200和負(fù)載250的例如在一天的不同時(shí)間、一周的不同天或者一年的時(shí)間的RMS 噪聲電壓水平，其可以與當(dāng)前測(cè)量的板200和負(fù)載250的RMS噪聲電壓水平比較。如果測(cè)量的負(fù)載250的RMS噪聲電壓數(shù)據(jù)與測(cè)量的板200的RMS噪聲電壓數(shù)據(jù)的比較超過RMS噪聲電壓差的某一閾值(步驟406)，則設(shè)置潛在電弧的報(bào)警條件(步驟408)， 否則電弧檢測(cè)繼續(xù)從步驟400開始?，F(xiàn)在參考圖fe，其示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的發(fā)電電路501a。發(fā)電電路501a 將板200的輸出連接到模塊202的輸入。因而板200的輸出向模塊202提供DC電力輸入 (Pin)。模塊202可以包括例如降壓電路、升壓電路、或者升降壓電路的直流(DC)到DC的切換式電力轉(zhuǎn)換器。模塊202的輸出電壓標(biāo)記為\。模塊202和模塊20 的輸出被串聯(lián)連接來形成串聯(lián)串520。示出并聯(lián)的兩個(gè)串 520。在一個(gè)串520中示出在串520中串聯(lián)發(fā)生的電弧電壓(Va)的情況。負(fù)載250優(yōu)選地是DC到交流(AC)逆變器。中央控制器204連接到負(fù)載250?？刂破?04可選地測(cè)量負(fù)載 250兩端的電壓(Vt)以及經(jīng)由電流傳感器206測(cè)量負(fù)載250的電流。電流傳感器206附接到控制器204并且通過輸電線連接到負(fù)載250。在第一種情況下，依賴于在板200上的太陽輻射，一些模塊202可以運(yùn)行來轉(zhuǎn)換在輸入側(cè)的功率以提供固定的輸出電壓(Vi),并且模塊202的輸出功率依賴于流過串520的電流。流過串520的電流與板200的輻射水平相關(guān)，即輻射越大，串520內(nèi)的電流越大，并且模塊202的輸出功率越大。在第二種情況下，模塊202可以運(yùn)行來將在輸入側(cè)的功率轉(zhuǎn)換為與輸出側(cè)相同的功率，因此例如，如果模塊202的輸入側(cè)是200瓦，則模塊202將盡力在輸出側(cè)具有200瓦。 但是，因?yàn)槟K202在串520內(nèi)串聯(lián)連接，根據(jù)基爾霍夫定律在串520內(nèi)的電流是相同的。 在串520內(nèi)的電流相同，其意味著模塊的輸出電壓(Vi)變化以便使得在模塊202的輸出側(cè)的功率與在模塊202的輸入側(cè)的功率相同。因而，當(dāng)串520的電流增加時(shí)，模塊202的輸出電壓(Vi)降低，或者，當(dāng)串520的電流降低時(shí)，模塊202的輸出電壓(Vi)增加直到最大值。 當(dāng)模塊202的輸出電壓(Vi)增加到最大值時(shí)，在輸出電壓(Vi)目前被有效地固定方面，第二種情況與第一種情況類似。在串520內(nèi)的模塊202可以具有主/從關(guān)系，一個(gè)模塊20 被配置為主并且其他模塊202被配置為從。由于整個(gè)串520的電流相同，主模塊通常配置成測(cè)量串520的電流。模塊202可選地測(cè)量它們的輸出電壓Vi以便可以確定總的串功率。從模塊202的輸出電壓可以被測(cè)量，并且通過例如無線或者通過輸電線通信傳遞到主單元202a，以便從模塊20 到控制器204的單個(gè)遙測(cè)足以傳遞串的輸出功率。在串520內(nèi)的主模塊20 可以與其他從模塊202 通信來控制從模塊202。主模塊20 通常接收來自控制器204的“保持有效”信號(hào)，其被傳遞到從模塊202。從控制器204發(fā)送的通過無線或者通過輸電線通信傳遞的“保持有效”信號(hào)可以存在或者不存在?！氨３钟行А毙盘?hào)的存在可以導(dǎo)致模塊202和/或經(jīng)由主模塊20 的持續(xù)操作?！氨３钟行А毙盘?hào)的不存在可以導(dǎo)致模塊202和/或經(jīng)由主模塊20 的操作的中止(即流過串520的電流中止)?？梢允褂枚鄠€(gè)“保持有效”信號(hào)——每一個(gè)具有對(duì)應(yīng)于每一個(gè)串520的不同的頻率——以便特定的串520在存在電弧的情況時(shí)可以停止發(fā)電而其他串520繼續(xù)發(fā)電?，F(xiàn)在參考圖恥，其示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的方法503。在步驟500，測(cè)量串 520的功率。在步驟502，使用中央控制器204和傳感器206測(cè)量負(fù)載250的功率。在步驟 504，比較測(cè)量的負(fù)載功率和測(cè)量的串功率。參考圖如通過公式2數(shù)學(xué)上表示步驟500、502 和 504 VtIl = Σ Pin-Va [IL] Il Σ VJl 式 2其中，VA[IL]=作為電流込的函數(shù)的電弧電壓VtIl =負(fù)載250的功率Σ Pin=當(dāng)模塊202運(yùn)行以便模塊的輸出電壓(Vi)變化以使得在模塊202的輸出側(cè)的功率與在模塊202的輸入側(cè)的功率(Pin)相同時(shí)，模塊202的功率輸出，以及Σ VJl =具有固定的電壓輸出(Vi)的模塊202的功率輸出和/或當(dāng)串520的電流充分地降低以便模塊202的輸出電壓(Vi)增加到最大輸出電壓水平值時(shí)，模塊202(具有變化的輸出電壓Vi)的功率輸出。在所有情況下，最大輸出電壓水平值(Vi)和固定的電壓輸出(Vi)被預(yù)先配置成在發(fā)電電路501a內(nèi)相同。串520的串功率和傳遞到負(fù)載250的功率(VtXI1)之間的比較通過從傳遞到負(fù)載 250的功率(Vt χ I1)減去串520的功率(Σ Pin+ Σ Vi IL)的總和來產(chǎn)生差而實(shí)現(xiàn)。如果該差小于預(yù)定義的閾值(步驟506)，對(duì)串520 (步驟500)和負(fù)載250 (步驟50 的可用功率的測(cè)量繼續(xù)。在決策模塊506，如果差大于預(yù)定義的閾值，那么可以設(shè)置報(bào)警條件并且可能發(fā)生串聯(lián)電弧情況。串聯(lián)電弧的情況通常導(dǎo)致“保持有效”信號(hào)從控制器204向模塊202 傳輸中止，其導(dǎo)致模塊202關(guān)閉。模塊202關(guān)閉是停止在串520內(nèi)的串聯(lián)電弧的優(yōu)選方式?，F(xiàn)在參考圖5c，其更加詳細(xì)地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的測(cè)量串502的功率的方法步驟500 (在圖5b中示出)。通常中央控制器204經(jīng)由輸電線通信向主模塊20 發(fā)送指令(步驟陽0)。主模塊20 測(cè)量串502的電流以及在主模塊20 的輸出側(cè)的電壓和/ 或在主模塊20 的輸入側(cè)的電壓和電流來分別地提供模塊20 的輸出功率和輸入功率。 主模塊指示(步驟55 在串502內(nèi)的從模塊202測(cè)量輸出電壓和串502的電流和/或模塊 202的輸入電壓和電流來分別地提供模塊202的輸出功率和輸入功率。從模塊202然后向主模塊20 傳輸(步驟554)在步驟552測(cè)量的輸入和輸出功率。主模塊20 接收(步驟556)在步驟5M傳輸?shù)墓β蕼y(cè)量結(jié)果。主模塊20 然后根據(jù)公式2將接收到的功率測(cè)量結(jié)果與由主模塊20 進(jìn)行的(步驟558)功率測(cè)量結(jié)果一起求和。根據(jù)公式2，Σ Pin = 當(dāng)模塊202運(yùn)行以便模塊的輸出電壓(Vi)變化以使得在模塊202的輸出側(cè)的功率與在模塊202的輸入側(cè)的功率(Pin)相等時(shí)，模塊202的功率輸出；Σ V1Il =具有固定的電壓輸出(Vi)的模塊202的功率輸出和/或當(dāng)串520的電流充分地降低以便模塊202的輸出電壓 (Vi)增加到最大輸出電壓水平值時(shí)，模塊202(具有變化的輸出電壓Vi)的功率輸出。在所有情況下，最大輸出電壓水平值(Vi)和固定的電壓輸出(Vi)被預(yù)先配置成在發(fā)電電路501a 內(nèi)相同。在步驟558求和的功率測(cè)量結(jié)果然后通過主模塊20 傳輸?shù)街醒肟刂破?04(步驟 560)?，F(xiàn)在參考圖5d，其示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的用于串聯(lián)電弧檢測(cè)的方法 505。第一差分功率結(jié)果(differential power result) 508發(fā)生在電路501a內(nèi)，其負(fù)載電流Il現(xiàn)在標(biāo)記為電流I1并且其負(fù)載250兩端(如在圖如中所示)的電壓為VT。參考圖fe 和公式3 (下面)產(chǎn)生第一差分功率結(jié)果508作為執(zhí)行方法503 (在圖5c中示出)的結(jié)果。VtI1 =Σ Pin-Va[I1] I1 Σ ViI1式 3其中VA[IJ =作為電流I1的函數(shù)的電弧電壓。VtI1 =負(fù)載250的功率Σ Pin=當(dāng)模塊202運(yùn)行以便模塊的輸出電壓(Vi)變化以使得在模塊202的輸出側(cè)的功率與在模塊202的輸入側(cè)的功率(Pin)相同時(shí)，模塊202的功率輸出，以及Σ V1Il =具有固定的電壓輸出(Vi)的模塊202的功率輸出和/或當(dāng)串520的電流充分地降低以便模塊202的輸出電壓(Vi)增加到最大輸出電壓水平值時(shí)，模塊202(具有變化的輸出電壓Vi)的功率輸出。在所有情況下，最大輸出電壓水平值(Vi)和固定的電壓輸出(Vi)被預(yù)先配置成在發(fā)電電路501a內(nèi)相同。負(fù)載250的阻抗可選地在中央控制器204的控制下進(jìn)行調(diào)節(jié)(步驟510)。通常， 如果負(fù)載250是逆變器，控制器204通過改變逆變器的控制參數(shù)來調(diào)節(jié)負(fù)載250的輸入阻抗。根據(jù)歐姆定律，負(fù)載250的輸入阻抗的改變導(dǎo)致負(fù)載250兩端的輸入電壓改變。由于調(diào)節(jié)了負(fù)載250的輸入阻抗，因而負(fù)載250兩端的在電路501a中示出的電壓(Vt)改變了量Δ V。負(fù)載250兩端的電壓現(xiàn)在是Vt+Δ V，并且負(fù)載250的電流(Ij現(xiàn)在是12。作為對(duì)在步驟510中執(zhí)行的調(diào)節(jié)后的負(fù)載250的輸入阻抗再次執(zhí)行方法503 (在圖5c中示出)的結(jié)果，現(xiàn)在產(chǎn)生第二差分功率結(jié)果522。第二差分功率結(jié)果522通過公式 4數(shù)學(xué)表示。Vt+Δ VI2 =Σ Pin-Va [I2] I2 Σ ViI2式 4其中VA[I2]=作為電流I2的函數(shù)的電弧電壓。(Vt+ Δ V) I2 =傳遞到負(fù)載250的功率Σ Pin=當(dāng)模塊202運(yùn)行以便模塊的輸出電壓(Vi)變化以使得在模塊202的輸出側(cè)的功率與在模塊202的輸入側(cè)的功率(Pin)相同時(shí)，模塊202的功率輸出，以及Σ VJl =具有固定的電壓輸出(Vi)的模塊202的功率輸出和/或當(dāng)串520的電流充分地降低以便模塊202的輸出電壓(Vi)增加到最大輸出電壓水平值時(shí)，模塊202(具有變化的輸出電壓Vi)的功率輸出。在所有情況下，最大輸出電壓水平值(Vi)和固定的電壓輸出(Vi)被預(yù)先配置成在發(fā)電電路501a內(nèi)相同。優(yōu)選地使用控制器204從第二差分功率結(jié)果522中減去第一差分功率結(jié)果508來產(chǎn)生差從而將第一差分功率結(jié)果508與第二差分功率結(jié)果522進(jìn)行比較(步驟524)。該差通過公式5表示，其作為從公式4減去公式3的結(jié)果。VtI1-Vt+Δ VI2 = Va [I2] I2-Va [I1] I1 Σ ViI1-I2式 5如此消除了電路501a的每一個(gè)模塊202的總的輸出功率(Pin)。通過執(zhí)行針對(duì)公式5的模運(yùn)算符函數(shù)(modulo operator function)由控制器204重新整理公式5來獲得在公式6中示出的電弧系數(shù)α。
權(quán)利要求
1.一種用于在包括光伏板和利用DC輸電線與所述光伏板可連接的負(fù)載的系統(tǒng)中的電弧檢測(cè)的方法，用于電弧檢測(cè)的所述方法包括測(cè)量傳遞到所述負(fù)載的功率，因而產(chǎn)生傳遞到所述負(fù)載的所述功率的第一測(cè)量結(jié)果； 測(cè)量通過所述光伏板產(chǎn)生的功率，因而產(chǎn)生通過所述光伏板產(chǎn)生的功率的第二測(cè)量結(jié)果；比較所述第一測(cè)量結(jié)果與所述第二測(cè)量結(jié)果，因而產(chǎn)生差分功率測(cè)量結(jié)果； 當(dāng)所述差分功率測(cè)量結(jié)果超過閾值時(shí)，則設(shè)置報(bào)警條件。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二測(cè)量結(jié)果被調(diào)制并通過所述DC輸電線進(jìn)行傳輸。
3.—種被配置成用于在包括光伏板和利用DC輸電線與所述光伏板可連接的負(fù)載的系統(tǒng)中的電弧檢測(cè)的設(shè)備，所述設(shè)備包括電子模塊，其適于測(cè)量所述光伏板的功率輸出；以及控制器，其適于測(cè)量傳遞到所述負(fù)載的功率；以及用于比較所述光伏板的所述功率輸出與傳遞到所述負(fù)載的所述功率的機(jī)構(gòu)，其中如果所述光伏板的功率輸出大于傳遞到所述負(fù)載的所述功率，則所述機(jī)構(gòu)可操作來檢測(cè)電弧。
4.一種用于在包括具有光伏板的光伏串和利用DC輸電線與所述光伏串可連接的負(fù)載的系統(tǒng)中的電弧檢測(cè)的方法，用于電弧檢測(cè)的所述方法包括測(cè)量所述負(fù)載的噪聲電壓，因而產(chǎn)生所述負(fù)載的所述噪聲電壓的第一測(cè)量結(jié)果； 測(cè)量在所述光伏串中的所述光伏板的噪聲電壓，因而產(chǎn)生所述光伏板的所述噪聲電壓的第二測(cè)量結(jié)果；比較所述第一測(cè)量結(jié)果與所述第二測(cè)量結(jié)果，因而產(chǎn)生差分噪聲電壓結(jié)果； 當(dāng)所述差分噪聲電壓結(jié)果超過閾值時(shí)，則設(shè)置報(bào)警條件。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，還包括 當(dāng)設(shè)置了所述報(bào)警條件時(shí)，斷開所述光伏串。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述第二測(cè)量結(jié)果被調(diào)制并通過所述DC輸電線進(jìn)行傳輸。
7.一種用于在包括互聯(lián)的光伏板的光伏串和利用DC輸電線與所述光伏串可連接的負(fù)載的系統(tǒng)中的電弧檢測(cè)的方法，用于電弧檢測(cè)的所述方法包括測(cè)量傳遞到所述負(fù)載的功率，因而產(chǎn)生所述負(fù)載的所述功率的第一測(cè)量結(jié)果； 測(cè)量所述光伏串的功率，因而產(chǎn)生所述光伏串的所述功率的第二測(cè)量結(jié)果； 比較所述第一測(cè)量結(jié)果與所述第二測(cè)量結(jié)果，因而產(chǎn)生第一差分功率結(jié)果，并且當(dāng)所述光伏串的功率大于傳遞到所述負(fù)載的功率時(shí)，則根據(jù)預(yù)先定義的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置報(bào)警條件。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述測(cè)量所述光伏串的所述功率包括 發(fā)送指令來測(cè)量每一個(gè)光伏板的功率；傳輸每一個(gè)光伏板的功率值； 接收每一個(gè)光伏板的功率值；將每一個(gè)光伏板的功率值相加，因而提供所述第二測(cè)量結(jié)果；以及調(diào)制所述第二測(cè)量結(jié)果并通過所述DC輸電線傳輸所述第二測(cè)量結(jié)果。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括根據(jù)預(yù)定值改變所述負(fù)載的阻抗；測(cè)量所述光伏串的功率，因而產(chǎn)生所述光伏串的所述功率的第三測(cè)量結(jié)果； 測(cè)量所述負(fù)載的功率，因而產(chǎn)生所述負(fù)載的所述功率的第四測(cè)量結(jié)果； 比較所述第三測(cè)量結(jié)果與所述第四測(cè)量結(jié)果，因而產(chǎn)生第二差分功率結(jié)果； 比較所述第一差分功率結(jié)果與所述第二差分功率結(jié)果，因而產(chǎn)生總的差分功率結(jié)果； 當(dāng)所述總的差分功率結(jié)果超過閾值時(shí)，則設(shè)置報(bào)警條件。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述測(cè)量所述光伏串的功率包括 發(fā)送指令來測(cè)量所述串的每一個(gè)光伏板的功率；傳輸每一個(gè)光伏板的功率值； 接收每一個(gè)光伏板的功率值；將每一個(gè)光伏板的功率值相加，因而提供所述第三測(cè)量結(jié)果；以及調(diào)制所述第三測(cè)量結(jié)果并通過所述DC輸電線傳輸所述第三測(cè)量結(jié)果。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括 當(dāng)設(shè)置了所述報(bào)警條件時(shí)，斷開所述光伏串。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第三測(cè)量結(jié)果被調(diào)制并通過所述DC輸電線傳
13.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括 向連接到所述串的所述板之一的主模塊發(fā)送指令； 指示分別連接到所述串的其他板的從模塊測(cè)量功率； 從所述從模塊向所述主模塊傳輸功率測(cè)量結(jié)果； 通過所述主模塊接收所述功率測(cè)量結(jié)果；通過所述主模塊將所述串的所述板的功率測(cè)量結(jié)果加起來以產(chǎn)生串功率結(jié)果；以及向控制器傳輸所述串功率結(jié)果。
全文摘要
本申請(qǐng)涉及發(fā)電系統(tǒng)的電弧檢測(cè)和預(yù)防。一種用于在包括光伏板和利用DC輸電線與所述光伏板可連接的負(fù)載的系統(tǒng)中的電弧檢測(cè)的方法。所述方法測(cè)量傳遞到所述負(fù)載的功率，因而產(chǎn)生傳遞到所述負(fù)載的功率的第一測(cè)量結(jié)果。還測(cè)量通過所述光伏板產(chǎn)生的功率，因而產(chǎn)生通過所述光伏板產(chǎn)生的功率的第二測(cè)量結(jié)果。比較所述第一測(cè)量結(jié)果與所述第二測(cè)量結(jié)果，因而產(chǎn)生差分功率測(cè)量結(jié)果。當(dāng)所述差分功率測(cè)量結(jié)果超過閾值時(shí)，還可以設(shè)置報(bào)警條件。優(yōu)選地，調(diào)制所述第二測(cè)量結(jié)果并通過所述DC輸電線傳輸所述第二測(cè)量結(jié)果。
文檔編號(hào)G01R31/12GK102565635SQ20111034973
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月9日
發(fā)明者G·塞拉, L·漢德爾斯曼, M·蓋茲特, M·阿德斯特, Y·戈林, 伊蘭·約瑟考維奇, 大衛(wèi)·布拉金斯基 申請(qǐng)人:太陽能安吉科技有限公司