本申請屬于電力，尤其涉及一種故障檢測裝置、方法及光伏發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽能電池板直接將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電系統(tǒng)。在光伏發(fā)電系統(tǒng)進行發(fā)電的過程中，會存在直流拉弧的風(fēng)險。通?？梢圆捎美z測裝置(arcfault?circuit?interrupter，afci)來檢測光伏電系統(tǒng)中存在的直流拉弧現(xiàn)象，從而解除直流拉弧風(fēng)險。應(yīng)用afci檢測直流拉弧，需要精確捕捉燃弧過程中所產(chǎn)生的電流本底噪聲信號。

2、但在實際檢測到故障電弧的過程中，直流母線的開關(guān)頻率及其倍頻波動會影響到afci整體控制的穩(wěn)定性和電流總諧波失真(total?harmonic?distortion，thd)，甚至?xí)鹛柲茈姵匕咫娏鞯恼鹗帲斐晒收想娀z測的誤報或漏報等現(xiàn)象。

3、為了抑制直流母線的開關(guān)頻率及其倍頻波動對故障電弧檢測結(jié)果的影響，通常采用降低整體增益的方法，但會降低afci對真實電弧特征信號的識別能力，因而現(xiàn)有方法仍然存在對故障電弧檢測的準確性有限的不足。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本申請?zhí)岢鲆环N故障檢測裝置、方法及光伏發(fā)電系統(tǒng)，能提高故障檢測的準確性。

2、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N故障檢測裝置，該裝置包括：

3、采樣模塊，用于對太陽能電池板的輸出線纜的輸出信號進行采樣，得到采樣信號；所述輸出信號包括電流底噪紋波信號和故障紋波信號；

4、信號處理模塊，用于對所述采樣信號進行陷波及調(diào)理處理，濾除所述采樣信號中目標頻段的信號并放大其他頻段的信號，獲取特征信號；所述目標頻段為特征噪聲信號與目標故障產(chǎn)生的噪聲信號重合的頻段；

5、控制模塊，用于基于所述特征信號、預(yù)先建立的本底噪聲模型和故障信號模型，檢測是否存在故障。

6、根據(jù)本申請的故障檢測裝置，通過信號處理模塊結(jié)合采樣陷波處理和調(diào)理處理，濾除采樣信號中目標頻段的信號并放大其他頻段的信號，能抑制開關(guān)頻率噪聲及其倍頻噪聲或電流總諧波失真噪聲等特征噪聲，能減少開關(guān)頻率噪聲及其倍頻噪聲或電流總諧波失真噪聲等特征噪聲對故障檢測的干擾，使故障檢測裝置整體增益提高，能增強故障檢測的整體識別能力，能減少誤報，能提高故障檢測的準確性。

7、根據(jù)本申請的一個實施例，所述故障紋波信號包括電弧故障紋波信號，所述目標故障包括電弧故障。

8、根據(jù)本申請的一個實施例，所述信號處理模塊，包括：

9、陷波單元，用于濾除所述目標頻段的信號，以降低信號的采樣電壓的幅值，獲取第一級信號；

10、調(diào)理單元，用于對所述第一級信號進行放大處理，獲取第二級信號；

11、濾波單元，用于對所述第二級信號進行濾波處理，獲取所述特征信號。

12、根據(jù)本申請的一個實施例，所述陷波單元，包括至少一個陷波電路。

13、根據(jù)本申請的一個實施例，所述陷波電路為bainter陷波器、無源t型陷波電路、ii型陷波電路或rlc陷波器。

14、根據(jù)本申請的一個實施例，所述陷波電路包括高通濾波器。

15、根據(jù)本申請的一個實施例，所述陷波單元，包括：第一運算放大器。

16、根據(jù)本申請的一個實施例，所述調(diào)理單元，包括：第二運算放大器。

17、根據(jù)本申請的一個實施例，所述控制模塊，包括：

18、匹配單元，用于將所述特征信號的特征分別與所述本底噪聲模型、所述故障信號模型匹配進行匹配；

19、控制單元，用于在所述特征信號的特征與所述本底噪聲模型不匹配且與所述故障信號模型匹配的情況下，確定出現(xiàn)所述目標故障，控制逆變器停止工作和/或控制用于連接所述太陽能電池板與所述逆變器的開關(guān)模塊關(guān)斷。

20、第二方面，本申請?zhí)峁┝艘环N故障檢測方法，該方法包括：

21、對太陽能電池板的輸出線纜的輸出信號進行采樣，得到采樣信號；所述輸出信號包括電流底噪紋波信號和故障紋波信號；

22、對所述采樣信號進行陷波及調(diào)理處理，濾除所述采樣信號中目標頻段的信號并放大其他頻段的信號，獲取特征信號；所述目標頻段為特征噪聲信號與目標故障產(chǎn)生的噪聲信號重合的頻段；

23、基于所述特征信號、預(yù)先建立的本底噪聲模型和故障信號模型，檢測是否存在故障。

24、根據(jù)本申請的故障檢測方法，通過結(jié)合采樣陷波處理和調(diào)理處理，濾除采樣信號中目標頻段的信號并放大其他頻段的信號，能抑制開關(guān)頻率噪聲及其倍頻噪聲或電流總諧波失真噪聲等特征噪聲，能減少開關(guān)頻率噪聲及其倍頻噪聲或電流總諧波失真噪聲等特征噪聲對故障檢測的干擾，使故障檢測裝置整體增益提高，能增強故障檢測的整體識別能力，能減少誤報，能提高故障檢測的準確性。

25、根據(jù)本申請的一個實施例，所述故障紋波信號包括電弧故障紋波信號，所述目標故障包括電弧故障。

26、根據(jù)本申請的一個實施例，所述對所述采樣信號進行陷波及調(diào)理處理，濾除所述采樣信號中目標頻段的信號并放大其他頻段的信號，獲取特征信號，包括：

27、濾除所述目標頻段的信號，以降低信號的采樣電壓的幅值，獲取第一級信號；

28、對所述第一級信號進行放大處理，獲取第二級信號；

29、對所述第二級信號進行調(diào)理處理，獲取所述特征信號。

30、根據(jù)本申請的一個實施例，所述基于所述特征信號、預(yù)先建立的本底噪聲模型和故障信號模型，檢測是否存在故障電弧，包括：

31、在所述特征信號的特征與所述本底噪聲模型不匹配且與所述故障信號模型匹配的情況下，確定出現(xiàn)目標故障。

32、根據(jù)本申請的一個實施例，所述確定出現(xiàn)目標故障之后，還包括：

33、控制逆變器停止工作和/或控制用于連接所述太陽能電池板與所述逆變器的開關(guān)模塊關(guān)斷。

34、第三方面，本申請?zhí)峁┝艘环N光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括：太陽能電池板、逆變器和如第一方面所述的故障檢測裝置。

35、根據(jù)本申請的光伏發(fā)電系統(tǒng)，通過結(jié)合采樣陷波處理和調(diào)理處理，濾除采樣信號中目標頻段的信號并放大其他頻段的信號，能抑制開關(guān)頻率噪聲及其倍頻噪聲或電流總諧波失真噪聲等特征噪聲，能減少開關(guān)頻率噪聲及其倍頻噪聲或電流總諧波失真噪聲等特征噪聲對故障檢測的干擾，使故障檢測裝置整體增益提高，能增強故障檢測的整體識別能力，能減少誤報，能提高故障檢測的準確性。

36、本申請的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種故障檢測裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的故障檢測裝置，其特征在于，所述故障紋波信號包括電弧故障紋波信號，所述目標故障包括電弧故障。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的故障檢測裝置，其特征在于，所述信號處理模塊，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的故障檢測裝置，其特征在于，所述陷波單元，包括至少一個陷波電路。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的故障檢測裝置，其特征在于，所述陷波電路為bainter陷波器、無源t型陷波電路、ii型陷波電路或rlc陷波器。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的故障檢測裝置，其特征在于，所述陷波電路包括高通濾波器。

7.根據(jù)權(quán)利要求3至6任一項所述的故障檢測裝置，其特征在于，所述陷波單元，包括：第一運算放大器。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的故障檢測裝置，其特征在于，所述調(diào)理單元，包括：第二運算放大器。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的故障檢測裝置，其特征在于，所述控制模塊，包括：

10.一種故障檢測方法，其特征在于，包括：

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的故障檢測方法，其特征在于，所述故障紋波信號包括電弧故障紋波信號，所述目標故障包括電弧故障。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的故障檢測方法，其特征在于，所述對所述采樣信號進行陷波及調(diào)理處理，濾除所述采樣信號中目標頻段的信號并放大其他頻段的信號，獲取特征信號，包括：

13.根據(jù)權(quán)利要求10至12任一項所述的故障檢測方法，其特征在于，所述基于所述特征信號、預(yù)先建立的本底噪聲模型和故障信號模型，檢測是否存在故障電弧，包括：

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的故障檢測方法，其特征在于，所述確定出現(xiàn)目標故障之后，還包括：

15.一種光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括：太陽能電池板、逆變器和如權(quán)利要求1至9任一項所述的故障檢測裝置。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種故障檢測裝置、方法及光伏發(fā)電系統(tǒng)，屬于電力技術(shù)領(lǐng)域。所述故障檢測裝置，包括：采樣模塊，用于對太陽能電池板的輸出線纜的輸出信號進行采樣，得到采樣信號；輸出信號包括電流底噪紋波信號和故障紋波信號；信號處理模塊，用于對采樣信號進行陷波及調(diào)理處理，濾除采樣信號中目標頻段的信號并放大其他頻段的信號，獲取特征信號；目標頻段為特征噪聲信號與目標故障產(chǎn)生的噪聲信號重合的頻段；控制模塊，用于基于特征信號、本底噪聲模型和故障信號模型，檢測是否存在故障。本申請公開的故障檢測裝置、方法及光伏發(fā)電系統(tǒng)，通過結(jié)合采樣陷波和調(diào)理處理，抑制開關(guān)頻率噪聲及其倍頻噪聲及電流總諧波失真噪聲等，能提高檢測的準確性。

技術(shù)研發(fā)人員：陳逸凡,成可心
受保護的技術(shù)使用者：江蘇思格新能源技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6