支持直流電弧保護(hù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù)提供了支持直流電弧保護(hù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，涉及光伏發(fā)電領(lǐng)域。支持直流電弧保護(hù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)含逆變器和配備在逆變器的直流輸入側(cè)的電弧傳感器，逆變器的直流輸入側(cè)由多級(jí)光伏組件供電。電弧傳感器感測(cè)到直流輸入側(cè)存在電弧故障時(shí)產(chǎn)生預(yù)警信號(hào)并將預(yù)警信號(hào)發(fā)送給逆變器，逆變器響應(yīng)預(yù)警信號(hào)而停止輸出交流電，從而切斷逆變器的直流輸入側(cè)和交流輸出側(cè)之間的功率耦合關(guān)系。流輸出側(cè)之間的功率耦合關(guān)系。流輸出側(cè)之間的功率耦合關(guān)系。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
支持直流電弧保護(hù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)


[0001]本技術(shù)主要涉及到光伏發(fā)電系統(tǒng)，更確切的說(shuō)，涉及到應(yīng)用于光伏系統(tǒng)的用于檢測(cè)直流電弧現(xiàn)象以及支持直流電弧保護(hù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)。

技術(shù)介紹

[0002]已投入使用的現(xiàn)存光伏電站所面臨的問(wèn)題之一是設(shè)計(jì)安裝技術(shù)不成熟，很多光伏電站在安裝時(shí)并不規(guī)范且有些設(shè)備已老化、效率低下、難以有效地應(yīng)對(duì)電弧等。已完成施工的大部分老舊光伏電站在預(yù)防和檢測(cè)電弧故障方面，基本上依賴(lài)于升級(jí)改造，所以將電弧檢測(cè)功能額外更新到老舊光伏電站上是棘手的難題。
[0003]故障電弧的檢測(cè)是十分必要的。線(xiàn)路絕緣老化破損或電氣線(xiàn)路中存在的接線(xiàn)端子松動(dòng)等非操作原因通常會(huì)引起故障電弧。故障電弧位置會(huì)吸收光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的大部分能量進(jìn)而轉(zhuǎn)化成高溫電離氣體，這種持續(xù)的高溫氣體顯然會(huì)燒毀電纜和電器設(shè)備。故障電弧放電時(shí)短時(shí)間內(nèi)所釋放的大量熱量還會(huì)點(diǎn)燃光伏系統(tǒng)附近周?chē)钠渌兹家妆?，引起局部區(qū)域的災(zāi)情及非預(yù)料性的停電事故，存在著財(cái)產(chǎn)安全和人員安全威脅。美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)合作起草的UL1699國(guó)標(biāo)早期對(duì)交流電弧做了規(guī)范，鑒于直流電弧頻繁引發(fā)的事故及光伏直流電弧故障問(wèn)題變得日益嚴(yán)峻，后續(xù)制定的UL1699B國(guó)標(biāo)亦正式就光伏系統(tǒng)的直流電弧故障相關(guān)的檢測(cè)裝置提出了標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。
[0004]電力系統(tǒng)中接觸不良、老化、短路等引起拉弧起火的事故越來(lái)越頻繁，可見(jiàn)直流電弧故障檢測(cè)在光伏系統(tǒng)中日益重要。直流電弧故障是電氣類(lèi)火災(zāi)的罪魁禍?zhǔn)?，光伏系統(tǒng)一旦發(fā)生了直流電弧故障，由于沒(méi)有過(guò)零點(diǎn)保護(hù)、且光伏組件在陽(yáng)光照射下產(chǎn)生源源不斷的能量則使系統(tǒng)的故障電弧存在穩(wěn)定的燃燒環(huán)境。倘若不及時(shí)有效地采取措施，會(huì)產(chǎn)生數(shù)千度以上的高溫現(xiàn)象并引發(fā)火災(zāi)，某些物質(zhì)熔化甚至蒸發(fā)產(chǎn)生大量的有毒氣體，進(jìn)而危及人身生命安全和導(dǎo)致社會(huì)的經(jīng)濟(jì)遭受重大損失。
[0005]按照電流性質(zhì)劃分電弧大致可分為直流電弧和交流電弧。熟知的交流電之應(yīng)用時(shí)間較早以及交流故障電弧已經(jīng)存在較為成熟的檢測(cè)方法和商業(yè)化產(chǎn)品，然而光伏系統(tǒng)的起步時(shí)間較晚再加之直流電弧的本質(zhì)特性與交流電相迥異，典型的例如直流電流并無(wú)交流電那樣存在著過(guò)零點(diǎn)特征，因此光伏場(chǎng)合無(wú)法套用交流電弧的檢測(cè)手段。影響直流電弧電學(xué)性質(zhì)的變量較紛繁多樣，又因光伏使用環(huán)境的不同更促使電弧復(fù)雜化。
[0006]業(yè)界認(rèn)識(shí)到建立直流電弧的數(shù)學(xué)模型較為困難，盡管部分模型被提及，但這些簡(jiǎn)化模型通常是基于電弧的某些單一特性或若干個(gè)非常有限的特性而進(jìn)行的研究，事實(shí)上光伏環(huán)境中必然存在的噪聲和電力系統(tǒng)的偶發(fā)性干擾極易誤導(dǎo)電弧檢測(cè)，造成錯(cuò)誤的結(jié)果且動(dòng)態(tài)變化的光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度及大量存在的開(kāi)關(guān)噪聲都是誤判漏判的干擾源。本申請(qǐng)之目標(biāo)是在光伏系統(tǒng)中應(yīng)用電弧檢測(cè)手段，避免故障電弧引發(fā)火災(zāi)等事故。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0007]本申請(qǐng)涉及到一種支持直流電弧保護(hù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括：
[0008]多級(jí)光伏組件；
[0009]對(duì)多級(jí)光伏組件提供的輸出功率執(zhí)行直流到交流變換的一逆變器，該逆變器的直流輸入側(cè)由多級(jí)光伏組件供電；
[0010]配備在該逆變器的直流輸入側(cè)的電弧傳感器；
[0011]所述電弧傳感器感測(cè)到直流輸入側(cè)存在電弧故障時(shí)，其通知逆變器切斷交流輸出；
[0012]或者所述電弧傳感器感測(cè)到直流輸入側(cè)存在電弧故障時(shí)，其直接關(guān)斷設(shè)置在逆變器的交流輸出側(cè)的一個(gè)開(kāi)關(guān)。
[0013]上述的支持直流電弧保護(hù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其中：
[0014]所述電弧傳感器包括用于檢測(cè)并行電弧或者檢測(cè)串行電弧的傳感器。
[0015]上述的支持直流電弧保護(hù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其中：
[0016]多級(jí)光伏組件直接串聯(lián)連接，它們的輸出電壓疊加到母線(xiàn)上以供給直流輸入側(cè)。
[0017]上述的支持直流電弧保護(hù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其中：
[0018]多級(jí)光伏組件中的每一個(gè)均配置有一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換器，與多級(jí)光伏組件相對(duì)應(yīng)的多個(gè)電壓轉(zhuǎn)換器串聯(lián)連接，每個(gè)電壓轉(zhuǎn)換器用于對(duì)與之相應(yīng)的一個(gè)光伏組件的初始電壓執(zhí)行升壓或降壓的電壓轉(zhuǎn)換。
[0019]上述的支持直流電弧保護(hù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其中：
[0020]多級(jí)光伏組件中的每一個(gè)均配置有一個(gè)功率優(yōu)化器，與多級(jí)光伏組件相對(duì)應(yīng)的多個(gè)功率優(yōu)化器串聯(lián)連接，每個(gè)功率優(yōu)化器用于將與之對(duì)應(yīng)的一個(gè)光伏組件設(shè)置在最大功率點(diǎn)。
[0021]上述的支持直流電弧保護(hù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其中：
[0022]多級(jí)光伏組件中的每一個(gè)均配置有一個(gè)關(guān)斷裝置，與多級(jí)光伏組件相對(duì)應(yīng)的多個(gè)關(guān)斷裝置串聯(lián)連接，每個(gè)組串則包括多級(jí)光伏組件，每個(gè)關(guān)斷裝置用于將與之對(duì)應(yīng)的一個(gè)光伏組件從組串中移除或?qū)⑻幱谝瞥隣顟B(tài)的光伏組件重新恢復(fù)接入到組串中。
[0023]本申請(qǐng)還公開(kāi)了一種支持直流電弧保護(hù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括：
[0024]逆變器；
[0025]逆變器的直流輸入側(cè)由多級(jí)光伏組件供電；
[0026]配備在逆變器的直流輸入側(cè)的電弧傳感器；
[0027]所述電弧傳感器感測(cè)到直流輸入側(cè)存在電弧故障時(shí)產(chǎn)生預(yù)警信號(hào)，并將預(yù)警信號(hào)發(fā)送給逆變器，逆變器響應(yīng)預(yù)警信號(hào)而停止輸出交流電，或由預(yù)警信號(hào)來(lái)關(guān)斷逆變器的交流輸出側(cè)的一個(gè)開(kāi)關(guān)，從而切斷逆變器的直流輸入側(cè)和交流輸出側(cè)之間的功率耦合關(guān)系。
[0028]上述的支持直流電弧保護(hù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其中：
[0029]多級(jí)光伏組件中的每一個(gè)均配置有一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換器，與多級(jí)光伏組件相對(duì)應(yīng)的多個(gè)電壓轉(zhuǎn)換器串聯(lián)連接，每個(gè)電壓轉(zhuǎn)換器用于對(duì)與之相應(yīng)的一個(gè)光伏組件的初始電壓執(zhí)行升壓或降壓的電壓轉(zhuǎn)換。
[0030]上述的支持直流電弧保護(hù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其中：
[0031]多級(jí)光伏組件中的每一個(gè)均配置有一個(gè)功率優(yōu)化器，與多級(jí)光伏組件相對(duì)應(yīng)的多個(gè)功率優(yōu)化器串聯(lián)連接，每個(gè)功率優(yōu)化器用于將與之對(duì)應(yīng)的一個(gè)光伏組件設(shè)置在最大功率點(diǎn)。
[0032]上述的支持直流電弧保護(hù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其中：
[0033]多級(jí)光伏組件中的每一個(gè)均配置有一個(gè)關(guān)斷裝置，與多級(jí)光伏組件相對(duì)應(yīng)的多個(gè)關(guān)斷裝置串聯(lián)連接，每個(gè)組串則包括多級(jí)光伏組件，每個(gè)關(guān)斷裝置用于將與之對(duì)應(yīng)的一個(gè)光伏組件從組串中移除或?qū)⑻幱谝瞥隣顟B(tài)的光伏組件重新恢復(fù)接入到組串中。
[0034]本申請(qǐng)非常適宜于老舊光伏電站的電弧檢測(cè)等功能的升級(jí)改造，當(dāng)然也非常適宜于新建光伏電站的電弧檢測(cè)功能的提前布局。
附圖說(shuō)明
[0035]為使上述目的和特征及優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)具體實(shí)施方式做詳細(xì)的闡釋?zhuān)喿x以下詳細(xì)說(shuō)明并參照以下附圖之后，本技術(shù)的特征和優(yōu)勢(shì)將顯而易見(jiàn)。
[0036]圖1是光伏組件先串聯(lián)再并聯(lián)并為執(zhí)行逆變的逆變器供電的光伏發(fā)電系統(tǒng)。
[0037]圖2是光伏組件以串聯(lián)的方式為母線(xiàn)供電且每個(gè)光伏組件配備有第一設(shè)備。
[0038]圖3是配備在逆變器的直流輸入側(cè)的電弧傳感器作為檢測(cè)電弧故障的手段。
[0039]圖4是電弧傳感器感測(cè)到直流輸入側(cè)存在電弧時(shí)通知逆變器切斷交流輸出。
[0040]圖5是電弧傳感器的的一種包含本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種支持直流電弧保護(hù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括：多級(jí)光伏組件；對(duì)多級(jí)光伏組件提供的輸出功率執(zhí)行直流到交流變換的一逆變器，該逆變器的直流輸入側(cè)由多級(jí)光伏組件供電；配備在該逆變器的直流輸入側(cè)的電弧傳感器；所述電弧傳感器感測(cè)到直流輸入側(cè)存在電弧故障時(shí)，其通知逆變器切斷交流電的輸出或者其直接關(guān)斷設(shè)置在逆變器的交流輸出側(cè)的一個(gè)開(kāi)關(guān)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持直流電弧保護(hù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述電弧傳感器包括用于檢測(cè)并行電弧或者檢測(cè)串行電弧的傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持直流電弧保護(hù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：多級(jí)光伏組件直接串聯(lián)連接，它們的輸出電壓疊加到母線(xiàn)上以供給直流輸入側(cè)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持直流電弧保護(hù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：多級(jí)光伏組件中的每一個(gè)均配置有一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換器，與多級(jí)光伏組件相對(duì)應(yīng)的多個(gè)電壓轉(zhuǎn)換器串聯(lián)連接，每個(gè)電壓轉(zhuǎn)換器用于對(duì)與之相應(yīng)的一個(gè)光伏組件的初始電壓執(zhí)行升壓或降壓的電壓轉(zhuǎn)換。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持直流電弧保護(hù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：多級(jí)光伏組件中的每一個(gè)均配置有一個(gè)功率優(yōu)化器，與多級(jí)光伏組件相對(duì)應(yīng)的多個(gè)功率優(yōu)化器串聯(lián)連接，每個(gè)功率優(yōu)化器用于將與之對(duì)應(yīng)的一個(gè)光伏組件設(shè)置在最大功率點(diǎn)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持直流電弧保護(hù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：多級(jí)光伏組件中的每一個(gè)均配置有一個(gè)關(guān)斷裝置，與多級(jí)光伏組件相對(duì)應(yīng)的多個(gè)關(guān)斷裝置串聯(lián)連接，每個(gè)組串則包括多級(jí)光伏組件...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曾慶波，馬憲軍，楊秋利，樂(lè)名鵬，杜亮，張永，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：豐郅上海新能源科技有限公司，
類(lèi)型：新型
國(guó)別省市：