【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于光伏陣列高電壓防護，具體涉及一種光伏陣列接地系統的仿真模型、方法、設備及介質。
技術介紹
1、光伏陣列高效利用太陽能，將其轉化為滿足日常和工業用電需求的電能。目前，常用的防雷措施是利用太陽能電池板的金屬框架作為接閃器，將太陽能電池板四周的鋁合金框架與支架連接，并通過等電位連接接地。在直擊雷發生時，如果雷電能量通過鋁框架迅速泄入大地，就能保護太陽能電池板免受直擊雷的損害。但是，光伏陣列的布線復雜、支路繁多、距離長，占地面積大。由于光伏發電系統容量較小，防雷接地技術并未受到足夠重視。然而，隨著光伏電站規模的不斷擴大和占地范圍的擴展，雷電對其安全運行構成了重大威脅。雷電直接擊中太陽能電池板時，會對光伏設備造成嚴重破壞，甚至導致系統癱瘓。因此，光伏電站的接地與防雷技術已成為其可靠、安全運行的關鍵因素。
2、作為一種改進，為了研究雷擊對光伏電站的影響，需要構建相應的仿真分析模型。盡管電磁場仿真軟件可以構建出立體接地系統網絡的電磁場模型，但由于光伏電站電磁場模型的復雜度較高，進行防雷接地計算時計算量過大，難以開展有效準確的仿真研究。在進行光伏電站防雷接地計算時，必須全面考慮雷擊下光伏支架、光伏電池板和電纜等的電氣連接狀態，以及各部分浪涌保護裝置的響應情況。保持所有元件之間的協調與連通性至關重要，以確保模擬結果能夠真實反映雷擊后光伏電站的實際情況，為后續的防雷接地設計提供可靠的參考依據。在現有技術中，光伏組件模型通常進行了大規模的簡化，僅構建了簡易的光伏支架結構進行計算分析，無法計算光伏電池板附近的電位分布，且未考慮
技術實現思路
1、本專利技術提供一種光伏陣列接地系統的仿真模型、方法、設備及介質，旨在解決現有光伏陣列仿真模型過于簡化，無法準確計算光伏電池板附近的電位分布的問題；現有模型未充分考慮雷擊后可能發生的絕緣擊穿現象及浪涌保護裝置的響應情況，導致仿真結果與實際運行狀態存在較大偏差的問題。
2、為達到上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、本專利技術提供一種光伏陣列接地系統的仿真模型，仿真模型包括光伏支架模型、電纜模型、浪涌保護裝置模型以及仿真計算模塊；其中：
4、光伏支架模型包括立柱、斜梁以及橫梁；光伏支架模型中模擬設置了若干個光伏組件模型，光伏支架模型通過接地引下線與地網連接；
5、電纜模型中，模擬電纜穿過光伏支架模型的橫梁形成閉合環路；閉合回路通過電纜延伸至光伏支架模型外，并連接至模擬匯流箱和模擬逆變器；
6、浪涌保護裝置模型包括兩個模擬浪涌保護裝置，兩個模擬浪涌保護裝置分別位于模擬匯流箱和模擬逆變器的位置，浪涌保護裝置模型用于在檢測到電位差超過預設動作閾值時進行接地分流；
7、仿真計算模塊用于在向某個光伏組件模型注入雷電流的情形下，計算光伏支架模型與沿線模擬電纜的電位差，并模擬放電擊穿現象及浪涌保護裝置模型的動作情況，計算得出仿真模型中各個光伏組件模型在雷擊時的電流、電位的分布。
8、在一些實施方式中，在電纜模型中，通過將光伏電池板視為等電位金屬板，利用沿線模擬電纜環繞光伏支架模型形成的環路電位，以表示光伏電池板的電位。
9、在一些實施方式中，還包括浪涌保護裝置動作判斷模塊，浪涌保護裝置動作判斷模塊用于計算模擬匯流箱和模擬逆變器處模擬浪涌保護裝置與附近電纜的電位差，當電位差超過模擬浪涌保護裝置的動作閾值時，模擬浪涌保護裝置通過加設的導體進行接地分流。
10、在一些實施方式中，還包括仿真結果顯示模塊，仿真結果顯示模塊用于顯示仿真模型中各個光伏組件模型在雷擊時的電流、電位分布以及浪涌保護裝置模型的動作情況。
11、在一些實施方式中，在光伏支架模型中，橫梁等效為圓鋼進行建模，立柱采用短立柱和長立柱進行建模，基于物理模型對光伏支架模型中立柱、斜梁以及橫梁的尺寸進行等效模擬設定。
12、在一些實施方式中，仿真模型是基于電磁場仿真軟件構建得到的。
13、在一些實施方式中，在仿真計算模塊中，采用矩量法計算得出仿真模型中各個光伏組件模型在雷擊時的電流、電位的分布。
14、本專利技術還提供一種光伏陣列接地系統的仿真方法，包括以下步驟：
15、s1、基于仿真模型，向某一個光伏組件模型注入雷電流；
16、s2、仿真計算模塊計算光伏支架模型與沿線模擬電纜的電位差，找出潛在擊穿點并模擬擊穿現象；
17、s3、仿真計算模塊計算模擬匯流箱和模擬逆變器位置的模擬浪涌保護裝置與附近模擬電纜的電位差，判斷模擬浪涌保護裝置是否動作；
18、s4、輸出仿真結果，包括光伏陣列各組件的電流、電位分布情況以及模擬浪涌保護裝置的動作結果。
19、本專利技術還提供一種計算機設備，包括存儲器、處理器以及存儲在存儲器上運行的計算機程序，處理器執行計算機程序時實現光伏陣列接地系統的仿真方法的步驟。
20、本專利技術還提供一種計算機可讀存儲介質，計算機可讀存儲介質存儲有計算機程序，計算機程序被處理器執行時實現如光伏陣列接地系統的仿真方法的步驟。
21、與現有技術相比，本專利技術一種光伏陣列接地系統的仿真模型、方法、設備及介質，具有以下有益效果：
22、本專利技術提供一種光伏陣列接地系統的仿真模型，仿真模型包括光伏支架模型、電纜模型、浪涌保護裝置模型以及仿真計算模塊；其中：光伏支架模型包括立柱、斜梁以及橫梁；光伏支架模型中模擬設置了若干個光伏組件模型，光伏支架模型通過接地引下線與地網連接；電纜模型中，模擬電纜穿過光伏支架模型的橫梁形成閉合環路，閉合回路通過電纜延伸至光伏支架模型外，并連接至模擬匯流箱和模擬逆變器；浪涌保護裝置模型包括兩個模擬浪涌保護裝置，兩個模擬浪涌保護裝置分別位于模擬匯流箱和模擬逆變器的位置，浪涌保護裝置模型用于在檢測到電位差超過預設動作閾值時進行接地分流；仿真計算模塊用于在向某個光伏組件模型注入雷電流的情形下，計算光伏支架模型與沿線模擬電纜的電位差，并模擬放電擊穿現象及浪涌保護裝置模型的動作情況，計算得出仿真模型中各個光伏組件模型在雷擊時的電流、電位的分布。基于上述內容，本專利技術通過引入沿線模擬電纜環繞光伏支架模型的方式，利用模擬電纜上的電位結果可以得到光伏電池板附近的電位分布情況。本專利技術將埋地鋼管與光伏支架模型合并，共同承擔導流功能，同時將鋼管與模擬電纜芯分離。在模擬電纜芯外加絕緣層，并與鋼管平行鋪設，從而解決電纜穿管直埋無法構建的問題。當光伏支架模型與沿線模擬電纜之間的電位差超過設備的耐壓值時，將發生放電擊穿現象，并導致雷電流傳輸。此外，如果檢測到模擬匯流箱或模擬逆變器與模擬電纜之間的電位差超過了模擬浪涌保護裝置的動作閾值，浪涌保護裝置本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.光伏陣列接地系統的仿真模型，其特征在于，所述仿真模型包括光伏支架模型、電纜模型、浪涌保護裝置模型以及仿真計算模塊；其中：
2.根據權利要求1所述的光伏陣列接地系統的仿真模型，其特征在于，在所述電纜模型中，通過將光伏電池板視為等電位金屬板，利用沿線模擬電纜環繞光伏支架模型形成的環路電位，以表示光伏電池板的電位。
3.根據權利要求1所述的光伏陣列接地系統的仿真模型，其特征在于，還包括浪涌保護裝置動作判斷模塊，所述浪涌保護裝置動作判斷模塊用于計算模擬匯流箱和模擬逆變器處模擬浪涌保護裝置與附近電纜的電位差，當電位差超過模擬浪涌保護裝置的動作閾值時，模擬浪涌保護裝置通過加設的導體進行接地分流。
4.根據權利要求1所述的光伏陣列接地系統的仿真模型，其特征在于，還包括仿真結果顯示模塊，所述仿真結果顯示模塊用于顯示仿真模型中各個光伏組件模型在雷擊時的電流、電位分布以及浪涌保護裝置模型的動作情況。
5.根據權利要求1所述的光伏陣列接地系統的仿真模型，其特征在于，在所述光伏支架模型中，橫梁等效為圓鋼進行建模，立柱采用短立柱和長立柱進行建模，基于物理
6.根據權利要求1所述的光伏陣列接地系統的仿真模型，其特征在于，所述仿真模型是基于電磁場仿真軟件構建得到的。
7.根據權利要求1所述的光伏陣列接地系統的仿真模型，其特征在于，在所述仿真計算模塊中，采用矩量法計算得出仿真模型中各個光伏組件模型在雷擊時的電流、電位的分布。
8.一種權利要求1-7任一項所述光伏陣列接地系統的仿真模型的仿真方法，其特征在于，包括以下步驟：
9.一種計算機設備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述計算機程序時實現如權利要求8光伏陣列接地系統的仿真方法的步驟。
10.一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求8光伏陣列接地系統的仿真方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.光伏陣列接地系統的仿真模型，其特征在于，所述仿真模型包括光伏支架模型、電纜模型、浪涌保護裝置模型以及仿真計算模塊；其中：
2.根據權利要求1所述的光伏陣列接地系統的仿真模型，其特征在于，在所述電纜模型中，通過將光伏電池板視為等電位金屬板，利用沿線模擬電纜環繞光伏支架模型形成的環路電位，以表示光伏電池板的電位。
3.根據權利要求1所述的光伏陣列接地系統的仿真模型，其特征在于，還包括浪涌保護裝置動作判斷模塊，所述浪涌保護裝置動作判斷模塊用于計算模擬匯流箱和模擬逆變器處模擬浪涌保護裝置與附近電纜的電位差，當電位差超過模擬浪涌保護裝置的動作閾值時，模擬浪涌保護裝置通過加設的導體進行接地分流。
4.根據權利要求1所述的光伏陣列接地系統的仿真模型，其特征在于，還包括仿真結果顯示模塊，所述仿真結果顯示模塊用于顯示仿真模型中各個光伏組件模型在雷擊時的電流、電位分布以及浪涌保護裝置模型的動作情況。
5.根據權利要求1所述的光伏陣列接地系統的仿真模型，其特征在于，在...
【專利技術屬性】
技術研發人員：申巍，牛博，李文波，王森，司渭濱，韓彥華，郝新宇，朱明曦，李旭，張璐，任雙贊，李偉，王荊，李志忠，王西香，劉嬌健，吳子豪，
申請(專利權)人：國網陜西省電力有限公司電力科學研究院，
類型：發明
國別省市：
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