一种光伏电站用直流故障电弧探测器的制作方法

1.本实用新型涉及故障电弧检测装置领域，尤其涉及一种光伏电站用直流故障电弧探测器。


背景技术：

2.故障电弧的最主要危害是引发火灾，当故障电弧产生时，其中心温度高达3000℃~4000℃，并且伴有金属熔化物喷溅出来。故障电弧产生的高温高热，极易引燃线路绝缘层导致线路起火，如果在故障点附近存在有可燃物时，也极易引燃可燃物而导致火灾的发生。因此在检测到故障电弧时，通常需要立即断开线缆，避免引发火灾。
3.申请号为cn201720795421.7的实用新型专利，其公开了光伏系统直流侧电弧故障检测装置，通过采样光伏系统直流母线电流信号，利用集合经验模态分解(eemd)算法对算法进行分解，并提取能够表征故障电弧特性的前三层imf时间序列作为故障电弧的特征分量；利用模糊熵算法将时间序列imf熵值化，建立故障特征向量e1、e2、e3；再利用模糊c均值聚类算法求取正常工作时数据以及故障电弧数据的聚类中心v1、v2，根据信号与不同聚类中心的欧式距离进行故障电弧检测，该实用新型的不足之处在于只能够进行故障电弧的告警，不能主动切断线路，同时缺乏电路切断后的光伏发电量的储能方案。


技术实现要素：

4.本实用新型主要解决上述问题，提供了一种在检测到故障电弧后能够主动切断线路，并切换至储能线路对光伏发电进行储能光伏电站用直流故障电弧探测器。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是，一种光伏电站用直流故障电弧探测器，包括第一电弧检测单元、第二电弧检测单元、控制器、第一开关电路和第二开关电路，所述第一电弧检测单元和第一开关电路依次串联于光伏汇流箱和逆变器之间，所述第二开关电路设于光伏汇流箱与储能器之间，所述第二电弧检测单元设于第二开关电路与储能器之间，所述第一电弧检测单元和第二电弧检测单元均与控制器电连接，所述第一开关电路和第二开关电路均由控制器控制。
6.作为上述方案的一种优选方案，所述第二开关电路包括若干对输入端和一对输出端，每一对输入端与输出端之间均设有第一控制电路。
7.作为上述方案的一种优选方案，所述第一控制电路包括继电器km1和三极管q1，所述继电器km1串联于第二开关电路的输入端和输出端之间，所述控制器通过三极管q1控制继电器km1的开闭。
8.作为上述方案的一种优选方案，所述第一开关电路包括继电器km2和三极管q2，所述继电器km2端串联于第一电弧检测单元和逆变器之间，所述控制器通过三极管q2控制继电器km2的开闭。
9.作为上述方案的一种优选方案，包括报警装置，所述报警装置与控制器电连接。
10.作为上述方案的一种优选方案，所述第一电弧检测单元与控制器之间设有开关
k1，所述第二电弧检测单元与控制器之间设有开关k2，所述开关k1与开关k2联动
11.作为上述方案的一种优选方案，所述开关k1和开关k2为同一继电器上的常闭开关和常开开关，所述继电器由控制器控制。
12.作为上述方案的一种优选方案，所述第一电弧检测单元和第二电弧检测单元结构相同，均包括依次连接电流互感器、滤波电路和adc采样电路，所述第一电弧检测单元的电流互感器设于光伏汇流箱与逆变器之间的线缆上，所述第二电弧检测单元的电流互感器设于第二开关电路与储能器之间的线缆上，所述第一电弧检测单元和第二电弧检测单元的adc采样电路输出端均与控制器电连接。
13.本实用新型的优点是：在检测光伏汇流箱与逆变器之间存在故障电流时，主动断开光伏汇流箱与逆变器的连接，同时连通光伏汇流箱与储能器，避免产生浪费；能够检测光伏汇流箱与储能器之间是否存在故障电弧并设有多路线路，能够定位故障电弧产生位置并尽可能的保证光伏汇流箱与储能器的正常连通。
附图说明
14.图1为实施例中光伏电站用直流故障电弧探测器的结构框图。
15.图2为实施例中的第二开关电路。
16.图3为实施例中的第一开关电路。
17.1-光伏汇流箱
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2-第一电弧检测单元
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3-第一开关电路
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4-第二开关电路
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5-控制器
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6-第二电弧检测单元
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7-储能器
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8-报警装置
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9-逆变器。
具体实施方式
18.下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的说明。
19.实施例：
20.本实施例一种光伏电站用直流故障电弧探测器，如图1所示，包括第一电弧检测单元2、第二电弧检测单元6、控制器5、报警装置8、第一开关电路3和第二开关电路4，所述第一电弧检测单元2和第一开关电路3依次串联于光伏汇流箱1和逆变器9之间，第一电弧检测单元2靠近光伏汇流箱设置，第一开关电路3靠近逆变器9设置，所述第二开关电路4设于光伏汇流箱1与储能器7之间，所述第二电弧检测单元6设于第二开关电路4与储能器7之间，所述第一电弧检测单元2和第二电弧检测单元4均与控制器电连接，所述第一开关电路3、第二开关电路4及报警装置8均由控制器控制。
21.第一电弧检测单元与控制器之间设有开关k1，所述第二电弧检测单元与控制器之间设有开关k2，开关k1与开关k2联动，当开关k1闭合时，开关k2断开，反之，当当开关k1断开时，开关k2闭合。在本实施例中，开关k1和开关k2为同一继电器上的常闭开关和常开开关，该继电器由控制器控制。
22.所述第二开关电路包括若干对输入端和一对输出端，每一对输入端与输出端之间均设有第一控制电路，本实施例中，第二开关电路设有三对输入端，即设有三路第一控制电路，第一控制电路包括继电器km1和三极管q1，所述继电器km1串联于第二开关电路的输入端和输出端之间，所述控制器通过三极管q1控制继电器km1的开闭。
23.本实施例中，第二开关电路采用图2所示电路，第一控制电路的继电器km1线圈第
一端通过电阻与电源vcc电连接，继电器km1线圈第二端与三极管q1集电极电连接，三极管q1基极与控制器的第一端口、第二端口或第三端口电连接，三极管q1发射机接地gnd，继电器km1的常开开关串联于光伏汇流箱与储能器之间。控制器通过第一端口、第二端口和第三端口控制三路第一控制电路的通断。第二开关电路中，同一时间最多只有一对输入端与输出端连通。
24.所述第一开关电路包括继电器km2和三极管q1，所述继电器km2端串联于第一电弧检测单元和逆变器之间，所述控制器通过三极管q2控制继电器km2的开闭。本实施例中第一开关电路采同图3所示电路，继电器km2的线圈第一端接地gnd，继电器km2的线圈第二端与三极管q2发射极电连接，三极管q2继电器通过电阻接电源vcc，三极管q2基极与控制器第四端口电连接，控制器通过第四控制控制三极管的通断。
25.所述第一电弧检测单元和第二电弧检测单元结构相同，均包括依次连接电流互感器、滤波电路和adc采样电路，所述第一电弧检测单元的电流互感器设于光伏汇流箱与逆变器之间的线缆上，所述第二电弧检测单元的电流互感器设于第二开关电路与储能器之间的线缆上，所述第一电弧检测单元和第二电弧检测单元的adc采样电路输出端均与控制器电连接。
26.在安装本实施例光伏电站用直流故障电弧探测器时，第二开关电路的三对输入端应设于光伏汇流箱与逆变器之间的线路上的不同位置，三对输入端逐渐远离光伏汇流箱设置但且处于第一电弧检测单元与光伏汇流箱之间。
27.设第二开关电路的三对输入端为第一输入端、第二输入端和第三输入端，其中，第一输入端立光伏汇流箱最近，第二输入端次之，第三输入端最远。
28.在线路中未出现故障电弧时，第一电弧检测单元与控制器连通，对光伏汇流箱与逆变器之间线路中的故障电弧进行检测。当第一电弧检测单元检测到故障电弧时，控制器控制第一开关电路断开，控制第二开关电路中第三输入端与输出端导通，将汇流箱中电能输入到储能器中进行存储，同时，控制器断开与第一电弧检测单元的连接，令第二电弧检测单元与控制器连接，此外还控制报警装置进行报警。当第二电弧检测单元与控制器导通后，若第二电弧检测单元未检测到故障电弧，则表示故障电弧产生的位置位于第二开关电路的第三输入端与逆变器之间。
29.当第二电弧检测单元检测到故障电弧时，控制器控制第二开关电路中第二输入端与输出端导通，若此时第二电弧检测单元未检测到故障电弧，则表示故障电弧产生的位置位于第二输入端与第三输入端之间，若第二电弧检测单元仍检测到故障电弧，则控制器控制第二开关电路中第一输入端与输出端导通。
30.当第一输入端与输出端导通后，若第二电弧检测单元未检测到故障电弧，则表示故障电弧产生的位置位于第一输入端与第二输入端之间；若第二电弧检测单元仍检测到故障电弧，则表示故障电弧产生的位置位于第一输入端与光伏汇流箱之间，此时，控制器需要控制第二开关电路中所有输入端与输出端断开。
31.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。