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光伏并网系统直流串联电弧故障检测及保护策略研究

宋岳奇  
【摘要】:近年来,我国加快推动能源清洁、低碳、安全、高效的利用,使得光伏发电在很多领域广泛应用。光伏系统直流侧容易受环境因素的影响,产生持续燃烧的电弧,进而造成火灾事故,危害光伏系统的安全运行。本文针对光伏系统直流侧串联电弧故障进行研究,提出快速、准确的串联电弧故障检测方法,并制定了保护策略。本文分析了光伏并网系统和直流电弧的特性。在光伏并网系统特性的理论基础上,分析了影响光伏系统输出特性的主要因素,并对光伏并网系统的工作原理进行了研究。在直流电弧特性的理论基础上,分析了影响电弧稳定燃烧的因素,并研究了电弧故障发生时线路电流的变化规律,提取可以准确表征故障电弧的特征值。针对电弧故障时域检测准确性差的问题,首先采用阈值滤波去除光伏系统中的噪声干扰,突显电弧的故障特征。然后对采集的正常及故障电弧信号分别从电流有效值变化、标准差和样本熵进行分析,提出适合光伏系统直流串联电弧故障的检测方法,通过实验确定检测判据的取值,同时对逆变器启动及并网、不同天气因素影响和不同电弧间隙等情况进行分析,验证了该检测方法的准确性和抗干扰性。根据光伏并网系统直流串联电弧故障的检测方法,提出了直流串联电弧故障的保护策略。该保护策略不需要加入额外的电子设备,只需对逆变器主电路进行改进,增加各组串支路的电流采集、电弧检测、触发控制、闭锁控制、重投控制等部分,实现各组串支路的单独运行、实时检测与保护功能。通过实验验证了本文提出的光伏并网系统直流串联电弧故障检测及保护策略的可行性。


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