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光伏发电系统的电弧故障检测技术研究

马健凯  
【摘要】:长期过度依赖传统化石能源造成的环境污染、温室效应、能源短缺等问题,将严重阻碍人类社会的进一步发展。光伏发电具有清洁、可再生、经济、可靠等优势,近年来得到迅速发展。但光伏发电系统电弧故障引发的电气火灾时有发生,对系统的安全运行以及人民生命财产安全产生严重威胁。光伏发电系统的电弧故障检测装置可以有效地检测出电弧故障,减少电弧故障带来的危害。本文针对光伏系统电弧故障检测问题展开研究,主要内容如下:(1)针对光伏系统的直流电弧故障,分析了国内外现行的电弧故障检测标准和规范;并对相关实验与仿真进行了探讨。(2)为研究光伏系统电弧故障的特性及其影响因素,搭建了基于Cassie电弧模型的光伏系统电弧故障仿真模型,模拟了不同温度、不同光照强度等情况下电弧故障的时频域特性。通过快速傅里叶变换、小波变换等方法,获取电弧故障的时频域故障判据。(3)采用自适应局部离群因子算法(Local Outlier Factor,LOF),通过迭代更新数据集,实现不同温度及光照强度下光伏系统的在线故障电弧检测。测试结果表明,采用该方法可以准确的检测出光伏系统所发生的电弧故障。(4)模拟了光伏系统在不同温度、不同光照强度以及SX3190型号电源下的电弧故障,验证了检测模型在这些场景下的有效性,并且能够避免阴影遮挡带来的干扰。


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