分布式的泄漏电流与故障电流检测以及串列故障识别的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于在关键的故障电流的出现方面监视具有用于多个直流发电 机的、分离的、输入侧的连接端的逆变器的方法，所述方法具有独立权利要求1的前序部分 的特征。此外，本发明涉及一种具有独立权利要求14的前序部分的特征的用于实施所述方 法的逆变器。
[0002] 本发明尤其涉及光伏逆变器的在关键的故障电流的出现方面的监视，所述关键的 故障电流表示对接地故障的指示。在光伏发电机的连接线路上测量的差电流中，除感兴趣 的阻性的故障电流分量以外通常出现非常大的容性的泄漏电流分量，所述容性的泄漏电流 分量例如在比泄漏电流分量更小的跳变的出现方面使阻性的故障电流分量的监视困难。在 此，大的泄漏电流分量归因于光伏发电机对地的大的电容。一旦在逆变器的运行中逆变器 的输入线路遭受对地的电势移位，则所述电容直接引起大的泄漏电流。
[0003] 在无变压器的逆变器和不具有直流输入端和交流输出端之间的电流分离的其他 逆变器中，在直流输入侧上的仅仅一个接地故障时也可能出现危险的阻性的故障电流。也 就是说，简单的接地故障也不仅导致使输入线路（不期望地）接地。因此，以下规定适于无 变压器的逆变器：必须在故障电流的出现方面可靠监视所述无变压器的逆变器。在此，通常 包含两个标准。一方面，阻性的故障电流分量不允许具有跳变、即不允许具有超过例如30mA 的相对较小的边界值的快速增大，以便确保最大的人员保护。另一方面，由于防火原因和设 备保护原因全部出现的差电流或其容性的泄漏电流分量或其绝对的阻性的故障电流分量 不允许超过数百mA的明显更高的边界值。此外，所述更高的边界值随着相应的光伏设备的 总功率的增大而增大，这不适于阻性的故障电流分量的短时增大的更低的边界值。
[0004] 因此，在特别大的光伏设备中存在以下特别的困难：由所测量的差电流以足够的 准确度得出阻性的故障电流分量，以便在用于短时增大的低的边界值的保持方面监视所述 阻性的故障电流分量。
【背景技术】
[0005] 由US2011/0210610Al已知一种光伏设备，其具有多个并联的光伏发电机。在此， 分级地实现并联电路，其方式是，首先将各个光伏发电机聚集在连接单元中，然后在将所述 连接单元中的多个连接单元的电流输送给逆变器之前将所述连接单元中的多个连接单元 的电流聚集在一个汇聚单元中。在连接单元中，对于每一个单独的光伏发电机实施故障监 视，然而不特定在接地故障方面或者在实施差电流测量的情况下。
[0006] 由US2012/0048326Al已知一种光伏设备，其中如在最后讨论的现有技术中那样 分级地并联多个光伏发电机。在此，对于每一个单独的光伏发电机在连接装置中进行差电 流测量，以便在接地故障的出现方面监视光伏发电机。在用于所有光伏发电机的直流电流 的一个共同的逆变器中进行另一差电流测量，以便也在接地故障的出现方面监视各个光伏 发电机的差电流传感器和逆变器之间的线路。也由US2012/0049627Al已知在光伏设备 中的接地故障的出现方面的所述监视。
[0007] 由US2002/0105765Al已知一种光伏设备，其中在考虑所连接的光伏发电机的当 前电容的情况下并且在考虑输入线路对地的电势波动的情况下求取光伏逆变器的输入线 路上的差电流的故障电流分量，以便对于差电流的大的变化的容性的泄漏电流分量也可以 在小的跳变的出现方面可靠监视所述输入线路。
[0008] 由WO2011/026874A2已知一种用于监视在此称作串列的光伏设备的多个光伏发 电机以便例如能够提早地识别到光伏发电机的也仅仅一个子串列的部分失效的方法。为 此，测量各个串列的电流并且建立同时出现的电流相互间的关系以及分析处理所述关系的 长时间变化。
【发明内容】
[0009] 本发明所基于的任务是，说明一种用于在关键的故障电流的出现方面监视逆变器 的方法和一种适于实施所述方法的逆变器，借此即使在所连接的光伏发电机的大的电功率 并且相应大的电容（Kapazitdt)的情况下也同样可以可靠识别故障电流的小的短时增大， 如流过逆变器的总的差电流的绝对值或所述差电流的确定的电流分量的绝对值。
[0010] 本发明的任务通过具有独立权利要求1的特征的用于在关键的故障电流的出现 方面监视具有用于多个直流发电机的、分离的、输入侧的连接端的逆变器的方法以及通过 具有独立权利要求14的特征的用于实施所述方法的逆变器来解决。在从属权利要求中限 定根据本发明的方法和根据本发明的逆变器的优选实施方式。
[0011] 在根据本发明的用于在关键的故障电流方面监视具有用于多个直流发电机、尤其 光伏发电机的、分离的、输入侧的连接端的逆变器的方法中，在所述逆变器中分开地测量至 少两对输入线路上的差电流，所述至少两对输入线路引导在输入侧的不同连接端上馈入的 电流，其中所有输入线路对共同地、即在其整体上引导在连接端上馈入的所有电流。对于每 一对输入线路，将差电流分开地与一个边界值进行比较，其中在超过所述边界值时识别为 故障。附加地，确定在所有输入线路对上同时出现的差电流的总和并且将其与另一边界值 进行比较，其中在超过所述另一边界值时也识别为故障。
[0012] 为了实施根据本发明的方法，仅仅在逆变器自身中测量差电流。尽管在那里存在 借助一个唯一的差电流传感器检测流过逆变器的总的差电流的可能性，但根据本发明为此 使用至少两个差电流传感器，它们在差电流的出现方面分别仅仅监视来自一部分直流发电 机的电流。由此，与通过直流发电机的全部实现的唯一的差电流测量相比减小所测量的差 电流的容性的泄漏电流分量。例如，当两个差电流传感器中的每一个检测所有直流发电机 的一半的电流时，差电流的容性的泄漏电流分量的绝对值减半。相应地，借助更多数量的差 电流传感器中的一个进一步减小相应的容性的泄漏电流分量。随后，提高在其故障电流分 量的小的短时增大的出现方面监视相应的差电流时的灵敏度。这可以如此进行，使得直接 在有跳变的增大的出现方面监视借助每一个单独的差电流传感器测量的差电流，即不事先 分离容性的泄漏电流分量或者此外不提取纯粹的阻性的故障电流分量。通过逆变器中的不 寻常数量的差电流传感器实现在全部流过逆变器的电流的阻性的故障电流分量的小的增 大方面的灵敏度提高。同时在本发明中，然而也通过各个差电流传感器的信号的相应求和 检测差电流或其电流分量之一的感兴趣的绝对值并且可以相应地将其与所属的边界值进 行比较，所述边界值作为边界仅仅适于相应的光伏设备。在此，通过以下方式得到显著的优 点：不将所述边界值分到各个差传感器上，而是仅仅将相应的总和与边界值进行比较，因为 所述边界值也必须仅仅由整个光伏设备遵循并且差电流传感器中的一个单个差电流传感 器的边界值的分量的单次超过可能仅仅导致整个光伏设备的不必要的关断。
[0013] 如已经描述的那样，对于每一对输入线路将差电流与其分开进行比较的边界值通 常是用于确定时间内的电流增大的边界值。具体而言，所述边界值通常适于差电流的阻性 的故障电流分量。如已经描述的那样，因此可以对于所测量的差电流中的每一个确定其阻 性的故障电流分量，并且可以将所测量的差电流中的每一个以其阻性的故障电流分量的形 式与用于差电流的阻性的故障电流分量的边界值进行比较。然而，也有利的是，阻性的故障 电流分量的分开确定也不一定是必需的。更确切地说，只要使差电流的其他分量、尤其容性 的泄漏电流分量保持得较小，则也将所测量的差电流与边界值直接进行比较。
[0014] 将在所有输入线路对上同时出现的差电流的总和与其进行比较的另一边界值可 以是用于差电流的直接求和的边界值或者优选可以是用于差电流的容性的泄漏电流分量 的总和的边界值。在此，也可以求取差电流的容性的泄漏电流分量的总和作为差电流的总 和的容性的泄漏电流分量。因此，可以对于所测量的差电流中的每一个确定其容性的泄漏 电流分量；而以其容性的泄漏电流分量的总和的形式确定在所有输入线路对上同时出现的 差电流的总和并且将其与另一边界值进行比较。替代地，以同时出现的差电流的总和的容 性的泄漏电流分量的形式确定在所有输入线路对上同时出现的差电流的总和并且将其与 所述另一边界值进行比较。
[0015] 另一边界值基本上也可以涉及用于差电流的阻性的故障电流分量的总和的边界 值或者涉及差电流的总和的阻性的故障电流分量。
[0016] 如其在此也可应用的那样，例如由EP2 372 857Al和DE10 2011 002 084Al 得到用于确定阻性的故障电流分量并且相反也确定差电流的容性的泄漏电流分量的方法。
[0017] 借助差电流传感器中的一个监视的每一对输入线路可以引导在用于至少两个直 流发电机的连接端上馈入的电流。也就是说，在本发明中不一定对于每一个单独的直流发 电机设置一个自身的差电流传感器