一种光伏发电系统绝缘在线监测和接地定位装置及方法与流程

本发明属于光伏发电系统。本发明涉及一种光伏发电系统绝缘在线监测和光伏发电系统绝缘在线监测和接地定位装置；本发明还涉及一种利用该装置来监测光伏发电系统绝缘状况和接地定位的方法。

背景技术：

1、光伏发电系统通常包括光伏电池板、汇流箱、逆变器和升压变压器。汇流箱是光伏电站中将几十路光伏电池板的供电回路汇集在一起的设备，几十路光伏电池板经过汇流箱后变为1路输出给光伏逆变器；像这样有几十台光伏汇流箱又经逆变器逆变器汇流排5-1、逆变器变为800v后，再通过变压器升压至35kv并入电网。

2、目前，对光伏发电系统的接地检测通常有下列两种方法。

3、第一种方法，《用于光伏发电系统的直流接地检测保护装置》(申请号：201220496535.9)。它能够检测光伏发电系统是否存在接地，但不能检测是哪一台汇流箱或哪一块电池板接地；也不能检测光伏发电系统具体对地绝缘数值。

4、第二种方法，《带直流接地检测功能光伏汇流箱》(申请号：202021574705.1)。它采用当检测汇流箱母线对地电压异常后，自动逐一断开每路电池板断路器，通过判断对地电压是否恢复来判断当前所断开的电池板回路是否存在接地。其问题是：要断开本汇流箱内的多条电池板供电回路，把正常供电回路也断开了，降低了光伏发电效益，降低了供电可靠性；另外，由于一台光伏发电逆变器要并联几十台汇流箱，通过对地电压不能判断是哪一台汇流箱接地，这样，连接在同一逆变器上的几十台汇流箱都可能逐一断电；特别是，当接地是发生在汇流箱与逆变器之间的电缆接地时，即使把全部汇流箱的所有电池板回路断开，接地仍然存在，造成逆变器停电。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种可快速准确测量绝缘，并自动找出发生接地故障位置的光伏发电系统绝缘在线监测和光伏发电系统绝缘在线监测和接地定位装置，本发明的另一个目的是提供一种利用该装置来在线监测光伏发电系统绝缘状况和接地定位的方法。

2、为了实现上述目的，本发明提供的装置采用以下结构：它包括单片计算机、信号采集器和互感器；所述信号采集器包括与自适应频率发生器连接的电压电流采集隔离器、连接有多个互感器的电流采集隔离器，单片计算机通过模数转换器分别与电压电流采集隔离器、电流采集隔离器连接，自适应频率发生器与单片计算机连接。

3、上述技术方案还可以包括第二组成的信号采集器，该第二组信号采集器由连接有多个第二互感器并通过第二模数转换器与单片计算机连接的第二电流采集隔离器构成。

4、上述技术方案中的单片计算机分别通过报警输出模块、第一通讯模块与光伏发电系统逆变器自带的监控装置连接。

5、上述技术方案中的单片计算机还可以通过第二通讯模块与光纤连接。

6、本发明方法所采用的技术方案如下：

7、方法一

8、1)利用电压电流采集隔离器采集自适应频率发生器向逆变器的逆变器汇流排5-1与大地之间发射频带宽度为0～325hz的特征电压相量信号ut、特征电流相量信号it，利用单片计算机算出所述逆变器总的绝缘电阻值rt＝ut×cos(φt)/it，φt是ut与it的相位差；

9、2)将各互感器对应地安装在各汇流箱连接逆变器的供电回路上，利用电流采集隔离器采集逆变器各供电回路上的特征电流信号int，利用单片计算机算出逆变器各供电回路的绝缘电阻值rnt＝ut×cos(φnt)/int，φnt是ut与int的相位差；

10、3)将各第二互感器对应地安装在各光伏电池板与对应的所述汇流箱之间的供电回路上，利用第二电流采集隔离器采集各汇流箱各供电回路上的特征电流信号int，利用单片计算机算出各汇流箱各供电回路的绝缘电阻值rnt＝ut×cos(φnt)/int，φnt是ut与int的相位差；

11、4)利用单片计算机判断

12、若rt≤rzt，则表明光伏发电系统绝缘值降低或接地，rzt是系统绝缘电阻整定值；

13、若rnt≤rnzt，则表明逆变器的第n条供电回路的绝缘值降低或接地，rnzt是逆变器供电回路的绝缘电阻整定值；

14、若rnt≤rnzt，则表明汇流箱的第n条供电回路绝缘值降低或接地。

15、方法二

16、1)利用电压电流采集隔离器采集逆变器的暂态电压信号uz；

17、2)将各互感器对应地安装在各汇流箱连接逆变器的供电回路上，利用电流采集隔离器采集逆变器各供电回路上的暂态电流信号inz，利用单片计算机算出逆变器各供电回路的暂态绝缘阻抗值rnz＝uz/inz；

18、3)将各第二互感器对应地安装在各光伏电池板与对应的汇流箱之间的各供电各回路上，利用第二电流采集隔离器采集各汇流箱各供电回路上的暂态电流信号inz，利用单片计算机算出各汇流箱各供电回路的暂态绝缘阻抗值rnz＝uz/inz；

19、4)利用单片计算机判断

20、若rnz≤rnzz，则表明逆变器的第n条供电回路的绝缘值降低或接地，rnzz是逆变器供电回路的暂态绝缘阻抗整定值；

21、若rnz≤rnzz，则表明汇流箱的第n条供电回路的绝缘值降低或接地。

22、与现有技术比较，本发明由于采用了上述光伏发电系统绝缘在线监测和接地定位装置以及监测方法，因此不仅可快速判断系统是否发生接地故障，而且还能准确找出发生接地故障的位置。具有检测效率高、定位精度好，所用设备简单，操作方便等诸多优点。

技术特征：

1.一种光伏发电系统绝缘在线监测和接地定位装置，包括计算机和信号采集装置；其特征在于：所述信号采集装置包括与自适应频率发生器(9)连接的电压电流采集隔离器(8)、连接有多个互感器(4)的电流采集隔离器(21)，单片计算机(19)通过模数转换器(20)分别与电压电流采集隔离器(8)、电流采集隔离器(21)连接，自适应频率发生器(9)与单片计算机(19)连接。

2.根据权利要求1所述的光伏发电系统绝缘在线监测和接地定位装置，其特征在于：还包括第二组信号采集装置，该第二组信号采集装置由连接有多个第二互感器(2)并通过第二模数转换器(17)与单片计算机(19)连接的第二电流采集隔离器(18)构成。

3.根据权利要求1或2所述的光伏发电系统绝缘在线监测和接地定位装置，其特征在于：单片计算机(19)分别通过报警输出模块(10)、第一通讯模块(11)与光伏发电系统逆变器(5)自带的监控装置(5-3)连接。

4.根据权利要求1或2所述的光伏发电系统绝缘在线监测和接地定位装置，其特征在于：单片计算机(19)通过第二通讯模块(13)与光纤(12)连接，单片计算机(19)分别与键盘(16)、显示器(17)和报警灯(14)连接。

5.一种利用权利要求2所述的装置来监测光伏发电系统绝缘状况和接地定位的方法，其特征在于步骤如下：

6.一种利用权利要求2所述的装置监测光伏发电系统绝缘状况和接地定位的方法，其特征在于步骤如下：

技术总结
本发明公开了一种光伏发电系统绝缘在线监测和接地定位装置及绝缘监测方法，本发明装置包括单片计算机和信号采集器；信号采集器包括与自适应频率发生器、电压电流采集隔离器、互感器、电流采集隔离器，计算机通过模数转换器与电压电流采集隔离器、电流采集隔离器连接。本发明方法是采集逆变器的特征电压相量信号u<subgt;t</subgt;和特征电流相量信号i<subgt;t</subgt;、逆变器各供电回路上的特征电流信号I<subgt;nt</subgt;、各汇流箱各供电回路上的特征电流信号i<subgt;Nt</subgt;，算出逆变器总的绝缘电阻值R<subgt;t</subgt;、逆变器各供电回路的绝缘电阻值R<subgt;nt</subgt;、各汇流箱各供电回路的绝缘电阻值R<subgt;Nt</subgt;；若R<subgt;t</subgt;≤R<subgt;zt</subgt;，则发电系统接地；若R<subgt;nt</subgt;≤R<subgt;nzt</subgt;，则逆变器的第n条供电回路接地；若R<subgt;Nt</subgt;≤R<subgt;nzt</subgt;，则汇流箱的第N条供电回路接地。

技术研发人员：曾萌萌,周密,黄国明,卢波,曾广,汤合寨,李雪松,曾明
受保护的技术使用者：贵阳新光电气有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29