光伏发电系统、光伏直流电缆保护装置及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光伏发电技术领域，特别涉及光伏发电系统、光伏直流电缆保护装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]光伏电站直流母线(直流汇流柜直流母线、并网逆变器直流母线、光伏电池阵列等)出现正负极短路，正极或者负板对地短路时，可能造成设备性能下降、设备损坏，造成财产损失甚至威胁到人身安全。因此，有必要对光伏电站直流母线进行实时短路故障检测，根据检测的结果采取适当的应对措施，保证光伏电站及周边设备的安全。
[0003]现有光伏电站直流电缆故障检测是通过在逆变器直流侧安装绝缘阻抗检测装置来达到保护目的。这种方法存在两个不足之处:首先，由于汇流箱或者直流柜有防反二极管，检测存在盲区，无法百分之百检测到短路故障；其次，逆变器检测到直流电缆出现短路故障，如果故障点在汇流箱和逆变器之间，逆变器只能断开自身的交直流开关，因此故障无法消除，这时光伏组串继续向短路故障点输送能量，最终导致光伏电缆损坏，甚至造成更大的损失。
[0004]因而现有技术还有待改进和提高。
【发明内容】
[0005]鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供光伏发电系统、光伏直流电缆保护装置及其控制方法，能实现无盲区光伏电缆短路故障检测，同时在出现短路故障时可以可靠切断光伏组串能量的保护装置，大大提高了光伏发电系统的安全性。
[0006]为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案:
一种光伏直流电缆保护装置，其包括:
信号采集处理模块，用于采集直流母线的电信号，并对所述电信号进行滤波定标处理；控制模块，用于将采集的电信号与预设信号比较，并根据比较结果输出相应的控制信号；
开关模块，用于在接收到控制信号时，执行相应的开关动作指令控制光伏电池阵列的开启或关断。
[0007]所述的光伏直流电缆保护装置中，所述信号采集处理模块具体包括:
电压采集处理单元，用于采集直流母线的电压，并对所述电压进行滤波定标处理；
电流采集处理单元，用于采集直流母线的电流，并对所述电流进行滤波定标处理。
[0008]所述的光伏直流电缆保护装置中，所述控制模块具体包括:
第一比较单元，用于将采集的直流母线的电压值与电压阈值比较，并输出电压比较结果;
第一判断处理单元，用于判断采集的直流母线的电压值是否小于电压阈值，若是，则将采集的直流母线的电流值与电流阈值比较，若否，则再次判断采集的直流母线的电压值是否小于电压阈值；
第二比较单元，用于将采集的直流母线的电流值与电流阈值比较，并输出电流比较结果;
第二判断处理单元，用于判断采集直流母线的电流值是否大于电流阈值，若是，则输出关断信号至开关模块，若否，则再次判断采集的直流母线的电压值是否小于电压阈值。
[0009]所述的光伏直流电缆保护装置中，所述开关模块具体包括:
分断控制单元，用于在接收到控制信号时将其转换为开关动作指令；
受控分断开关，用于在接收到所述开关动作指令时执行相应的开启或关断动作。
[0010]所述的光伏直流电缆保护装置中，所述信号采集处理模块还包括:模数转换单元，用于采集的直流母线的电信号转换为数字信号。
[0011]—种如上所述的光伏直流电缆保护装置的控制方法，其包括如下步骤:
A、由信号采集处理模块采集直流母线的电信号，并对所述电信号进行滤波定标处理；
B、由控制模块将采集的电信号与预设信号比较，并根据比较结果输出相应的控制信号；
C、由开关模块在接收到控制信号时，执行相应的开关动作指令控制光伏电池阵列的开启或关断。
[0012]所述的光伏直流电缆保护装置的控制方法中，所述步骤A具体包括:
由电压采集处理单元采集直流母线的电压，并对所述电压进行滤波定标处理；
由电流采集处理单元采集直流母线的电流，并对所述电流进行滤波定标处理。
[0013]所述的光伏直流电缆保护装置的控制方法中，所述步骤B具体包括:
B1、由第一比较单元将采集的直流母线的电压值与电压阈值比较，并输出电压比较结果;
B2、由第一判断处理单元判断采集的直流母线的电压值是否小于电压阈值，若是，则将采集的直流母线的电流值与电流阈值比较，若否，则再次判断采集的直流母线的电压值是否小于电压阈值；
B3、由第二比较单元将采集的直流母线的电流值与电流阈值比较，并输出电流比较结果;
B4、由第二判断处理单元判断采集直流母线的电流值是否大于电流阈值，若是，则输出关断信号至开关模块，若否，则再次判断采集的直流母线的电压值是否小于电压阈值。
[0014]所述的光伏直流电缆保护装置的控制方法中，所述步骤C具体包括:
由受控分断开关在接收到控制信号时将其转换为开关动作指令；
由受控分断开关在接收到所述开关动作指令时执行相应的开启或关断动作。
[0015]—种光伏直流电缆保护系统，包括光伏电池阵列、光伏汇流装置、直流汇流装置和光伏逆变器，所述光伏电池阵列通过光伏汇流装置与直流汇流装置电连接，所述直流汇流装置连接光伏逆变器，所述光伏逆变器连接电网，所述光伏直流电缆保护系统还包括如上所述的光伏直流电缆保护装置，所述光伏直流电缆保护装置的连接光伏汇流装置和电网。
[0016]相较于现有技术，本发明提供的光伏发电系统、光伏直流电缆保护装置及其控制方法中，所述光伏直流电缆保护装置包括信号采集处理模块、控制模块和开关模块，所述信号采集处理模块用于采集直流母线的电信号，并对所述电信号进行滤波定标处理;所述控制模块用于将采集的电信号与预设信号比较，并根据比较结果输出相应的控制信号;所述开关模块用于在接收到控制信号时，执行相应的开关动作指令控制光伏电池阵列的开启或关断，从而能实现无盲区光伏电缆短路故障检测，同时在出现短路故障时可以可靠切断光伏组串能量的保护装置，大大提高了光伏发电系统的安全性。
【附图说明】
[0017]图1为本发明提供的光伏发电系统的结构示意图。
[0018]图2为本发明提供的光伏直流电缆保护装置的结构框图。
[0019]图3为本发明提供的光伏直流电缆保护装置中信号采集处理模块、控制模块和开关模块的结构框图。
[0020]图4为本发明提供的光伏直流电缆保护装置的控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0021]鉴于现有技术中光伏电站直流电缆故障检测存在盲区，无法百分之百检测到短路故障，且无法从根源消除故障的缺点，本发明的目的在于提供光伏发电系统、光伏直流电缆保护装置及其控制方法能实现无盲区光伏电缆短路故障检测，同时在出现短路故障时可以可靠切断光伏组串能量的保护装置，大大提高了光伏发电系统的安全性。
[0022]为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0023]请参阅图1，本发明提供的光伏发电系统包括光伏电池阵列10、光伏汇流装置20、直流汇流装置30、光伏逆变器40和光伏直流电缆保护装置50，所述光伏电池阵列10通过光伏汇流装置20与直流汇流装置30电连接，所述直流汇流装置30连接光伏逆变器40，所述光伏逆变器40连接电网的U端、V端和W端，所述光伏直流电缆保护装置50的连接光伏汇流装置20、电网的U端和N端，所述光伏直流电缆保护装置50用于检测并处理光伏发电系统直流母线的短路故障。
[0024]具体地，请参阅图2，所述光伏直流电缆保护装置50包括信号采集处理模块501、控制模块502、开关模块503、通讯模块504