分布式光伏发电系统直流故障电弧保护装置测试和评估技术的研究与探讨

针对分布式光伏发电系统直流故障电弧发生的原理、常见评价手段及功能检测评估方法等方面进行了综合论述,为分布式光伏发电系统直流故障电弧保护装置的测试和评估提供了一些建议。     

光伏系统直流串联故障电弧检测方法

故障电弧是光伏系统电气火灾事故的常见原因,研究可靠的光伏系统直流故障电弧检测方法对保障系统运行和人身安全有重要意义。首先搭建了光伏系统直流故障电弧实验平台,采集了故障电弧典型电信号;接着对其进行了稳定性分析、时变性分析、相关性分析和随机性分析,并以特征显著、计算量小、抗干扰强为比选条件,选取欧拉特征作为故障电弧检测的最优特征;然后构建了故障电弧检测算法,算法以多阈值判断体系为核心发掘故障电弧差异于系统暂态过程的特征模式;最后,将算法硬件实现后在系统中再进行实验测试。结果表明,所提出的算法对不同光伏系统工作点和电弧产生方式条件下的故障电弧均可在0.5 s内实现正确检测。     

光伏电站中直流电弧故障的噪声强度分析

针对大型光伏阵列中不同位置的直流串联电弧或并联电弧故障,基于电弧静态伏安特性和光伏阵列输出I-V特性,分析电弧的稳态工作点和电阻特性,进而定性推断电弧电流信号噪声的强度关系。结合实验测试,从电弧电流频域分量大小的角度,明确了光伏阵列不同位置的同类型电弧故障检测的难易程度,为大型光伏电站中各种位置的电弧故障有效检测提供了参考。     

光伏发电系统直流串联故障电弧检测方法研究

根据光伏阵列不同阴影下的伏安（U-I）输出特性，分析光伏发电系统直流串联故障电弧产生机理，通过搭建故障电弧实验平台分析直流故障电弧的信号特性，进而提出一种基于Volterra级数的串联直流故障电弧检测方法。该方法先对电流信号进行相空间重构，然后在重构的相空间内建立Volterra级数模型以提取时域核特征，并采用狮群算法（LSO）优化的核限学习机（KELM）辨识故障电弧。实验结果表明：该方法能准确检测光伏阵列正常运行与阴影状态下的强直流故障电弧，还能检测微弱直流电弧。     

光伏电站中故障电弧信号的传输行为研究

在大型光伏电站中存在数量众多的连接点和连接线缆,表明可能产生电弧故障的潜在发生点很多,故障电弧信号从发生点到达电弧检测单元可能需穿过光伏组件串和连接电缆。为分析光伏系统直流故障电弧信号从故障点传输到检测点可能的信号变化情况,建立大型光伏电站的高频等效模型,分别针对不同位置的串联、并联电弧信号到达直流母线上电弧检测点的传输行为进行仿真及分析。结合实验模拟测试,证实电弧信号主要会受传输线缆寄生参数的影响而导致其频率特性发生一定的改变,在大型光伏电站故障电弧检测过程中的信号特征提取需考虑电弧信号的变化。     

光伏系统直流侧故障电弧危害分析及保护策略

针对光伏系统直流侧故障电弧危害评估问题,提出一种适用光伏系统故障电弧燃烧的临界条件分析方法。该文搭建了光伏系统实验平台,采集光伏系统直流侧故障电弧波形,并分析直流特性;借鉴现有标准中对直流源故障电弧的危害分析,推导出适合光伏系统的临界条件,并通过仿真和实验证明该方法的正确性;考虑到光伏系统并联电弧的高危害性,研究针对光伏电站并联电弧的熄灭方法,并验证该方法的可行性。     

光伏直流配电故障诊断及火灾风险评估技术

长期服役的光伏发电系统直流配电故障概率高、火灾风险及危害大,严重影响光伏电站的运行安全、发电与出力能力,并对电站运维提出故障与火灾精准检测的技术挑战。为此,从生产现场直流配电柜故障分析入手,揭示接触不良、绝缘劣化、故障电弧、电气火灾的演变机理;分析国内外故障电弧诊断与火灾检测技术的理论成果应对在运电站电弧火灾的有效性,提出故障电弧预诊断与火灾检测技术的应用解决方案。研究结果表明,提出的故障电弧诊断与火灾检测技术应用方案,弥补直流继电保护对串联电弧故障无法保护的不足,能够有效诊断故障电弧并检测烟雾和高温,避免火灾及其扩大事故的发生。     

光伏系统直流电弧故障检测方法对比研究

光伏系统中存在着大量的接口和导线,一旦接口松动就很容易发生电弧。根据接口位置的不同,电弧分成串联电弧和并联电弧,且由于光伏板大量的串并联连接,同一种类型电弧因发生位置不同产生电弧噪声差异性,导致电弧检测误判和漏判,给工程应用带来经济损失或火灾风险。该文采集了多种电弧情况下直流母线处的电弧噪声信号,得到了对应故障电弧的特征,分别从时域、频域以及时频域这3方面对实验得到的电弧信号进行研究分析,从而实现故障电弧的对比分析研究。实验结果证明时域检测能实现串联电弧的识别,但对并联电弧的检测有局限性;频域方法不受其他因素的干扰,准确度高,但缺乏时间尺度,不够全面;时频域检测方法的精确度高,电弧类型和发生位置对结果影响不大,更适合于故障电弧的全面分析与识别。     

光伏并网发电系统直流侧短路分析

随着光伏发电系统的普及和运用,越来越多的光伏电站建成发电,但与此同时,光伏电站的安全风险也日益突出。光伏直流侧系统电压高,一旦出现短路故障,极易引起电弧起火。光伏直流侧设备往往安装在建筑物的屋顶,不易被察觉,一旦起火直接威胁到建筑物本身的安全。本文从光伏发电系统直流侧设计方案出发,通过理论计算,发现汇流箱、直流配电柜采用的断路器达不到发生短路故障迅速切除电源的目的,存在很大的安全隐患,并对这一问题提出了解决方案。     

光伏逆变器低电压穿越检测装置对比试验分析

依据我国低电压穿越检测技术规定与测试规程,采用2种不同类型的低电压穿越检测装置对光伏逆变器开展不同工况下低电压穿越测试,对比研究2种检测装置性能,得出结论：2种检测装置均能模拟低电压穿越曲线簇,实现低电压穿越测试功能;模拟电网性检测装置响应时间和稳态跌落精度等稳态特性模拟上明显优于阻抗分压型低电压穿越检测装置,但是在对电网暂态特性模拟上阻抗分压型检测装置更优     

大规模光伏发电接入对直流输电系统的影响研究

直流输电系统是实现高电压、大容量、远距离送电和区域电网互联的一个重要技术手段,对于大规模新能源发电的跨区域消纳具有重要的作用。以大规模光伏发电发电接入西北某电网为对象,建立光伏电站模型,分析光伏电站不同运行方式及电网扰动情况下对直流系统的影响,并提出为保证大规模光伏发电接入后直流系统稳定运行的措施与建议。     

光伏发电系统建模及运行特性仿真研究

随着并网光伏发电装机规模的快速扩张,光伏发电大规模接入电网后运行特性的分析研究已成为当下光伏发电相关核心课题之一,而光伏发电系统建模是理论课题研究最为关键的一个环节。文章结合目前国内大中型光伏电站关键部件应用现状建立了光伏发电系统仿真模型,基于PSASP软件仿真分析了光伏发电的正常运行和故障运行特性,同时验证了模型的有效性。     

基于概率潮流的光伏电站中储能系统的优化配置方法

高比例光伏发电接入会对电力系统的稳定性等造成不利影响,而储能则被认为是消除这些影响的有效手段之一.本文从电力系统潮流的角度,分析了光伏发电对电力系统的影响,进而分析了储能对抑制这种影响的作用.首先,介绍了电力系统中元件的概率分布模型和储能模型,以及拉丁超立方采样法及Gram-Schmidt序列正交化方法;其次,建立了多目标优化模型,模型考虑了储能系统的成本、支路潮流的越限概率和电网的网络损耗,并用遗传算法求取目标函数的最优解;最后,在IEEE24节点测试系统中进行了仿真,分析了光伏不同接入容量和接入位置对电力系统的影响,储能对电力系统的作用,得出了对应不同光伏容量的储能最优配置.     

高能效直流模块式光伏发电系统性能评估

为了提高光伏发电系统在阴影和失配条件下的能效,保护光伏模组,提出一种基于并联直流模块的光伏发电系统结构,并与已有的串联直流模块和旁路直流模块式光伏发电系统进行了比较分析,综合评估了3种高能效直流模块式光伏发电系统的性能和特点.     

中日合作太阳能光伏发电系统

中日双方为了对独立的光伏发电系统进行综合研究,在不同气候和环境条件下测试光伏发电系统发电设备,促进光伏技术的应用,由日本新能源综合技术开发机构 (NEDO)与国家计委基础产业发展司签署了共同承担“边远地区光伏发电系统合作试验研究项目”的协议,决定由日本能源经济研     

用户光伏发电电能质量检测与分析

摘要： 随着光伏发电系统等新能源接入电网,在改变电网的拓扑结构同时,电能输出特性也会影响到电力系统电能质量问题。为了保障电网的安全稳定运行,该光伏发电系统各项电能质量需满足国家标准。以沈阳农业大学0.38 kV电压等级的分布式光伏发电系统为研究对象,主要对光伏系统中的电能质量的谐波、电压偏差、三相不平衡进行分析。理论上分析了傅里叶变换,组、子组算法电能质量的特征。对测试结果进行评估并对比在功率不同时电能质量的差异,分析造成差异的原因。通过测试可知,采用的分析方法能够检测电能质量的各项指标,从而为电能质量的各项参数指标提供可靠数据。     

基于太阳能光伏热利用的光伏/热电(PV/TV)建筑一体化试验研究

将太阳能电池板、集热器、热电发电片结合起来,设计并制成了一套光伏/热电(PV/TV)系统,在利用太阳能电池发电的同时,收集热量并利用其发电。在北京地区进行了该系统的室外模拟试验,测试并讨论了该系统在不同结构和不同环境下的性能,探讨该系统在光伏建筑中的应用。试验结果表明,与单纯的光伏发电系统或太阳能热水系统相比,PV/TV系统具有占地面积小、综合效率高等优点。     

风力机特性的直流电动机模拟及其变速恒频风力发电研究中的应用

为了能在不具备风场环境的实验室条件下对双馈异步发电机的交流励磁发电技术进行实验研究,该文提出了采用直流电动机模拟风力机工作特性的实现方案。该方法基于风力机和直流电动机在功率(转矩)特性上的相似性,采用转矩控制方案实现了风力机特性的直流电动机模拟,进而构建了整个变速恒频DFIG风力发电装置的实验系统。首次在实验室环境下实现了最大风能动态追踪、P、Q解耦控制的实验研究,验证了直流电动机模拟风力机特性的可实现性和变速恒频DFIG风力发电系统最大风能追踪控制策略的正确性。     

限制过电压条件下的光伏发电并网设计

大规模发展分布式光伏发电有助于缓解能源危机,但随着分布式光伏发电的大规模接入,将对配电系统产生较大影响.阐述了光伏发电并网系统结构,结合分布式光伏发电特点和电网工程实际,设计出限制过电压条件下的光伏发电并网方案,提出光伏发电系统并网后直流与谐波分量的治理措施.实际运行表明,所设计的分布式光伏发电并网方案既能够保证接入点电压不越限,又能够有效减少占用线路走廊资源和电网调度、运行维护工作量.     

基于光敏二极管传感器三维阵列的光伏跟踪误差检测研究

光伏跟踪系统可提高光伏发电系统的发电效率,但由于光伏跟踪系统的运行机构及运动控制算法等存在不稳定性,常会导致其运行效果不理想,跟踪精度难以保障。为实现光伏跟踪系统跟踪误差的现场检测,设计了一种基于光敏二极管传感器三维阵列的光伏跟踪误差检测装置,该装置主要包括1个由多个光敏二极管传感器以三维阵列规则镶嵌构造的圆球体和主控制系统等;并设计了基于激光水平仪的传感器标定方案,实现传感器初始值偏差校正,提升检测装置一致性,实现对单轴或双轴光伏跟踪系统跟踪误差的自动检测。经设备试制及测试验证,结果表明：该检测装置可满足光伏跟踪系统跟踪误差检测精度需求,能够准确在线检测单轴、双轴光伏跟踪系统在不同情况下的跟踪误差。