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。     

光伏直流系统用故障电弧检测装置技术研究

主要针对光伏直流系统用故障电弧检测装置的测试方法展开研究。首先,搭建光伏直流系统故障电弧检测装置试验平台,采用光伏模拟器模拟不同天气情况下的光伏组件发电特性输出;其次,将故障电弧检测装置接入测试平台中的不同位置来模拟装置在光伏直流系统中可能安装的位置,并且通过使用不同功率逆变器来模拟故障电弧检测装置在不同光伏系统等条件下的情况。对试验结果进行分析后发现,由于光伏系统发电条件的多变性,采用频域特性方法且配有高精度传感器的故障电弧检测装置能更准确地识别故障电弧;同时,提出了为验证装置的可靠性,应在不同运行状态及不同接入位置对装置进行测试。     

基于高频注入的主动式智慧建筑直流系统串联型电弧故障检测方法

提出一种基于高频注入的主动式智慧建筑直流系统串联型电弧故障检测方法。通过线圈耦合的方式向直流母线注入一定特征的高频电流信号，提取电流输出响应信号特征，再经过小波变换分析电流输出与输入信号特征变化及其稳定性，制定识别电弧故障的判据。基于Matlab/Simulink仿真平台和Cassie电弧模型进行仿真分析，并设计相应的实验验证平台，结果表明所提出的检测方法能准确识别系统串联电弧故障，且能有效降低电力电子等开关器件噪声和不同运行工况等外部条件的影响，鲁棒性较强。     

基于BP神经网络的光伏故障电弧检测方法研究

采用光伏系统电弧检测平台采集并分析电弧的数据,从实验和数学模型所得数据研究故障电弧时域和频域特征。根据特征提出基于快速傅里叶变换(FFT)和BP神经网络相结合的电弧检测方法:采集电弧数据进行快速傅里叶变换,取特定频率范围幅值输入神经网络进行判断。     

基于扩展频域时域反射法的在线光伏阵列故障检测信号特性研究

基于扩展频域时域反射法（Spread Spectral Time Domain Reflectometry, SSTDR）的光伏阵列故障诊断方法存在检测盲区和衰减特性,有必要研究检测信号的性质以提高故障检测性能。首先,对检测信号在光伏阵列中的传输行为进行研究,探究不同信号参数对检测范围和精度的影响;其次,根据光伏电池的动态模型和排布规律,搭建光伏阵列故障检测仿真平台,通过断路故障仿真实验对结果进行验证,结果表明,改善信号能有效增强相关峰辨识能力,使光伏组件检测数量增加4块;最后,综合考虑检测盲区和衰减特性对检测性能的影响,提出基于SSTDR的光伏阵列故障检测信号选择策略,用以确定测距范围和最优信号参数。     

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。     

光伏电站串联型直流电弧的检测算法与保护实验研究

该文提出结合电弧频域特征和多路信号频谱的相关系数的直流电弧检测算法。通过信号调理和奇异值分解对采集的电流信号降噪,采用线性规划优化参数的分段频谱二次加权的方法提取了电弧频域特征T和多路信号频谱的相关系数R,以T和R作为输入量设计了基于逻辑回归的直流电弧检测算法。对2700组历史数据进行电弧检测,误判率0.3%,漏判率0.29%。同时,研制电弧发生器与在线监测设备,在光伏电站进行串联型直流电弧模拟试验。结果表明,检测系统能准确识别电弧故障,迅速动作熄灭电弧,并向后台发送报警信息,响应时间约为60 ms。     

光伏电站串联型直流电弧的检测算法与保护实验研究

该文提出结合电弧频域特征和多路信号频谱的相关系数的直流电弧检测算法。通过信号调理和奇异值分解对采集的电流信号降噪,采用线性规划优化参数的分段频谱二次加权的方法提取了电弧频域特征T和多路信号频谱的相关系数R,以T和R作为输入量设计了基于逻辑回归的直流电弧检测算法。对2700组历史数据进行电弧检测,误判率0.3%,漏判率0.29%。同时,研制电弧发生器与在线监测设备,在光伏电站进行串联型直流电弧模拟试验。结果表明,检测系统能准确识别电弧故障,迅速动作熄灭电弧,并向后台发送报警信息,响应时间约为60 ms。     

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。     

基于SSTDR的光伏系统对地故障检测方法

针对光伏系统中的接地故障检测问题,提出一种基于扩展频谱时域反射法(spread spectrum time domain reflectometry,SSTDR)的接地故障检测方法。在分析高频信号下光伏系统等效模型的基础上,将光伏系统整体视为传输线终端阻抗,当发生接地故障时其阻抗值会产生变化,通过对SSTDR自相关值进行数值分析处理,并与无接地故障光伏系统的自相关值进行比较,实现光伏接地故障检测。相较于常规检测方法,该方法无需测量光伏系统的电压、电流、温度、辐照度等参数,可消除传统检测方法中的检测盲点,且具有较强的鲁棒性。实验验证了方法在不同光照强度、不同接地电阻、双点接地等故障情况下的可行性和有效性。     

光伏系统直流母线电弧故障的固有频率法测距

提出一种基于固有频率法的直流母线电弧故障测距方法。在电弧故障发生后,记录输电线首端的一段暂态电压信息;对于串联电弧故障,取断路器动作后的数据;对于并联电弧故障,则取断路器动作前的数据。提取固有频率主成分后,代入公式d-v/(2f)均可实现对串联和并联电弧故障点的测距。与传统行波法测距相比,具有计算简单、测距精度高以及成本低的优点。通过电路模型仿真与低压直流输电平台实验,证明了方法的可靠性与实用性。试验结果表明,该方法的测距误差在6%以内。     

深圳供电局有限公司， 广东 深圳 518000

摘要： 10 kV电缆故障信号具有非平稳性和非线性的特征,当前故障诊断方法无法精细刻画和准确提取电缆故障信号的内在特征信息,导致得到的诊断结果不准确,为此,提出一种基于时频维数的10 kV电缆故障诊断方法,分析了广义维数法,将时域信号扩展至时频域信号对电缆信号进行研究,给出了电缆故障信号在时频平面上的广义维数覆盖方法的数值算法,通过时频域广义维数法对10 kV电缆故障信号进行特征分析,针对任意待诊断电缆信号,通过对其模式特征和已构建的样本数据库的对比,即可识别出该待诊断电缆是否出现故障,确定故障类型。实验结果表明,所提方法适用于10 kV电缆故障的诊断,具有很高的诊断精度。     

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。     

基于I-V特性的多晶硅光伏组件故障及失效研究

调研了光伏电站中不同故障和失效类型的多晶硅光伏组件,通过测试获得了组件的I-V特性曲线和红外图像,并从I-V特性曲线中提取了不同故障和失效类型光伏组件的特征;然后通过建立太阳电池的数学模型和失配下的反偏模型,分析了不同故障和失效类型光伏组件的I-V特性曲线,得到以下结论:老化使组件等效串联电阻增加;前板玻璃碎裂使组件I-V特性曲线阶梯段呈现抛物线趋势;电势诱导衰减使组件的开路电压减小;阴影遮挡使组件失配,且I-V特性曲线出现平坦阶梯段;热斑造成组件I-V特性曲线出现折线段。进一步实验后发现,老化可以通过判断光伏组件串联电阻的情况来辨别,热斑可以通过判断电池单元并联电阻的情况来辨别。     

基于故障时域电流波形相似度的UPFC线路纵联保护

当统一潮流控制器（UPFC）检测到线路发生故障时,为避免其内部电力电子设备损坏,有必要快速导通晶闸管旁路开关（TBS）以旁路串联侧换流器,由于UPFC的结构发生改变,此时线路中的电气量也随之改变,从而导致原有保护难以适应当前状态。通过对比分析UPFC线路区内、外发生故障时,线路两端短路电流波形特征的变化规律,提出一种基于故障时域电流波形相似度的UPFC线路纵联保护方案。经仿真验证,所提保护方案可以迅速、精准地识别在不同故障位置、故障类型、潮流水平下的故障,且不受TBS导通影响,具有一定的抗过渡电阻能力。     

基于径向基函数网络的柴油机缸内压力识别研究

基于柴油机气缸盖振动信号，利用rbf神经网络建立振动信号与压力之间的映射，从而通过训练好的网络实现压力重构。为了剔除噪声干扰，在时域采用同步平均法对信号进行降噪；在频域，通过相干分析确定各频率成分相干性，据此设计滤波器进行滤波。在经过时域、频域两次降噪后信噪比得到较大提高，提高了重构精度。通过在6135型柴油机上的实验证明，该方法简单有效，重构精度高，具有较强的可操作性。     

小波包能量谱在内燃机噪声信号故障诊断中的应用

基于噪声信号的故障诊断方法具有易于实现离机、无损检测的优越性,将噪声信号故障诊断方法引入内燃机气门间隙故障诊断中。阐述了小波包能量谱提取的基本原理和方法,通过对内燃机在不同转速不同状态下运行时的噪声信号小波包能量谱的提取研究,确定了噪声信号能量波动范围。并在对比分析中发现,利用内燃机噪声信号在特征频带内的能量波动特征研究方法,可以有效识别气门间隙故障。     

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。