CN102222881A - 一种太阳能光伏逆变器漏电流的监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能光伏逆变器漏电流的监测方法，其包括下列步骤：(1)预设零序漏电流的第一报警值L₁和第二报警值L₂；(2)采集太阳能光伏逆变器输出的交流电的相位和频率，进而得到采样周期T₁；(3)采集太阳能光伏逆变器输出的交流三相电压u_a、u_b、u_c和交流三相电流i_a、i_b、i_c；(4)根据采集到的三相交流电流i_a、i_b、i_c，分别得到零序电流瞬时值I₂和零序电流平均值I₁；(5)将所述零序电流瞬时值I₂与所述第二报警值L₂进行比较，并将所述零序电流平均值I₁与第一报警值L₁进行比较，如果I₂＞L₂，或I₁＞L₁，则判断为太阳能光伏逆变器漏电，否则，判断为太阳能光伏逆变器不漏电。

Description

一种太阳能光伏逆变器漏电流的监测方法

技术领域

本发明涉及一种安全用电监测方法，尤其涉及一种漏电流的监测方法。

背景技术

能源是人类社会存在和发展的物质基础，而能源紧缺、环境恶化的日趋严重是涉及人类生存及发展的全球性问题，可再生能源属于可循环使用的清洁能源，是未来能源系统的希望。当今世界各国，特别是发达国家对光伏发电技术十分重视，其开发和利用已经历了几十年，逐渐成为绿色能源领域的前沿技术。国际上，光伏发电无论从技术上还是从规模上已经比较成熟，已进入商业化运作阶段，并且已主要用于城市的并网发电。我国太阳能光伏发电起步较晚，80年代中后期初具规模，90年代以来技术在不断成熟，无论是产业化方面还是应用方面都发展很快，目前多应用在边远无电地区独立式发电，在甘肃、西藏、新疆等地建立了以光伏发电为基础的电力设施，并网发电及城市应用起步较晚，随着国家对新能源的日益重视及一系列优惠政策的颁布，我国太阳能发电增长迅速，既有大规模集中式接入，又有大量分布式接入，有的安装于屋顶、有的应用于路灯，也有的在空旷场地安装等等。

随着光伏逆变装置的大量应用，保证其使用对使用者的人身安全就显得更加重要。除了光伏逆变器自身具有的防孤岛监测功能外，光伏逆变装置还需要具备漏电流监测功能。由于光伏逆变装置的漏电流比较小，这给监测判断带来了很大的困难。现有的漏电流监测方法是采用漏电流传感器，这会增加光伏逆变装置的成本，此外漏电流传感器还非常容易受到干扰，导致监测结果不准确。

发明内容

本发明的目的是提供一种太阳能光伏逆变器漏电流的监测方法，该方法无需采用漏电流传感器，就能对漏电流进行监测，其利用已采到的交流电流信号，来计算出漏电流的大小，通过瞬时值与平均值相结合的方法，判断装置是否存在漏电流，从而确保使用者的人身安全。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种太阳能光伏逆变器漏电流的监测方法，其包括下列步骤：

(1)预设零序漏电流的第一报警值L₁为20mA～300mA，第二报警值L₂为40mA～500mA；

(2)采集太阳能光伏逆变器输出的交流电的相位和频率，进而得到采样周期T₁；

(3)采集太阳能光伏逆变器输出的交流三相电压u_a、u_b、u_c和交流三相电流i_a、i_b、i_c；

(4)根据采集到的三相交流电流i_a、i_b、i_c，分别得到零序电流瞬时值I₂和零序电流平均值I₁，其中所述零序电流瞬时值I₂为三相交流电流i_a、i_b、i_c直接相加的结果，所述零序电流平均值I₁为三相交流电流转换为各项直流分量后再直接相加的结果，各项直流分量通过傅立叶公式变换算得：

设定f(t)为采集的三相交流电信号，ω为三相交流电信号的频率，则f(t)用傅立叶级数表示为

$f\left(t\right)=a_0+\underset{n=1}{\overset{1}{\mathrm{\Σ}}}(a_n\cos \left(\mathrm{n\ωt}\right)+b_n\sin \left(\mathrm{m\ωt}\right))$

其中，a₀为采集的三相交流电信号的直流分量，n＝1，2，…；a_n、b_n为分别为n次谐波幅值在余弦和正弦正交坐标基上的分量常数；t为时间。设定t₀为采用周期的起始时刻，T₁为采样周期，N为采样周期内的采样点数，可以分别得到离散化的三相电流直流分量值：

$i_a^0=\frac{1}{T_1}{\∫}_{t_0}^{t_0+T_1}f\left(t\right)\mathrm{dt}=\frac{1}{N}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}f\left(n\right)$

$i_b^0=\frac{1}{T_1}{\∫}_{t_0}^{t_0+T_1}f\left(t\right)\mathrm{dt}=\frac{1}{N}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}f\left(n\right)$

$i_c^0=\frac{1}{T_1}{\∫}_{t_0}^{t_0+T_1}f\left(t\right)\mathrm{dt}=\frac{1}{N}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}f\left(n\right)$

采用傅里叶变换根据交流电流算得直流分量为本领域内常用的技术手段，因此本技术方案不再就此进行详细阐述。

(5)将所述零序电流瞬时值I₂与所述第二报警值L₂进行比较，并将所述零序电流平均值I₁与第一报警值L₁进行比较，如果I₂＞L₂，或I₁＞L₁，则判断为太阳能光伏逆变器漏电，否则，判断为太阳能光伏逆变器不漏电。

优选地，所述太阳能光伏逆变器漏电流的监测方法还包括步骤(6)：判断结果为漏电时，发出报警信号，并将太阳能光伏逆变器关闭。

本发明所述的太阳能光伏逆变器漏电流的监测方法由于采用了以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：

(1)无需采用漏电流传感器，节省了硬件成本，此外还克服了漏电流传感器易受干扰的问题；

(2)采用零序电流瞬时值、零序电流平均值相结合的判断方式既避免了出现瞬时值误判的问题，提高了监测的准确性，又避免了平均值响应过慢的问题。

附图说明

图1为本发明所述的太阳能光伏逆变器漏电流的监测方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例来对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实施例中采用下列步骤对太阳能光伏逆变器漏电流进行监测：

(1)预设零序漏电流的第一报警值L₁为300mA，第二报警值L₂为600mA；

(2)采用软件锁相环采集太阳能光伏逆变器输出的交流电的相位Φ和频率f(相位在0～360度内实时变化，频率在50Hz左右。)

(3)算得采样周期T₁为100/f；

(4)采集太阳能光伏逆变器输出的交流三相电压u_a、u_b、u_c和交流三相电流i_a、i_b、i_c；

(5)根据采集到的三相交流电流i_a、i_b、i_c，分别计算零序电流瞬时值I₂和零序电流平均值I₁：

$I_1=i_a^0+i_b^0+i_c^0$

I₂＝i_a+i_b+i_c

(6)将算得的零序电流瞬时值I₂与所述第二报警值L₂进行比较，并将所述零序电流平均值I₁与第一报警值L₁进行比较：如果I₂＞L₂，或I₁＞L₁，则判断为太阳能光伏逆变器漏电，否则，判断为太阳能光伏逆变器不漏电。

要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种太阳能光伏逆变器漏电流的监测方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)预设零序漏电流的第一报警值L₁为20mA～300mA，第二报警值L₂为40mA～500mA；

(2)采集太阳能光伏逆变器输出的交流电的相位和频率，进而得到采样周期T₁；

(3)采集太阳能光伏逆变器输出的交流三相电压u_a、u_b、u_c和交流三相电流i_a、i_b、i_c；

(4)根据采集到的三相交流电流i_a、i_b、i_c，分别得到零序电流瞬时值I₂和零序电流平均值I₁，其中所述零序电流瞬时值I₂为三相交流电流i_a、i_b、i_c直接相加的结果，所述零序电流平均值I₁为三相交流电流转换为各项直流分量后再直接相加的结果；

(5)将所述零序电流瞬时值I₂与所述第二报警值L₂进行比较，并将所述零序电流平均值I₁与第一报警值L₁进行比较，如果I₂＞L₂，或I₁＞L₁，则判断为太阳能光伏逆变器漏电，否则，判断为太阳能光伏逆变器不漏电。

2.根据权利要求1所述的太阳能光伏逆变器漏电流的监测方法，其特征在于，还包括步骤(6)判断结果为漏电时，发出报警信号，并将太阳能光伏逆变器关闭。

3.根据权利要求1或2所述的太阳能光伏逆变器漏电流的监测方法，其特征在于，所述步骤(4)中的各项直流分量由三相交流电流i_a、i_b、i_c进行傅立叶变换得到。

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