CN103718055B

CN103718055B - 用于使用ac剩余电流检测在dc电源中进行故障检测的系统和装置

Info

Publication number: CN103718055B
Application number: CN201280037689.4A
Authority: CN
Inventors: G·W·小奥顿; Y·刘; D·达斯; P·S·泰梅拉; B·L·康普顿
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2017-09-01
Anticipated expiration: 2032-07-20
Also published as: US9297862B2; EP2737328A1; WO2013016216A1; CN103718055A; US20130027077A1

Abstract

用于使用AC剩余电流检测在DC电源中进行故障检测的系统和装置，通过检测DC电源的剩余电流的AC分量中的变化来识别DC电源（例如电池串或光伏电池单体串）中的故障。在一些实施例中，DC电源被耦合到至少一条DC总线，并且方法进一步包括在所述至少一条DC总线上产生AC电压。例如，DC电源可以被耦合到不间断电源（UPS）系统的被调制的DC总线，该不间断电源（UPS）系统包括具有耦合到DC总线的输入的逆变器。该逆变器可以被配置为产生AC输出电压，并且AC分量具有作为AC输出电压的基波频率的谐波的频率，例如AC输出电压的基波频率的三次谐波。

Description

用于使用AC剩余电流检测在DC电源中进行故障检测的系统和装置

技术领域

本发明的主题涉及电力系统和方法，更具体地，涉及在使用DC电源的电力系统中的故障检测。

背景技术

用于服务AC负载的电力转换系统通常包括从由电源所提供的DC电压产生AC输出的逆变器。例如，用于在关键应用中提供不间断电力的不间断电源（UPS）系统，在主电源（例如AC市电电源）发生故障的情况下，通常使用电池或其它的DC电源来给逆变器提供备用电力。用于将光伏面板连接到AC配电系统的转换器通常也包括操作于由光伏面板所提供的DC电力的逆变器。一些UPS系统也可以被设计成从光伏面板向AC负载提供电力，例如，正如在2010年5月13日提交的序列号为12/779,522的美国专利申请所述。

在许多这样的应用中，DC电源也可以其相对于系统接地“浮动”的方式操作。然而，由于环境污染、电解质泄漏、冲击损害和/或其它的事件，造成在这样的系统中也许会发生接地故障。这样的接地故障可能会造成操作和安全问题。用于检测和处理电池和光伏系统中的接地故障的技术例如被描述在编号6,593,520的美国专利、编号6,320,769的美国专利、编号7,079,406的美国专利、编号6,856,497的美国专利、编号7,005,883的美国专利和编号6,930,868的美国专利之中。

发明内容

本发明的主题的一些实施例提供了一种监测DC电源（例如电化学或光伏电池单体构成的串）的方法。DC电源中的故障通过检测DC电源的剩余电流（residual current）的AC分量中的变化来识别。在一些实施例中，DC电源被耦合到至少一条DC总线，并且该方法进一步包括在所述至少一条DC总线上产生AC电压。例如，DC电源可以被耦合到不间断电源（UPS）系统的DC总线，该不间断电源（UPS）系统包括具有被耦合到DC总线的输入的逆变器，并且该方法可以包括在UPS系统的DC总线上产生具有AC分量的电压。在一些实施例中，UPS系统包括第一和第二DC总线和中性（neutral），并且在UPS系统的DC总线上产生具有AC分量的电压包括相对于该中性改变第一和第二DC总线。该逆变器可以被配置成产生AC输出电压，并且AC分量具有作为AC输出电压的基波频率的谐波（例如，三次谐波）的频率。

在进一步的实施例中，通过检测DC电源的剩余电流的AC分量中的变化来识别DC电源中的故障可以包括通过检测DC电源的剩余电流的AC分量中的变化来识别DC电源中的第一故障。该方法可以进一步包括通过检测DC电源的剩余电流的振幅中的变化来识别DC电源中的第二故障。通过检测DC电源的剩余电流的振幅中的变化来识别DC电源中的第二故障可以包括检测剩余电流的RMS或峰值中的变化。

本发明的主题的进一步的实施例提供一种用于监测DC电源的系统。该系统包括电流传感器和故障检测电路，该电流传感器被配置为检测DC电源的剩余电流，该故障检测电路耦合到该电流传感器并被配置为检测DC电源的剩余电流的AC分量中的变化并响应于该变化识别DC电源中的故障。该DC电源可以被耦合到至少一条DC总线，并且该系统可以进一步包括用于在所述至少一条DC总线上产生AC电压的装置。

进一步的实施例提供一种UPS系统，该UPS系统包括DC总线，被配置为在DC总线上产生AC分量的DC总线调制电路、和具有被耦合到DC总线的输入并被配置为从该输入产生AC输出电压的逆变器。该系统进一步包括被耦合到DC总线的DC电源、被配置为检测DC电源的剩余电流的电流传感器、和被耦合到电流传感器并被配置为检测DC电源的剩余电流的AC分量中的变化并响应于该变化识别DC电源中的故障的故障检测电路。该DC总线可以包括第一和第二DC总线，并且该DC总线调制电路可以被配置为相对于中性改变第一和第二DC总线。该DC总线调制电路可以包括被配置为将第一和第二DC总线选择性地耦合到中性的中性耦合电路。

附图说明

图1和2是示出根据本发明的主题的一些实施例的用于在包括DC电源的电力装置中进行故障识别的装置和方法的示意图。

图3是示出根据本发明的主题的一些实施例的用于在与逆变器连接的DC电源中进行故障识别的装置和方法的示意图。

图4是示出根据本发明的主题的一些实施例的用于在与具有DC总线调制的UPS连接的DC电源中进行故障识别的装置和方法的示意图。

图5是示出根据本发明的主题的一些实施例的用于在与具有DC总线调制的UPS模块连接的DC电源中进行故障识别的装置和方法的示意图。

图6是示出根据本发明的主题的一些实施例的用于在与多模块UPS连接的电池和光伏电源中进行故障识别的装置和方法的示意图。

图7是示出在图6的装置中所使用的UPS模块的示意图。

图8是示出光伏阵列模型的示意图。

图9-15是示出在各种故障条件下在光伏阵列中模拟的剩余电流特性的图。

图16是示出根据本发明的主题的一些实施例的故障识别操作的流程图。

图17和18是示出根据本发明的主题的一些实施例的用于DC电源的AC激励的各种技术的示意图。

图19和20是示出根据本发明的主题的一些实施例的用于DC电源的剩余电流的检测和分析的各种技术的示意图。

具体实施方式

本发明的主题的具体的实施例现在将参考附图来描述。本发明的主题虽然可以许多不同的形式来体现，但是不应被解释为限于本文所阐述的实施例；更确切地说，这些实施例被提供，以便本公开将是彻底的和完整的，并向本领域的技术人员充分地传达本发明的主题的范围。在图中，相同的数字指示相同的元件。将会被理解的是，当一元件被提及为“连接”或“耦合”到另一元件时，它可以是直接连接或耦合到其它的元件，或者也许存在中间元件。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出项的任意和全部组合。

本文所使用的术语仅出于描述具体的实施例的目的，而不旨在对本发明的主题进行限制。正如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非另有明确说明。将会被进一步理解的是，术语“包括”、“包含”、“包括”和/或“包含”，在本说明书中使用时，指定所述的特征、整体、步骤、操作、元件，和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其它的特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的群组的存在或添加。

除非另有定义，本文所使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有与本发明的主题所属领域的普通技术人员的一般理解相同的含义。将会被进一步理解的是，例如那些在常用字典中所定义的术语应该被解释为具有这样的含义：即，该含义与它们在本说明书的上下文和相关领域中的含义相一致，并且不会在理想化或过于正式的意义上被解释，除非在本文中明确地这样定义。

正如被本领域的技术人员所理解的那样，本发明的主题可以被体现为系统和方法。本发明的主题的一些实施例可以包括硬件和/或硬件和软件的组合。本发明的主题的一些实施例包括被配置为提供本文所描述的功能的电路。将被理解的是，这样的电路可以包括模拟电路、数字电路、及模拟和数字电路的组合。

本发明的主题的实施例参照根据本发明的主题的各种实施例的系统和方法的示图被描述如下。将会被理解的是，示图的每个块和示图中的块的组合，可以通过模拟和/或数字硬件，和/或计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机、ASIC、和/或其它的可编程数据处理装置的处理器，使得通过计算机和/或其它的可编程数据处理装置的处理器进行执行的指令，创建用于实现在示图中指定的功能/行为的单元。

图1示出了根据本发明的主题的一些实施例的装置和方法。第一和第二DC总线10a、10b分别在相对于中性节点N的第一和第二电压V_DC+和V_DC-上，在所说明的实施例中，中性节点N被接地。总线电压V_DC+和V_DC-中的每一个都包括相对于中性节点N的AC分量。该AC分量可以多种不同的方式来产生，下面会做更详细的解释。接口电路20将DC电源30连接到DC总线10a、10b。DC电源30例如可以包括一串或多串串联连接的电化学电池单体（cell）或一串或多串串联连接的光伏电池单体（例如，太阳能电池板）。接口电路20例如可以包括在DC电源30与DC总线10a、10b之间的中间转换电路（例如，DC/DC转换器）或直接连接。

作为进一步的说明，AC故障识别电路100被配置为感测DC电源30的剩余（即，净（net））电流i_R，并响应于检测到的剩余电流i_R的AC分量检测DC电源30的故障。例如，在以下被描述的实施例中，AC故障检测电路30可以被配置为检测AC电流分量，该AC电流分量具有与由耦合到DC总线10a、10b的逆变器所产生的AC电压的谐波相关联的频率。这样的检测信息例如可以被用于区别低阻抗故障和高阻抗故障，并基于检测到的故障的性质采取相应的行动。

图2示出了本发明的主题的示例应用。以电化学电池单体或光伏电池单体串30’的形式的DC电源，使用半桥转换电路20’而被连接到DC总线10a、10b。转换电路20’包括第一和第二开关S1、S2（例如，晶体管），该第一和第二开关S1、S2通过电感器L将串30’选择性地耦合到DC总线10a、10b。AC故障检测电路200被配置为感测电池单体串30’的剩余电流i_R，并响应于感测到的剩余电流i_R的AC分量检测在串30’中的故障。

图3示出了在电力转换系统中这样的布置的实施，该电力转换系统包括逆变器50，该逆变器50被配置为从DC总线10a、10b输送的电力产生AC输出。图3中的系统包括半桥转换电路20’，该半桥转换电路20’包括被配置为将电池或光伏电池单体串30’沿着上述的线路连接到DC总线10a、10b的开关S1、S2和电感器L1。该系统进一步包括中性耦合电路40，该中性耦合电路40包括被配置为通过电感器L2将DC总线10a、10b选择性地耦合到中性节点N的开关S3、S4。中性耦合电路40可以被用于在DC总线电压V_DC+和V_DC-中产生AC分量。

正如所解释的那样，例如，在Tracy等的编号7,088,601的美国专利中，（将其全文通过引用的方式并入于此），这样的中性耦合电路可以被用于相对于中性N调制（modulate）或改变（shift）DC总线10a、10b，以在DC总线电压V_DC+和V_DC-中创建AC电压分量。在三相UPS应用中，该AC分量可以具有一频率，该频率是由UPS的逆变器所产生的AC输出的基波频率（例如，60Hz）的三次谐波。将会被理解的是，这种技术代表了出于故障检测目的的在剩余电流i_R中产生AC分量的一种方式，但是其它的技术可以被使用在本发明的主题的范围内。

图4示出了根据进一步实施例的UPS系统400。该UPS系统400包括整流器电路60，该整流器电路60被配置为耦合到AC源70（例如，三相AC市电电源），并在第一和第二DC总线10a、10b上产生第一和第二DC电压V_DC+和V_DC-。该系统400也包括中性耦合电路40，该中性耦合电路40被配置为相对于中性N调制DC总线电压V_DC+和V_DC-，该中性N被示为接地。该系统400进一步包括被耦合到DC总线10a、10b并被配置为产生AC输出的输出逆变器50、和将DC电源（例如，电池或光伏电池单体串30’）连接到DC总线10a、10b的转换电路20’。AC故障检测电路200被配置为例如使用上述技术，响应于电池或光伏电池单体串的剩余电流的AC分量检测电池或光伏电池单体串30’中的故障。将被理解的是，AC故障检测电路200可以是独立装置（或装置的组合），或者可以与电池或光伏电池单体串30’合并或与UPS系统400合并。

一些UPS系统采用使用UPS模块的可扩展的模块化架构，这些UPS模块沿着图4中的系统400的线路提供功能，并被并联耦合以向负载提供电力。图5示出了这样的UPS模块500的示例，包括整流器电路510、逆变器电路520和中性耦合电路540。DC/DC转换电路530被用于将电池或光伏电池单体串30’连接到模块500。可以沿着上述线路通过AC故障检测电路200来检测电池或光伏电池单体串30’中的故障。将被理解的是，该AC故障检测电路200可以是独立装置（或装置的组合），或者可以与电池或光伏电池单体串30’合并或与UPS模块500合并。

图6示出了用于被配置为接入电池和光伏电源这两者的模块化UPS系统600的故障检测方案的示例。第一和第二UPS模块620a、620b被并行耦合到负载80。UPS模块620a、620b中的每一个包括被耦合到DC总线625的转换电路622、624、626。在第一模块620a中，第一转换电路622被配置作为整流器来操作，其被耦合到AC电源70。第二转换电路624被配置为提供中性耦合和逆变器操作。第三转换电路626被配置作为将电池串630连接到DC总线625的DC/DC转换器。

在第二模块620b中，第一转换电路622是不工作的（inactive），而第二转换器624提供逆变器和中性耦合功能，并且第三转换电路626充当用于光伏串640的DC/DC转换器接口。为电池串630和光伏串640分别提供故障AC故障检测电路600a、600b。将被理解的是，AC故障检测电路600a、600b可以沿着上述线路操作，并且AC故障检测电路600a、600b可以是独立装置，或者可以相互和/或与UPS模块620a、620b合并。

图7示出了在Eaton9395UPS中被使用的UPS模块700的示例，其可以被使用在沿着图6所示的线路的配置中。该模块700包括被配置为通过相应的接触器K1、K3、K2分别耦合到AC源、AC负载和DC源的转换电路622’、624’和626’。转换电路622’、624’、626’通过DC总线625a、625b和中性总线N互连。正如所说明的那样，例如可以被用于连接电池或光伏电池单体串的转换电路626’，包括被设计为滤除由转换器622’、624’、626’所产生的高频噪声的共模滤波器电路628。因为共模滤波器628被设计为过滤高频噪声，因此它不会妨碍在本文所述的AC故障检测技术中所使用的低频AC谐波电流的检测。

执行仿真用于评估根据本发明的主题的一些实施例的故障检测技术的潜在性能。该仿真使用了如图8所示的光伏阵列的模型，图8示出了并联耦合到正和负DC总线的光伏电池单体M#1-#n的多个串#1-#k。接地故障被模拟为在光伏阵列中的各个点上的电阻R_FAULT的连接。光伏面板的“正常”漏电被模拟为通过电阻器和电容器RP、CP与地的连接。该仿真假设该光伏阵列被连接到DC总线，该DC总线被调制在基本AC输出频率的三次谐波（180Hz）上，如上述UPS示例中所述的那样。

图9示出了当不存在接地故障时光伏阵列的仿真剩余电流。图10示出了在一条DC总线附近的一个串中的仿真低阻抗故障。可以看出，剩余电流显著地增加。剩余电流的频谱被示出在图11中，其示出DC分量占主导。这些仿真暗示这样的低阻抗故障可以通过监测光伏阵列的剩余电流的振幅（例如，RMS（均方根）值或峰值）来检测。

图12和13分别说明了在光伏串的末端附近的位置上或在光伏串的中部附近的位置上，对于相对较高阻抗故障的仿真剩余电流。对于串的末端附近的故障（图12），剩余电流中的变化可从剩余电流的RMS或峰值中检测到，这暗示这样的技术在检测这样的故障中是有效的。然而，对于串的中部附近的故障（图13），剩余电流的RMS和峰值没有显著的变化，这暗示仅仅基于剩余电流的RMS或峰值来检测这样的故障也许是困难的。

然而，图14和15，分别示出了对于图12和13的故障情况的剩余电流的频谱内容，指示显著的180Hz AC分量存在于两种故障情况中的剩余电流中（图14的纵坐标中的“0”频率参考对应于180Hz）。这暗示剩余电流中的AC分量的监测可以被用于区分这样的故障。

这可以允许更复杂的系统监测和控制。例如，如图16所示，被连接到DC源（例如电池或光伏电池单体串）的电力系统（例如UPS系统），可以监测剩余电流（块1610）。如果剩余电流的RMS或峰值超过指示相对较低阻抗故障的第一阀值，该系统可以使断路器跳闸或采取其它的立即行动来保护设备和/或人员（块1620）。如果RMS或峰值电流不在阀值以上，该系统可以进一步确定AC分量（例如，沿着上述线路的第三谐波180Hz分量）是否大于指示相对较高阻抗故障的第二阀值。在对检测到这样的故障的响应中，该系统可以采取不那么突然的，但仍然有价值的行动，例如记录该故障以对它进行识别，用于防止将来更具破坏性故障的未来维护行为（块1630）。阀值例如可以基于DC源的阻抗测量，并且可以被适应性地修改。将被进一步理解的是，可以使用这种分量分析进一步区分故障，以便例如故障的位置可以被估计。

将被理解的是，以上参考图1-6所述的AC故障检测电路可以沿着参考图16所述的线路执行操作。例如，该故障检测电路可以包括数字或模拟电路，该数字或模拟电路被配置为将剩余电流信号分解为频率分量并针对指示故障的各种人为设定分析这些分量。该电路也可以被配置为执行与故障检测相关的附加功能，例如数据记录，报警的产生，保护部件（例如，电路断路器）的激活等。

尽管以上描述了在UPS系统中使用中性耦合功能来提供用于故障检测目的的AC激励，但是将被理解的是，其它的技术可以被用于提供类似的激励。例如，图17示出了对图1的结构的修改（相同的附图标记指示相同的部件），其中DC电源30通过共模感应组件1710被连接到DC总线10a、10b。该共模感应组件1710包括辅助绕组，该辅助绕组被耦合到提供DC电源30的总线的AC激励的AC电压产生器电路1720。图18示出了对图1的结构的另一种修改，其中DC电源30通过共模感应组件1810被连接到DC总线10a、10b，并且通过电容性耦合到DC电源30的AC电压产生器电路1820来提供AC激励。

也将被理解的是，根据本发明的主题的实施例，许多技术中的任何一种都可以被用于检测剩余电流的分量。例如，使用数字技术可以将剩余电流测量结果分解成频率分量。图19示出了一示例，其中剩余电流传感器1910（例如，电流变换器，霍尔效应传感器等）被用于感测DC电源的导体90中的剩余电流。模拟到数字的转换器（ADC）1920将电流感测信号转换为被提供给处理器1930（例如，微处理器或微控制器）的数字采样。处理器1930可以被编程以实现频谱分析仪1932，该频谱分析仪1932确定感测到的剩余电流的频率分量，并且例如分析这些分量以检测如上所述的接地故障情况。处理器1930也可以被编程以执行其它的功能，例如向UPS中的监督控制器或其它系统控制部件传送有关检测到的故障的信息。

将被理解的是，故障检测可以使用执行类似功能的模拟电路。例如，如图20所示，剩余电流传感器2010可以被耦合至调谐电路2020和检测器电路2030（例如，比较器电路或类似的电路），该调谐电路2020被配置为接收感测到的剩余电流的特定频率分量（例如，AC电力频率谐波分量），该检测器电路2030被配置为将接收到的分量的幅度或其它测量结果与特定阀值进行比较，以检测故障情况。

在附图和说明书中，本发明的主题的示例性的实施例已经被公开。尽管采用了特定的术语，但是它们仅在一般化的和描述性的意义上被使用，而不是出于限制的目的，本发明的主题的范围由所附权利要求来限定。

Claims

1.一种监测DC电压源的方法，该方法包括：

选择性地将中性耦合到与DC电压源耦合的第一和第二DC总线，以在第一和第二DC总线上产生具有AC分量的电压；

在DC电压源与第一和第二DC总线之间的点处检测剩余电流，所检测到的剩余电流的AC分量具有与由耦合到第一和第二DC总线的逆变器所产生的AC输出电压的谐波相关联的频率；和

通过检测所检测到的剩余电流的AC分量中的变化来识别DC电压源中的故障。

2.根据权利要求1的方法，其中第一和第二DC总线是不间断电源(UPS)系统的组件，该不间断电源(UPS)系统包括具有被耦合到第一和第二DC总线的输入的所述逆变器。

3.根据权利要求1的方法，其中在第一和第二DC总线上产生具有AC分量的电压包括相对于中性改变第一和第二DC总线。

4.根据权利要求2的方法，其中逆变器被配置为产生AC输出电压，并且其中所检测到的剩余电流的AC分量具有作为AC输出电压的基波频率的谐波的频率。

5.根据权利要求4的方法，其中所检测到的剩余电流的AC分量的频率是AC输出电压的基波频率的三次谐波。

6.根据权利要求1的方法，其中DC电压源包括串联连接的电压源构成的串。

7.根据权利要求6的方法，其中DC电压源包括串联连接的电化学电池单体构成的串或串联连接的光伏电池单体构成的串。

8.根据权利要求1的方法，其中通过检测DC电压源的剩余电流的AC分量中的变化来识别DC电压源中的故障包括：

通过检测所述剩余电流的AC分量中的变化来识别DC电压源中的第一故障；和

通过检测DC电压源的剩余电流的振幅中的变化来识别DC电压源中的第二故障。

9.一种用于监测DC电压源的系统，该系统包括：

中性耦合电路，其被配置为选择性地将中性耦合到与DC电压源耦合的第一和第二DC总线，以在第一和第二DC总线上产生具有AC分量的电压；

电流传感器，其被配置为在DC电压源与第一和第二DC总线之间的点处检测DC电压源的剩余电流；和

故障检测电路，其被耦合到电流传感器，并被配置为检测所检测到的剩余电流的AC分量中的变化并响应于该变化识别DC电压源中的故障，所检测到的剩余电流的AC分量具有与由耦合到第一和第二DC总线的逆变器所产生的AC输出电压的谐波相关联的频率。

10.根据权利要求9的系统，其中第一和第二DC总线是不间断电源(UPS)系统的组件。

11.根据权利要求10的系统，其中UPS系统包括被耦合到第一和第二DC总线并被配置为产生AC输出电压的所述逆变器，并且其中所检测到的剩余电流的AC分量具有作为AC输出电压的基波频率的谐波的频率。

12.根据权利要求11的系统，其中所检测到的剩余电流的AC分量的频率是AC输出电压的基波频率的三次谐波。

13.根据权利要求9的系统，其中DC电压源包括串联连接的电压源构成的串。

14.根据权利要求9的系统，其中DC电压源包括串联连接的电化学电池单体构成的串或串联连接的光伏电池单体构成的串。

15.根据权利要求9的系统，其中故障检测电路被配置为通过检测所述剩余电流的AC分量中的变化来识别DC电压源中的第一故障，和通过检测DC电压源的剩余电流的振幅中的变化来识别DC电压源中的第二故障。

16.一种不间断电源(UPS)系统，包括：

第一和第二DC总线；

中性；

逆变器，其具有被耦合到第一和第二DC总线的输入并被配置为从该输入产生AC输出电压；

DC电压源，其被耦合到第一和第二DC总线；

中性耦合电路，其被配置为选择性地将第一和第二DC总线耦合到该中性，以在第一和第二DC总线上产生AC输出电压；

电流传感器，其被配置为检测DC电压源的剩余电流；和

故障检测电路，其被耦合到电流传感器，并被配置为检测所检测到的剩余电流的AC分量中的变化并响应于所检测到的变化识别DC电压源中的故障，所检测到的剩余电流的AC分量具有与由耦合到第一和第二DC总线的逆变器所产生的AC输出电压的谐波相关联的频率。

17.根据权利要求16的系统，其中所检测到的剩余电流的AC分量具有作为AC输出电压的基波频率的谐波的频率。

18.根据权利要求17的系统，其中所检测到的剩余电流的AC分量的频率是AC输出电压的基波频率的三次谐波。

19.根据权利要求16的系统，其中DC电压源包括串联连接的电压源构成的串。

20.根据权利要求16的系统，其中DC电压源包括串联连接的电化学电池单体构成的串或串联连接的光伏电池单体构成的串。

21.根据权利要求16的系统，其中故障检测电路被配置为通过检测所述剩余电流的AC分量中的变化来识别DC电压源中的第一故障，和通过检测DC电压源的剩余电流的振幅中的变化来识别DC电压源中的第二故障。