CN103901318A - 在能量转换系统中定位接地故障和绝缘降级状况的方法 - Google Patents

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Abstract

描述用于确定能量转换系统内的接地故障或绝缘降级状况的方法。用于确定能量转换系统内的接地故障的方法可部分包括将差分电流的基线波形与能量转换系统中的多个DC载流导体在操作期间的差分电流的波形比较。用于确定能量转换系统内的绝缘降级的方法可部分包括差分电流的基线频谱与能量转换系统中的多个DC载流导体在启动时的差分电流瞬态的频谱比较。在一个实施例中，能量转换系统可以是光电系统。

Description

在能量转换系统中定位接地故障和绝缘降级状况的方法
关于联邦资助研究或发展的声明
本发明通过在由能源部（DOE）授予的合同号DE-EE0000572下的美国政府支持做出。美国政府在本发明中具有某些权利。
技术领域
本文公开的主题大体上涉及能量转换系统并且具体地涉及在能量转换系统中确定或定位接地故障和绝缘降级的方法。
背景技术
光电（PV）电池通过利用效应而将光转换成直流（DC）：当太阳光或一些其他光落在电池表面上时，在电池材料的原子价带中存在的电子通过吸收的能量而被激发，并且最后跳跃到导带并且变成自由的。然后，自由电子可被带正电的电极吸引，从而产生DC电压。PV系统典型地包括串联/并联连接来形成模块的多个PV电池，这些模块串联连接来形成串，并且串并联连接来形成DC配电网络。
接地故障在包括DC配电网络（诸如例如光电（PV）系统）的能量转换系统中是主要隐患。接地故障的迅速检测和定位将提供更高的系统可用性以及对个人和设备的更好保护。
发明内容
在一个实施例中，描述检测能量转换系统内的接地故障的方法。该能量转换系统包括多个DC载流导体。该方法使用一个或多个处理器来执行。该方法包括：例如获得能量转换系统内健康DC网络的多个DC载流导体的差分电流的基线频谱；在操作期间测量来自多个DC载流导体的差分电流；分析在操作期间来自多个DC载流导体的测量的差分电流的频谱；由处理器将电流的基线频谱与在操作期间测量的差分电流的频谱比较；以及确定在所述能量转换系统内是否存在绝缘降级，该确定部分基于基线频谱与在操作期间测量的差分电流的频谱的比较。
在另一个实施例中，描述检测能量转换系统内的绝缘降级的方法。该能量转换系统包括多个DC载流导体。该方法使用一个或多个处理器来执行。该方法包括：例如获得能量转换系统内健康DC网络的多个DC载流导体在启动时的差分电流的基线频谱；测量来自多个DC载流导体在启动时的差分电流瞬态；分析来自多个DC载流导体在启动时的测量的差分电流瞬态的频谱；由处理器将电流的基线频谱与在启动时测量的差分电流瞬态的频谱比较；以及确定在所述能量转换系统内是否存在绝缘降级，该确定部分基于基线频谱与在启动时测量的差分电流瞬态的频谱的比较。
提供一种检测能量转换系统内的接地故障的方法，所述能量转换系统包括多个DC载流导体，所述方法使用一个或多个处理器来执行，所述方法包括：
获得所述能量转换系统内健康DC网络的多个DC载流导体的差分电流的基线波形；
在操作期间测量来自所述多个DC载流导体的差分电流；
分析在操作期间来自所述多个DC载流导体的测量的差分电流的波形；
由处理器将电流的基线波形与在操作期间测量的电流的波形比较；以及
确定在所述能量转换系统内是否存在接地故障，所述确定部分基于差分电流的基线波形与在操作期间测量的差分电流的波形的比较。
优选的，所述能量转换系统接地。
优选的，所述能量转换系统浮动。
优选的，所述方法进一步包括通过将电流的参考波形与在操作期间电流的现有波形比较而确定接地故障的位点。
优选的，所述方法进一步包括存储电流的参考波形。
优选的，分析在操作期间来自所述多个DC载流导体的测量的差分电流的频谱使用谱分析、小波分析、神经网络或模糊逻辑而执行。
优选的，所述能量转换系统是光电系统。
优选的，所述差分电流从所述光电系统的能量转换模块的不同串测量。
优选的，所述差分电流从所述光电系统的串组合器测量。
提供一种检测能量转换系统内的绝缘降级的方法，所述能量转换系统包括多个DC载流导体，所述方法使用一个或多个处理器来执行，所述方法包括：
获得所述能量转换系统内健康DC网络的多个DC载流导体在启动时的差分电流的基线频谱；
测量来自所述多个DC载流导体在启动时的差分电流瞬态；
分析来自所述多个DC载流导体在启动时的测量的差分电流瞬态的频谱；
由处理器将电流的基线频谱与在启动时测量的差分电流瞬态的频谱比较；以及
确定在所述能量转换系统内是否存在绝缘降级，所述确定部分基于所述基线频谱与在启动时测量的差分电流瞬态的频谱的比较。
优选的，所述能量转换系统接地。
优选的，所述能量转换系统浮动。
优选的，所述方法进一步包括通过将差分电流的基线频谱与在启动时差分电流瞬态的现有频谱比较而确定绝缘降级的位点。
优选的，所述方法进一步包括存储电流的基线频谱。
优选的，分析在操作期间来自所述多个DC载流导体的测量的差分电流的频谱使用谱分析、小波分析、神经网络或模糊逻辑而执行。
优选的，所述能量转换系统是光电系统。
优选的，所述差分电流从所述光电系统的能量转换模块的不同串测量。
优选的，所述差分电流从所述光电系统的串组合器测量。
附图说明
本文描述的特征可参考下文描述的图而更好地理解。图不一定成比例，相反重点大体上放在图示本发明的原理上。在图中，类似的数字用于指示所有各种视图中的类似部件。
图1示意地图示本文描述的能量转换系统的布局。
图2示意地图示图1的能量转换系统的等效电方案。
图3示意地图示在本文描述的能量转换系统的健康串和有故障串中测量的时域电流波形的示例。
图4示意地图示在本文描述的能量转换系统的健康串和有故障串中测量的电流波形的示例频谱。
图5示意地图示具有不同故障位点的线路电流的谐波谱中的变化。
图6-11示意地图示导体内不同水平的绝缘降级和不同的绝缘降级位点的示例。
图12示意地图示具有浮动串和浮动逆变器的能量转换系统的布局。
图13-14示意地图示有故障导体线路和健康导体线路中的电流的时间响应和频谱的示例。
图15-16示意地图示由于辐照阶跃变化而引起的电流的时间响应和频谱的示例。
图17示意地图示具有DC/DC转换器的能量转换系统的布局。
图18示意地图示在能量转换系统内定位接地故障和/或绝缘降级状况的方法的一个说明性实施例的流程图。
具体实施方式
能量转换系统（诸如例如，PV系统）可包括多个能量转换模块（诸如例如，PV模块），其可串联和/或并联连接，从而形成DC配电网络。因为可以根据等效电阻（R）、电感（L）和电容（C）表示该DC配电网络，接地故障或绝缘降级可改变配电网络的等效交流（AC）阻抗，因此通过测量配电网络的限定点处的电流，故障的位点或甚至绝缘降级的开始可通过分析瞬态电流波形和/或电流频谱而检测和定位。
能量转换系统100的一个实施例示意地由图1图示。该能量转换系统100可包括串联连接的能量转换PV模块110的一个或多个串105。在某些实施例中，每个能量转换模块110可包括通过使用光电效应而将光转换成DC的一个或多个PV电池。
能量转换系统100可包括一个或多个串组合器115。每个串组合器可从两个或以上的串105接收DC馈电并且将多个DC馈电聚合到输出馈线导体120内。在某些实施例中，串组合器可包括一个或多个电开关。每个电开关可配置成选择性地使至少一个DC载流导体连接到输出馈线导体120或使其从输出馈线导体120断开。
在某些实施例中，导体120可将聚合的DC传送到DC/AC逆变器125。备选地，导体120可将聚合的DC传送到下游阵列组合器130，使得组合器可采用分级结构而布置，该分级结构包括将DC馈送到第一级组合器115的能量转换模块110、将DC馈送到下游组合器130的第一级组合器115的组，并且后者将DC馈送到DC/AC逆变器125。
上文描述的能量转换系统100的实施例的等效电示意图由图2图示。
接地故障可在串105内出现。本文的“接地故障”应意指在地与一个或多个载流导体之间的意外电短路。载流导体内的接地故障可通过测量能量转换系统100内的DC网络瞬态电流的值并且分析时域波形和/或频谱而检测和定位。
在某些实施例中，电流传感器107可放置在每个串105处用于测量串内的差分电流，如例如在图1中示出的。在其他实施例中，多个电流传感器107可安装在串组合器级，如例如在图2中图示的，来测量对组合器馈电的每个串内的差分电流。在该实施例中，电流传感器107可在放置在电缆之前或之后、在一个示例中建模为十个级联RLC pi网络。在两端上都具有传感器，这是不必要的。图2仅仅图示电流传感器107关于PI电缆放置的两个示例。电流传感器可以连接使得对于对组合器馈电的每个PV串存在电流传感器，或每串组合器存在测量从该串组合器出来的总电流的电流传感器。甚至，在其他实施例中，一个或多个时域电流波形可以从电流传感器的输出值得出。备选地，一个或多个电流频谱可以从电流传感器的输出值得出。利用放置在每个串或串组合器处的电流传感器，差分电流测量可以发送到例如中央监测或控制单元，其可以分析波形的谐波分量来检测并且定位出故障的线路。
图3示意地图示在健康串（波形305）和有故障串（波形310）中测量的时域电流波形的一个示例。图4示意地图示在健康串（波形405）和有故障串（波形410）中测量的电流波形的频谱的示例。因此，通过将对于给定串的电流或一个或多个电流频谱的一个或多个值与参考或基线数据集比较，例如基于时域电流波形和/或电流频谱中的峰值的不同数量和/或位置来诊断串内的接地故障，这是可能的。在某些实施例中，参考或基线数据集可通过将对于多个串的历史测量数据存储在系统的存储器中并且选择对应于当前正被诊断的串的历史数据集而提供。备选地，参考数据集可通过对于健康串的电流和/或电流频谱的值的基于计算机的模拟而获得。
一个或多个电流频谱可用于定位传导线路内的故障的位置。在一个说明性示例（示意地在图5中示出）中，在导体长度（测量的，例如在PV模块侧处开始并且在DC/AC逆变器处结束的导体）的20%（波形505）、50%（波形510）和90%（波形515）处出现的故障可通过分析在串组合器处测量的电流谐波谱而识别。
通过测量能量转换系统100内的电流的值并且分析电流波形和/或电流频谱，可检测DC载流导体内的绝缘降级状况。因为绝缘降级大致上是稳态状况而不是尖锐的瞬态状况，它可通过比较在启动阶段期间（即，在电流通过DC载流导体而发起时）来自健康和降级线路的电流的测量而检测。可确定具有降级绝缘的导体并且绝缘降级状况可通过比较来自不同导体的电流而在导体内定位。图6-8分别示意地图示在载流导体的长度的20%处对于100kΩ、10 kΩ和1 kΩ的绝缘阻抗降级的一个示例。图9-11分别示意地图示在载流导体的长度的80%处对于100kΩ、10 kΩ和1 kΩ的绝缘阻抗降级的一个示例。
能量转换系统100的各种传导部件（其不是载流的）可接地。例如，在图2的说明性实施例中，串联连接的能量转换模块110的一个或多个串105接地，并且DC/AC逆变器125接地。在另一个说明性实施例（示意地在图12中示出）中，串105和逆变器125可浮动。在浮动串和浮动逆变器的情况下，定位接地故障因为第一故障不提供DC路径而变得更复杂，并且已知的方法依靠第二故障的出现来诊断接地故障状况。发明人发现通过分析电流波形和/或电流频谱，可检测接地故障的第一次出现，从而避免可能已经由后续故障引起的损坏。
由接地故障引起的谐波频率与由DC侧电流中的阶跃变化引起的瞬态电流明显不同，如示意地由图13-16图示的。图13示意地图示有故障线路905和健康线路910中的电流的时间响应的一个示例。因为检测方法依靠DC网络中瞬态电流响应的分析，证实由于输入PV电流的阶跃变化（从辐照中的阶跃变化产生）而引起的瞬态响应未导致像故障或绝缘降级状况的一样的相似响应，这是必需的。图14示意地图示有故障线路905和健康线路910中的电流的频谱的一个示例。图15示意地图示由于辐照阶跃变化引起的电流的时间响应的一个示例。图16示意地图示由于辐照阶跃变化引起的电流的频谱的一个示例。
在另一个实施例中，能量转换系统可包括与一个或多个串105并联连接的一个或多个DC/DC转换器135，如由图17示出的。在图17的说明性实施例中，用于监测DC/DC转换器性能而采用的电流传感器还可用于监测DC网络的状态并且诊断串105内的接地故障。
在图1中示出的另外的方面中，能量转换系统100可进一步包括控制器150。在某些实施例中，控制器150可配置成通过将从一个或多个电流传感器接收的电流的值与存储在可由控制器150访问的存储器中的参考数据比较而确定在其内已经出现接地故障状况的DC载流导体。在某些实施例中，控制器150可配置成处理从一个或多个电流传感器接收的电流的值来得出一个或多个电流频谱。控制器150可进一步配置成通过将电流频谱与存储在可由控制器150访问的存储器中的参考数据比较而确定在其内已经出现接地故障状况的DC载流导体。
在另一个实施例中，控制器150可配置成通过将从一个或多个电流传感器接收的电流的值与存储在可由控制器150访问的存储器中的参考数据比较而确定在其内已经出现绝缘降级状况的DC载流导体。在某些实施例中，控制器150可配置成处理从一个或多个电流传感器接收的电流的值来得出一个或多个电流频谱。控制器150可进一步配置成通过将电流频谱与存储在可由控制器150访问的存储器中的参考数据比较而确定在其内已经出现绝缘降级状况的DC载流导体。
控制器150可经由一个或多个有线或无线链路而耦合于多个电流传感器107。
控制器150可包括耦合于存储器的一个或多个处理器。该存储器可由易失性（例如，RAM）或非易失性（例如，EPROM）存储器提供。控制器150可进一步包括一个或多个通信接口。在某些实施例中，控制器150可进一步包括例如由显示器和键盘提供的图形用户接口。
呈现在能量转换系统内定位接地故障和/或绝缘降级状况的另一个方法。图18示意地图示该方法的一个实施例的流程图。
在步骤1210处，选择监测窗口的持续时间，在其期间分析电流的测量。监测窗口的持续时间选择为系统主频率的函数，其进而可取决于能量转换模块的性能特性和类型以及在系统内采用的电缆的横截面和长度。在某些实施例中，这些主频率可通过基于计算机的模拟而确定。
在步骤1215处，如果系统处于启动模式，处理可继续到步骤1220；否则，方法可分岔到步骤1250。因为绝缘降级更大程度上是稳态状况而不是尖锐的瞬态，它可以通过例如比较在启动瞬态期间来自健康和降级线路的电流而检测。即使不同串中的起动电流明显不同，DC网络的某一区或电缆中的绝缘降级可以通过例如计算来自不同串组合器的电流中的差而定位。
在步骤1220处，测量并且记录所有启动电流瞬态和/或电流频谱，并且获得来自不同串或串组合器的不同路径中的电流之间的差的所有组合，并且可将其存储在存储器中。
在步骤1225处，不同路径中的电流和/或电流频谱之间的差的组合通过例如分析来自不同串或串组合器的测量差分电流（与通常用于接地故障检测的共模电流相对）的谐波分量并且将该电流谱与健康DC网络的基线或参考谱比较而分析，来识别在其内已经出现绝缘降级状况的DC电流导体。可通过例如谱分析（快速傅里叶变换）或例如小波分析、神经网络或模糊逻辑的任何其他分析或归类方法来执行电流分析。
在步骤1230处，如果已经检测到绝缘降级状况，处理可继续到步骤1235；否则，方法可分岔到步骤1250。
在步骤1235处，如果已经达到阈值水平，处理将继续到步骤1240；否则，方法可分岔到步骤1245。方法试图识别在特定频带的电流分量。触发保护动作的电流阈值水平主要取决于网络布局。
在步骤1240处，发出故障信号和/或断开一个或多个受影响的路径。处理继续到步骤1250。
在步骤1245处，发出警告信号。
在步骤1250处，发起电流监测窗口。
在步骤1255处，来自不同串组合器的测量的电流和/或电流频谱存储在存储器中。
在步骤1260处，如果监测窗口持续时间已经过去，处理继续到步骤1265；否则，方法循环回到步骤1255。
在步骤1265处，执行波形分析，并且测量的数据与存储在存储器中的参考数据比较。在某些实施例中，通过将对于多个串的历史测量数据存储在系统的存储器中并且选择对应于当前正被诊断的串的历史数据集来提供参考数据。备选地，参考数据集通过对于健康串的电流和/或电流频谱的测量的基于计算机的模拟而获得。
在步骤1270处，如果检测到接地故障，处理继续到步骤1275；否则，方法循环回到步骤1250。
在步骤1275处，发出故障信号和/或断开一个或多个受影响的路径。方法循环回到步骤1250。
要理解上文的描述意在为说明性而非限制性的。例如，上文描述的实施例（和/或其的方面）可互相结合使用。另外，可做出许多修改以使特定情形或材料适应于各种实施例的教导而不偏离它们的范围。例如，使用快速傅里叶变换的瞬态电流分析可用于检测并且定位故障。然而，例如小波分析、神经网络或模糊逻辑分类器的其他方法可以用于分析瞬态电流波形并且定位故障和降级状况。尽管本文描述的材料的尺寸和类型意在限定各种实施例的参数，它们绝不是限制性的而仅仅是示范性的。当回顾上文的描述时，许多其他的实施例对于本领域内技术人员将是明显的。各种实施例的范围因此应该参照附上的权利要求与这样的权利要求拥有的等同物的全范围而确定。在附上的权利要求中，术语“包含”和“在…中”用作相应术语“包括”和“其中”的易懂语的等同物。此外，在随附权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅仅用作标签，并且不意在对它们的对象施加数值要求。此外，随附权利要求的限制没有采用部件加功能格式书写并且不意在基于35U.S.C.§112的第六段解释，除非并且直到这样的权利要求限制明确地使用后跟功能描述而无其他结构的短语“用于…的部件”。要理解，不一定上文描述的所有这样的目的或优势可根据任意特定实施例而实现。从而，例如本领域内技术人员将认识到，本文描述的系统和技术可采用实现或优化如本文教导的一个优势或一组优势的方式来体现或实施，而不必实现如可在本文中教导或启示的其他目的或优势。
尽管本发明仅连同有限数量的实施例详细描述，应该容易理解本发明不限于这样公开的实施例。相反，本发明可以修改以包含此前未描述的许多变化、改动、替代或等同布置，但其与本发明的精神和范围相当。另外，尽管描述了本发明的各种实施例，要理解本公开的方面可仅包括描述的实施例中的一些。因此，本发明不视为由前面的描述限制，而仅由附上的权利要求的范围限制。
该书面描述使用示例来公开本发明，其包括最佳模式，并且还使本领域内任何技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统和执行任何包含的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域内技术人员想到的其他示例。这样的其他示例如果它们具有不与权利要求的文字语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的文字语言无实质区别的等同结构元件则规定在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种检测能量转换系统内的接地故障的方法，所述能量转换系统包括多个DC载流导体，所述方法使用一个或多个处理器来执行，所述方法包括：
获得所述能量转换系统内健康DC网络的多个DC载流导体的差分电流的基线波形；
在操作期间测量来自所述多个DC载流导体的差分电流；
分析在操作期间来自所述多个DC载流导体的测量的差分电流的波形；
由处理器将电流的基线波形与在操作期间测量的电流的波形比较；以及
确定在所述能量转换系统内是否存在接地故障，所述确定部分基于差分电流的基线波形与在操作期间测量的差分电流的波形的比较。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述能量转换系统接地。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述能量转换系统浮动。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括通过将电流的参考波形与在操作期间电流的现有波形比较而确定接地故障的位点。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括存储电流的参考波形。
6.如权利要求1所述的方法，其中，分析在操作期间来自所述多个DC载流导体的测量的差分电流的频谱使用谱分析、小波分析、神经网络或模糊逻辑而执行。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述能量转换系统是光电系统。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述差分电流从所述光电系统的能量转换模块的不同串测量。
9.如权利要求7所述的方法，其中，所述差分电流从所述光电系统的串组合器测量。
10.一种检测能量转换系统内的绝缘降级的方法，所述能量转换系统包括多个DC载流导体，所述方法使用一个或多个处理器来执行，所述方法包括：
获得所述能量转换系统内健康DC网络的多个DC载流导体在启动时的差分电流的基线频谱；
测量来自所述多个DC载流导体在启动时的差分电流瞬态；
分析来自所述多个DC载流导体在启动时的测量的差分电流瞬态的频谱；
由处理器将电流的基线频谱与在启动时测量的差分电流瞬态的频谱比较；以及
确定在所述能量转换系统内是否存在绝缘降级，所述确定部分基于所述基线频谱与在启动时测量的差分电流瞬态的频谱的比较。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113228443A (zh) * 2019-01-08 2021-08-06 三菱电机株式会社 电弧接地检测装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6930370B2 (ja) * 2017-10-30 2021-09-01 オムロン株式会社 地絡検出装置
CN112636694B (zh) * 2019-09-24 2022-06-14 华为数字能源技术有限公司 一种光伏发电系统及方法
CN111722055B (zh) * 2020-05-21 2021-06-25 昆明理工大学 一种基于感性模糊识别的mmc直流输电线路单极接地故障识别方法
CN112327055B (zh) * 2020-11-09 2024-05-14 爱士惟新能源技术(扬中)有限公司 一种用于光伏逆变器的绝缘阻抗检测电路及方法
CN113252980A (zh) * 2021-03-31 2021-08-13 华为技术有限公司 一种光储系统及对地绝缘阻抗检测方法
DE102021127848A1 (de) * 2021-10-26 2023-04-27 Bender Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung und Lokalisierung von zyklischen Kurzzeit-Isolationsfehlern in einem ungeerdeten Stromversorgungssystem

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1143594A2 (en) * 2000-03-29 2001-10-10 Canon Kabushiki Kaisha Power converting apparatus, control method therefor, and solar power generation apparatus
CN102269793A (zh) * 2010-06-01 2011-12-07 通用汽车环球科技运作有限责任公司 监测高压直流电路的电绝缘的方法和装置
US20110301772A1 (en) * 2010-06-07 2011-12-08 Zuercher Joseph C Protection, monitoring or indication apparatus for a direct current electrical generating apparatus or a plurality of strings
US20120048326A1 (en) * 2010-08-24 2012-03-01 Sanyo Electric Co., Ltd. Ground-fault detecting device, current collecting box using the ground-fault detecting device, and photovoltaic power generating device using the current collecting box
CN102419409A (zh) * 2011-11-29 2012-04-18 南方电网科学研究院有限责任公司 一种含分布式电源的配电网故障区域定位方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6593520B2 (en) * 2000-02-29 2003-07-15 Canon Kabushiki Kaisha Solar power generation apparatus and control method therefor
JP2002233045A (ja) * 2001-02-02 2002-08-16 Canon Inc 太陽光発電システムの地絡検出のための装置及び方法
US20060237058A1 (en) 2005-04-25 2006-10-26 Mcclintock Ronald B Direct current combiner box with power monitoring, ground fault detection and communications interface
US8300439B2 (en) 2007-03-07 2012-10-30 Greenray Inc. Data acquisition apparatus and methodology for self-diagnosing of AC modules
DE602007009878D1 (de) * 2007-06-08 2010-11-25 Abb Research Ltd Tands eines stromversorgungssystems im zeitbereich
US7751993B2 (en) * 2007-09-20 2010-07-06 Rockwell Automation Technologies, Inc. Technique for high-impedance ground fault detection at the common DC bus of multi-axis drives
US7764067B2 (en) * 2007-12-27 2010-07-27 Caterpillar Inc High voltage cable testing method
WO2009130210A1 (en) * 2008-04-21 2009-10-29 Abb Research Ltd Arc detector and associated method for detecting undesired arcs
US8279644B2 (en) * 2008-05-14 2012-10-02 National Semiconductor Corporation Method and system for providing maximum power point tracking in an energy generating system
US20110090607A1 (en) 2009-10-20 2011-04-21 Luebke Charles J String and system employing direct current electrical generating modules and a number of string protectors
US8218274B2 (en) 2009-12-15 2012-07-10 Eaton Corporation Direct current arc fault circuit interrupter, direct current arc fault detector, noise blanking circuit for a direct current arc fault circuit interrupter, and method of detecting arc faults
US10615743B2 (en) 2010-08-24 2020-04-07 David Crites Active and passive monitoring system for installed photovoltaic strings, substrings, and modules
US20120053867A1 (en) 2010-08-24 2012-03-01 Atonometrics, Inc. System and methods for high-precision string-level measurement of photovoltaic array performance
US8508896B2 (en) * 2010-11-09 2013-08-13 Eaton Corporation DC feeder protection system
US8547669B2 (en) 2011-01-12 2013-10-01 Schneider Electric USA, Inc. Arc fault mitigation for photovoltaic systems
WO2012100263A2 (en) 2011-01-21 2012-07-26 Ampt, Llc Abnormality detection architecture and methods for photovoltaic systems
US20120256584A1 (en) 2011-04-05 2012-10-11 Crites David E PV monitoring system with combiner switching and charge controller switching

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1143594A2 (en) * 2000-03-29 2001-10-10 Canon Kabushiki Kaisha Power converting apparatus, control method therefor, and solar power generation apparatus
CN102269793A (zh) * 2010-06-01 2011-12-07 通用汽车环球科技运作有限责任公司 监测高压直流电路的电绝缘的方法和装置
US20110301772A1 (en) * 2010-06-07 2011-12-08 Zuercher Joseph C Protection, monitoring or indication apparatus for a direct current electrical generating apparatus or a plurality of strings
US20120048326A1 (en) * 2010-08-24 2012-03-01 Sanyo Electric Co., Ltd. Ground-fault detecting device, current collecting box using the ground-fault detecting device, and photovoltaic power generating device using the current collecting box
CN102419409A (zh) * 2011-11-29 2012-04-18 南方电网科学研究院有限责任公司 一种含分布式电源的配电网故障区域定位方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113228443A (zh) * 2019-01-08 2021-08-06 三菱电机株式会社 电弧接地检测装置

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