CN107505533B - 并网逆变器的火线接地故障检测方法及采样信号处理方法 - Google Patents

并网逆变器的火线接地故障检测方法及采样信号处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明的公开了一种用于并网逆变器的火线接地故障检测方法，适用于并网端三相五线制电网系统发生异常时，具体为三相中的一相火线和地线发生短路时，为逆变器检测电网火线接地。本发明还公开了一种用于并网逆变器的采样信号处理方法，用于在检测到火线接地故障时对采样数据进行处理，以修正由火线接地故障造成的三相并网逆变器的采样异常及其对逆变器自检的影响。该火线接地故障检测方法，步骤A、判断三相逆变电压InvVol与电网电压GridVol的差值均小于第一阈值时，进入步骤B；步骤B、判断三相SlaveRelay两端电压SlaveRelayVol中有一相大于第二阈值时，进入步骤C；步骤C、判断三相SlaveRelay两端电压SlaveRelayVol中有一相小于第三阈值时，则判定此相火线接地短路。

Description

并网逆变器的火线接地故障检测方法及采样信号处理方法
技术领域
本发明涉及三相并网逆变器领域，具体涉及一种用于并网逆变器的火线接地故障检测方法及基于此的采样信号处理方法。
背景技术
在电网，尤其是农村电网中，由于以下原因：（1）电力设备水平较低——农村电网大多采样简易式户外设备变电站，变压器已经开始老化，性能差、能耗高；（2）电表和配电箱不规范——农村住宅的电表箱大多安放在电线杆上或外墙上，风吹雨淋，严重影响设备的寿命，表箱和接户线已被腐蚀，对地绝缘性能减弱；而易绝缘异常导致一相火线和地短路。这样就会造成N线电位异常，由于逆变器电网端接线是三相五线制，电网端采样采用的是L线对N线采样方式，当N点电位异常后，就会引起逆变器采样异常，会导致逆变器自检异常。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种用于并网逆变器的火线接地故障检测方法，适用于并网端三相五线制电网系统发生异常时，具体为三相中的一相火线和地线发生短路时，为逆变器检测电网火线接地。
本发明的目的之二是提供一种用于并网逆变器的采样信号处理方法，用于在检测到火线接地故障时对采样数据进行处理，以修正由火线接地故障造成的三相并网逆变器的采样异常及其对逆变器自检的影响。
一方面，本发明采用的技术方案为：
一种用于并网逆变器的火线接地故障检测方法，依次包括步骤A、B、C，其中：
步骤A、判断三相逆变电压InvVol与电网电压GridVol的差值是否均小于第一阈值；
当结果为真时，则进入步骤B；
步骤B、判断三相SlaveRelay两端电压SlaveRelayVol中是否有一相大于第二阈值；
当结果为真时，则进入步骤C
步骤C、判断三相SlaveRelay两端电压SlaveRelayVol中是否有一相小于第三阈值；
当结果为真时，则判定此相火线接地短路。
优选地，步骤A进一步包括如下步骤：
S01、分别计算逆变器采样得到的三相逆变电压InvVol和电网电压GridVol的均方根值；
S02、判断步骤S01计算得到的三相逆变电压InvVol和电网电压GridVol之间的差值均小于所述第一阈值时，进入步骤B。
优选地，步骤B进一步包括如下步骤：
S03、根据逆变器采样得到的三相电网电压GridVol和逆变电压InvVol之间的差值，求取均方根值后得到SlaveRelay两端电压SlaveRelayVol；
S04、判断三相SlaveRelay两端电压SlaveRelayVol中有一相电压大于所述第二阈值时，进入步骤C。
在一个具体的实施例中，依次包括如下步骤：
S01、分别计算逆变器采样得到的三相逆变电压InvVol和电网电压GridVol的均方根值；
S02、判断步骤S01计算得到的三相逆变电压InvVol和电网电压GridVol之间的差值均小于所述第一阈值时，进入步骤S03；
S03、根据逆变器采样得到的三相电网电压GridVol和逆变电压InvVol之间的差值，求取均方根值后得到SlaveRelay两端电压SlaveRelayVol；
S04、判断三相SlaveRelay两端电压SlaveRelayVol中有一相电压大于所述第二阈值时，进入步骤S05；
S05、判断三相SlaveRelay两端电压SlaveRelayVol中有一相电压小于所述第三阈值时，即判定此相为火线接地短路。
具体地，所述第一阈值为30V，所述第二阈值为30V，所述第三阈值为30V。
另一方面，本发明采用的技术方案为：
一种用于并网逆变器的采样信号处理方法，采用如上所述的火线接地故障检测方法判定出火线接地短路后，还包括如下步骤：逆变电压InvVol采样信号实时减去火线接地相的电网电压，再计算均方根值得出处理后的逆变电压，用处理后的逆变电压进行设备自检运算。
具体地，依次包括如下步骤：
S01、分别计算逆变器采样得到的三相逆变电压InvVol和电网电压GridVol的均方根值；
S02、判断步骤S01计算得到的三相逆变电压InvVol和电网电压GridVol之间的差值均小于所述第一阈值时，进入步骤S03；
S03、根据逆变器采样得到的三相电网电压GridVol和逆变电压InvVol之间的差值，求取均方根值后得到SlaveRelay两端电压SlaveRelayVol；
S04、判断三相SlaveRelay两端电压SlaveRelayVol中有一相电压大于所述第二阈值时，进入步骤S05；
S05、判断三相SlaveRelay两端电压SlaveRelayVol中有一相电压小于所述第三阈值时，即判定此相为火线接地短路；
S06、判定出火线接地后，火线接地相的电网电压GridVol即为N线和PE的电压NpeVol；
S07、采样的逆变电压InvVol减去N线和PE的电压NpeVol后求取均方根值得到处理后的三相逆变电压NewInvVol；
S08、使用处理后的三相逆变电压NewInvVol参与后续的逆变器的自检。
优选地，所述第一阈值、所述第二阈值及所述第三阈值均为30V。
本发明采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：
在目前的硬件采样结构下，通过本发明提出的方法可以有效的检测出并网逆变器电网是否有火线接地短路故障，并且能分辨出具体是哪一相发生火线接地短路故障，给电网的故障排查提供准确的参考依据，并且通过本发明的采样信号处理方法，可以有效的解决逆变器自检异常问题，防止了逆变器设备正常情况下，发生故障报错。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图1为逆变器采样示意图；
附图2为发生火线接地情形时的电压矢量图；
附图3为实施例1的故障检测方法的流程图；
附图4为实施例2的信号采样处理方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
结合附图1和2，对本发明的火线接地故障检测方法的理论原理分析如下。以附图1中的A相火线接地为例，可以得出如附图2所示的矢量图。附图2中，ABC三相坐标系为电网电压矢量图，A1B1C1坐标系为逆变电压矢量图，A2B2C2为叠加的90V开环电压矢量图，GridVolPhaseA为电网A相相电压，InvVolPhaseC为C相逆变电压，RelayVolPhaseC为C相SlaveRelay两边的电压。
如附图2中矢量图所示，有如下计算公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
由此，当一相火线接地时，例如A相，电网N点叠加上了A相的电网电压，然后由采样电路映射到逆变电压上，导致了逆变电压(InvVolPhase)和SlaveRelay两边电压(RelayVolPhase)采样异常。
本发明提出的火线接地检测方法如下：
A、判断三相逆变电压InvVolPhase是否都与市电电压GridVolPhase接近，具体通过三相逆变电压InvVol与电网电压GridVol的差值是否均小于第一阈值来判断，第一阈值的取值为30V；
如果不是，那么一定不存在单相火线接地短路；
如果是，那么可能是单相火线接地短路，或者三相SlaveRelay都粘死，进入下一步判断；
B、判断三相SlaveRelay两端电压是否有一相大于第二阈值，第二阈值的取值为30V；
如果不是，说明三相SlaveRelay粘死；
如果是，那么就是其中一相火线接地短路；
C、判断三相SlaveRelay两端电压哪一相小于第三阈值，则判定此相火线接地短路，第三阈值的取值为30V。
本发明提出的采样信号处理方法如下：
根据以上检测方法判断出哪一相火线接地后，逆变电压InvVolPhase采样信号实时减去火线接地相的电网电压然后再计算均方根值即为处理后的逆变电压，用处理后的逆变电压进行设备自检运算，即可消除逆变器自检异常现象。
实施例1
本实施例提供一种用于并网逆变器的火线接地故障检测方法。如附图3所示，该方法依次包括如下步骤：
S01、分别计算逆变器采样得到的三相逆变电压InvVol和电网电压GridVol的均方根值；
S02、判断步骤S01计算得到的三相逆变电压InvVol和电网电压GridVol之间的差值均小于30V时，进入步骤S03；
S03、计算逆变器采样得到的三相电网电压GridVol和逆变电压InvVol之间的差值，并据此求取均方根值后得到SlaveRelay两端电压SlaveRelayVol；
S04、判断三相SlaveRelay两端电压SlaveRelayVol中有一相电压大于30V时，进入步骤S05；
S05、判断三相SlaveRelay两端电压SlaveRelayVol中有一相电压小于30V时，即判定此相为火线接地短路。
至此，完成火线接地判定。
实施例2
本实施例提供一种基于实施例1的火线接地故障检测方法的信号采样处理方法。参照附图4所示，具体包括如下步骤：
S01、分别计算逆变器采样得到的三相逆变电压InvVol和电网电压GridVol的均方根值；
S02、判断步骤S01计算得到的三相逆变电压InvVol和电网电压GridVol之间的差值均小于30V时，进入步骤S03；
S03、计算逆变器采样得到的三相电网电压GridVol和逆变电压InvVol之间的差值，并据此求取均方根值后得到SlaveRelay两端电压SlaveRelayVol；
S04、判断三相SlaveRelay两端电压SlaveRelayVol中有一相电压大于30V时，进入步骤S05；
S05、判断三相SlaveRelay两端电压SlaveRelayVol中有一相电压小于30V时，即判定此相为火线接地短路；
S06、判定出火线接地后，火线接地相的电网电压GridVol即为N线和PE的电压NpeVol；
S07、采样的逆变电压InvVol（具体为SlaveRelay两端电压SlaveRelayVol小于30V的那一相，也就是接地的那一相的逆变电压）减去N线和PE的电压NpeVol后求取均方根值得到处理后的三相逆变电压NewInvVol；
S08、使用处理后的三相逆变电压NewInvVol参与后续的逆变器的自检。
即可解决逆变器自检异常的问题。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于并网逆变器的火线接地故障检测方法，三相主继电器和三相副继电器依次串联于逆变器输出侧和电网之间，且副继电器靠近电网一侧，其特征在于
依次包括步骤A、B、C，其中：
步骤A、判断三相逆变电压InvVol与电网电压GridVol的差值是否均小于第一阈值；
当结果为真时，则进入步骤B；
步骤B、判断三相副继电器两端电压SlaveRelayVol中是否有一相大于第二阈值；
当结果为真时，则进入步骤C
步骤C、判断三相副继电器两端电压SlaveRelayVol中是否有一相小于第三阈值；
当结果为真时，则判定此相火线接地短路；
所述火线接地故障检测方法具体过程如下：
S01、分别计算逆变器采样得到的三相逆变电压InvVol和电网电压GridVol的均方根值；
S02、判断步骤S01计算得到的三相逆变电压InvVol和电网电压GridVol之间的差值均小于第一阈值时，进入步骤S03；
S03、根据逆变器采样得到的三相电网电压GridVol和逆变电压InvVol之间的差值，求取均方根值后得到副继电器两端电压SlaveRelayVol；
S04、判断三相副继电器两端电压SlaveRelayVol中有一相电压大于第二阈值时，进入步骤S05；
S05、判断三相副继电器两端电压SlaveRelayVol中有一相电压小于第三阈值时，即判定此相为火线接地短路。
2.根据权利要求1所述的火线接地故障检测方法，其特征在于，所述第一阈值为30V。
3.根据权利要求1所述的火线接地故障检测方法，其特征在于，所述第二阈值为30V。
4.根据权利要求1所述的火线接地故障检测方法，其特征在于，所述第三阈值为30V。
5.一种用于并网逆变器的采样信号处理方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的火线接地故障检测方法判定出火线接地短路后，还包括如下步骤：逆变电压InvVol采样信号实时减去火线接地相的电网电压，再计算均方根值得出处理后的逆变电压，用处理后的逆变电压进行设备自检运算。
6.根据权利要求5所述的采样信号处理方法，其特征在于，依次包括如下步骤：
S01、分别计算逆变器采样得到的三相逆变电压InvVol和电网电压GridVol的均方根值；
S02、判断步骤S01计算得到的三相逆变电压InvVol和电网电压GridVol之间的差值均小于所述第一阈值时，进入步骤S03；
S03、根据逆变器采样得到的三相电网电压GridVol和逆变电压InvVol之间的差值，求取均方根值后得到副继电器两端电压SlaveRelayVol；
S04、判断三相副继电器两端电压SlaveRelayVol中有一相电压大于所述第二阈值时，进入步骤S05；
S05、判断三相副继电器两端电压SlaveRelayVol中有一相电压小于所述第三阈值时，即判定此相为火线接地短路；
S06、判定出火线接地后，火线接地相的电网电压GridVol即为N线和PE的电压NpeVol；
S07、采样的逆变电压InvVol减去N线和PE的电压NpeVol后求取均方根值得到处理后的三相逆变电压NewInvVol；
S08、使用处理后的三相逆变电压NewInvVol参与后续的逆变器的自检。
7.根据权利要求5或6所述的采样信号处理方法，其特征在于，所述第一阈值、所述第二阈值及所述第三阈值均为30V。
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