CN109038472A - 一种光伏箱式变压器弧光保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏箱式变压器弧光保护装置。包括多个电流传感器和弧光探头，还包括弧光单元和与弧光单元光纤连接的弧光保护主控单元，弧光单元设置在光伏箱式变压器处，弧光保护主控单元设置在集电线处，电流传感器与弧光保护主控单元连接，用于采集各集电线的电流信号，弧光探头设置在光伏箱式变压器内，其并与弧光单元连接。本发明采用电流及弧光双判据，可靠的区分故障非故障状态，采用对集电线开关和箱式变压器主开关双重控制，在箱式变压器主开关异常无法切除故障时，仍能可靠的对光伏箱式变压器进行保护，满足经济性，可靠性，速动性的特点，可有效的弥补现有光伏箱式变压器的缺陷，为光伏电站安全运行提供有力保障。
Description
技术领域
本发明涉及光伏箱式变压器保护领域，具体涉及一种光伏箱式变压器弧光保护装置。
背景技术
为提高光伏系统运行的安全性，传统上只对光伏母线进行弧光保护，而忽略了对光伏箱式变压器的保护，这一保护缺陷日益变得明显。由于光伏箱式变压器缺乏有效的保护，光伏箱变长期运行后绝缘下降，容易发生单相接地短路和相间短路，箱变无法快速的切除故障，导致电缆头爆炸，箱变烧毁，严重的会导致光伏区火灾，严重影响了光伏系统的安全运行。如按传统上的方式进行保护，保护成本较高，且因一般光伏区的集电线开关与光伏箱式变压器之间相距数百米，以现有的保护方式，可靠性较低。因此，有必要提供一种适用于光伏箱式变压器保护的弧光保护装置。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种光伏箱式变压器弧光保护装置。
为实现上述目的，本发明提供了一种光伏箱式变压器弧光保护装置，电流采集单元和弧光采集单元，所述电流采集单元和弧光采集单元分别包括多个电流传感器和弧光探头，还包括弧光单元和与所述弧光单元光纤连接的弧光保护主控单元，所述弧光单元设置在光伏箱式变压器处，所述弧光保护主控单元设置在集电线处，所述电流传感器与弧光保护主控单元连接，用于采集各集电线的电流信号，所述弧光探头设置在光伏箱式变压器内，其并与弧光单元连接，所述弧光探头将其采集的弧光信号经弧光单元发送至弧光保护主控单元，所述弧光保护主控单元与各光伏集电线开关连接，所述弧光单元与箱式变压器主开关连接，所述弧光保护主控单元根据弧光信号和电流信号控制集电线开关工作，并经弧光单元控制箱式变压器主开关工作。
作为优选，所述弧光保护主控单元包括一处理器，所述处理器连接有A/D 转换器、第一FPGA控制器和第一出口单元，所述A/D转换器与所述电流传感器连接，所述第一FPGA控制器连接有第一光电转换器，所述第一光电转换器连接有第一光纤接口，所述第一光纤接口经光纤与弧光单元连接，所述第一出口单元与所述光伏集电线开关连接。
作为优选，所述弧光单元包括用于与所述第一光纤接口连接的第二光纤接口，所述第二光纤接口连接有第二光电转换器，所述第二光电转换器连接有第二 FPGA控制器，所述第二FPGA控制器连接有弧光输入单元和第二出口单元，所述弧光输入单元与所述弧光探头连接，所述第二出口单元与所述箱式变压器主开关连接。
作为优选，所述弧光探头设置在光伏箱式变压器的高压室和低压室内。
作为优选，所述处理器还连接有显示单元和按键。
有益效果：本发明采用电流及弧光双判据，可靠的区分故障非故障状态，采用对集电线开关和箱式变压器主开关双重控制，在箱式变压器主开关异常无法切除故障时，仍能可靠的对光伏箱式变压器进行保护，满足经济性，可靠性，速动性的特点，可有效的弥补现有光伏箱式变压器的缺陷，为光伏电站安全运行提供有力保障。
附图说明
图1是本发明实施例的光伏箱式变压器弧光保护装置的结构示意图；
图2是本发明实施例的光伏箱式变压器弧光保护装置的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1至2所示，本发明实施例提供了一种光伏箱式变压器弧光保护装置，该装置用于对现有光伏系统中的箱式变压器进行弧光保护。现有的光伏系统中一般包括母线1、主变压器2、主变压器低压侧主开关Q2和主变压器高压侧主开关 Q1等。母线连接有多个支路，每个支路包括集电线3、集电线开关4、光伏箱式变压器5和箱式变压器主开关10。箱式变压器主开关10一般包括高压侧开关Q4、低压侧开关Q5和Q6，还包括图中未示出的光伏组件、汇流箱和逆变器等，低压侧开关Q5和Q6连接在逆变器的输出端，不再赘述。
本发明实施例的弧光保护装置电流采集单元和弧光采集单元，电流采集单元和弧光采集单元分别包括多个电流传感器6和弧光探头7。其中，电流传感器6 用于采集各集电线3的电流信号，弧光探头7设置在光伏箱式变压器5内部，用于采集光伏箱式变压器5内的弧光信号。为了避免出现保护死角，弧光探头7 设置在光伏箱式变压器的高压室和低压室内。
本发明实施例还包括弧光单元8和弧光保护主控单元9，弧光单元8与弧光保护主控单元9连接，从而实现信号传递。电流传感器6与弧光保护主控单元9 连接，弧光探头7经光纤与弧光单元8连接，弧光探头7将其采集的弧光信号经过光纤发送至弧光单元8，弧光单元8进一步将弧光信号发送给弧光保护主控单元9。弧光保护主控单元9还与各光伏集电线开关4连接，弧光单元8与箱式变压器主开关10连接，所述弧光保护主控单元根据弧光信号和电流信号控制集电线开关工作，并向弧光单元发送控制指令，所述弧光单元根据接收的控制指令控制箱式变压器主开关10工作。
为了避免开关控制信号远距离传输造成影响，首先需要将弧光保护主控单元 9设置在集电线3处，可使弧光保护主控单元9与集电线开关4保持较近距离，并且将弧光单元8设置在光伏箱式变压器5处，使弧光单元8与箱式变压器主开关10保持较近距离。弧光单元8与弧光保护主控单元9相距数百米，超出网线传输长度，且采用串口通信传递信号的速度相对较慢，要保证系统的响应速度，就必须将弧光保护主控单元9与弧光单元8采用光纤连接。
本发明实施例的弧光保护主控单元9包括一个处理器91，处理器91为DSP 数字信号处理器，处理器91连接有A/D转换器92、第一FPGA控制器93和第一出口单元94。其中，A/D转换器92与电流传感器6连接，它将电流传感器6所采集的模拟量电流信号转化为数字信号。第一FPGA控制器93连接有第一光电转换器95，第一FPGA控制器93用于箱式变压器主开关10的控制信号的编码和解码弧光探头的采样信号，第一光电转换器95连接有第一光纤接口96，第一光纤接口96经光纤与弧光单元8连接，第一出口单元94与光伏集电线开关4连接。光伏集电线开关4跳闸控制与现有相同，当检测到发生弧光现象时，处理器91 控制第一出口单元94输出开关量信号至光伏集电线开关4的控制电路，从而实现控制集电线开关4跳闸动作。第一出口单元94可连接的集电线开关4的数量不受限制，可根据现场实际情况接入。
本发明实施例的弧光单元8包括第二光纤接口81，第二光纤接口81与第一光纤接口96连接，第二光纤接口81连接有第二光电转换器82，第二光电转换器82连接有第二FPGA控制器83，第二FPGA控制器83连接有弧光输入单元84 和第二出口单元85，弧光输入单元84与弧光探头7连接，第二出口单元85与箱式变压器主开关10连接。当检测到发生弧光现象时，弧光信号通过弧光输入单元84转成电信号输入第二FPGA控制器83,第二FPGA控制器83控制第二光电转换器82进行电/光信号转变为光信号，该光信号通过光纤传输，由第一光电转换器95光/电转变为电信号，最终被处理器91接收。进行弧光保护时，处理器 91控制第一FPGA控制器93编码控制指令，该控制指令经第一光电转换器95进行电/光信号转换，再由第二光电转换器82进行光/电信号转换，第二FPGA控制器83根据该控制指令控制第二出口单元85输出开关量信号至箱式变压器主开关 10的控制电路，从而实现控制箱式变压器主开关10跳闸动作。
本发明实施例的处理器还连接有显示单元97和按键98，显示单元97和按键98用于实现人机交互，可完成如查询和设定等功能。需要说明的是，本发明还包括如存储器和电源模块等常规部件，由于未涉及改进，不再赘述。
综上所述，本发明采用电流及弧光双判据，可靠的区分故障非故障状态，采用对集电线开关和箱式变压器主开关双重控制，在箱式变压器主开关异常无法切除故障时，仍能可靠的对光伏箱式变压器进行保护，满足经济性，可靠性，速动性的特点，可有效的弥补现有光伏箱式变压器的缺陷，为光伏电站安全运行提供有力保障。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，其它未具体描述的部分，属于现有技术或公知常识。在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种光伏箱式变压器弧光保护装置，电流采集单元和弧光采集单元，所述电流采集单元和弧光采集单元分别包括多个电流传感器和弧光探头，其特征在于，还包括弧光单元和与所述弧光单元光纤连接的弧光保护主控单元，所述弧光单元设置在光伏箱式变压器处，所述弧光保护主控单元设置在集电线处，所述电流传感器与弧光保护主控单元连接，用于采集各集电线的电流信号，所述弧光探头设置在光伏箱式变压器内，其并与弧光单元连接，所述弧光探头将其采集的弧光信号经弧光单元发送至弧光保护主控单元，所述弧光保护主控单元与各光伏集电线开关连接，所述弧光单元与箱式变压器主开关连接，所述弧光保护主控单元根据弧光信号和电流信号控制集电线开关工作，并经弧光单元控制箱式变压器主开关工作。
2.根据权利要求1所述的光伏箱式变压器弧光保护装置，其特征在于，所述弧光保护主控单元包括一处理器，所述处理器连接有A/D转换器、第一FPGA控制器和第一出口单元，所述A/D转换器与所述电流传感器连接，所述第一FPGA控制器连接有第一光电转换器，所述第一光电转换器连接有第一光纤接口，所述第一光纤接口经光纤与弧光单元连接，所述第一出口单元与所述光伏集电线开关连接。
3.根据权利要求2所述的光伏箱式变压器弧光保护装置，其特征在于，所述弧光单元包括用于与所述第一光纤接口连接的第二光纤接口，所述第二光纤接口连接有第二光电转换器，所述第二光电转换器连接有第二FPGA控制器，所述第二FPGA控制器连接有弧光输入单元和第二出口单元，所述弧光输入单元与所述弧光探头连接，所述第二出口单元与所述箱式变压器主开关连接。
4.根据权利要求1所述的光伏箱式变压器弧光保护装置，其特征在于，所述弧光探头设置在光伏箱式变压器的高压室和低压室内。
5.根据权利要求2所述的光伏箱式变压器弧光保护装置，其特征在于，所述处理器还连接有显示单元和按键。
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