CN109802441B - 光伏逆变系统的直流电弧故障检测方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了光伏逆变系统的直流电弧故障检测方法、装置及系统，检测到组串电流符合第一电弧特征之后，控制系统产生扰动电流；然后，继续检测该扰动电流是否符合第二电弧特征，如果符合第二电弧特征，则确定确实存在直流电弧故障。其中，第二电弧特征是产生扰动电流过程中存在直流电弧故障的光伏系统与不存在直流电弧故障的光伏系统的电流之间的差异特征。通过第一电弧特征初步检测出组串电流出现异常的情况，然后，通过第二电弧特征进一步确定出真正存在直流电弧故障的情况，通过多重电弧特征筛选出真正存在直流电弧故障的情况，因此，提高了直流电弧故障检测结果的准确率。
Description
技术领域
本发明属于光伏发电技术领域，尤其涉及光伏逆变系统的直流电弧故障检测方法、装置及系统。
背景技术
随着光伏产业的不断发展，光伏系统的安全问题备受关注。直流电弧故障是指光伏系统中的直流侧线路中产生的电弧故障。根据电弧发生的位置，直流电弧故障类型主要包括串联电弧故障和并联电弧故障。其中，串联电弧故障更为常见，串联电弧的能量大，对线路和设备危害极大，且易引发火灾事故，因此串联型故障问题尤为突出。
传统的直流电弧故障检测方法通常是根据直流电流在时域或频域上的一些突变特征来判断。但在光伏系统中，光伏逆变器内部包含大量的电力电子开关器件，光伏系统正常运行时产生的噪声会对直流电流造成干扰，导致直流电流电弧检测结果准确率较低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供光伏逆变系统的直流电弧故障检测方法、装置及系统，以解决传统的直流电弧故障检测方法准确率低的技术问题。其具体的技术方案包括：
第一方面，本发明提供了一种光伏系统的直流电弧故障检测方法，包括：
采集光伏系统中光伏组串的组串电流；
当检测到所述组串电流符合第一电弧特征后，控制所述光伏系统产生扰动电流，所述第一电弧特征包括发生直流电弧故障时，电流在时域和/或频域所表现出的特性；
当检测到所述扰动电流符合第二电弧特征时，确定存在直流电弧故障，所述第二电弧特征包括产生扰动电流过程中存在直流电弧故障的光伏系统与不存在直流电弧故障的光伏系统的电流之间的差异特征。
可选地，所述光伏系统中包括一个或至少两个光伏组串；
所述当检测到所述组串电流符合第一电弧特征后，控制所述光伏系统产生扰动电流，包括：
当检测到任意一个光伏组串的组串电流符合所述第一电弧特征后，控制所述光伏系统以使该光伏组串的组串电流降至小于或等于第一电流预设值，该第一电流预设值大于或等于0；
当该光伏组串的组串电流降至小于或等于第一电流预设值后，控制所述光伏系统以使该光伏组串的组串电流上升，采集该光伏组串的组串电流得到所述扰动电流。
可选地，所述控制所述光伏系统以使该光伏组串的组串电流降至小于或等于第一电流预设值，包括：
停止向所述光伏系统中逆变模块传输驱动信号，以使该光伏组串的组串电流降至小于或等于第一电流预设值。
可选地，所述控制所述光伏系统以使该光伏组串的组串电流上升，包括：
向所述光伏系统中逆变模块传输该逆变模块正常运行所需的驱动信号。
可选地，所述光伏系统中包括直流升压电路；
所述控制所述光伏系统以使该光伏组串的组串电流上升，包括：
控制所述直流升压电路内的开关管闭合，以使所述直流升压电路处于短路状态。
可选地，检测所述扰动电流符合第二电弧特征的过程，包括：
判断所述扰动电流是否小于或等于第二电流预设值，若所述扰动电流小于或等于所述第二电流预设值，则确定所述扰动电流符合所述第二电弧特征；若所述扰动电流大于所述第二电流预设值，则确定所述扰动电流不符合所述第二电弧特征，其中，所述第二电流预设值为0。
可选地，所述光伏系统包括至少两个光伏组串；
所述当检测到所述组串电流符合第一电弧特征后，控制所述光伏系统产生扰动电流，包括：
控制所述光伏系统中光伏组串的输入电压升高，直到所述输入电压达到不大于所述光伏组串的开路电压的电压预设范围内，以使所述至少两个光伏组串的组串电流降至小于或等于第一电流预设值；
当任意一个光伏组串的组串电流减小至0时，采集任意一个其它光伏组串的组串电流，得到所述扰动电流。
可选地，检测到所述扰动电流符合第二电弧特征的过程，包括：
判断所述扰动电流是否大于第三电流预设值，若大于该第三电流预设值，则确定所述扰动电流符合所述第二电弧特征；若小于或等于所述第三电流预设值，则确定所述扰动电流不符合所述第二电弧特征，所述第三电流预设值大于0。
第二方面，本发明还提供了一种光伏系统的直流电弧故障检测装置，包括：
采集模块，用于采集光伏系统中光伏组串的组串电流；
扰动控制模块，用于当检测到所述组串电流符合第一电弧特征后，控制所述光伏系统产生扰动电流，所述第一电弧特征包括发生直流电弧故障时，电流在时域和/或频域所表现出的特性；
检测模块，用于当检测到所述扰动电流符合第二电弧特征时，确定存在直流电弧故障，所述第二电弧特征包括产生扰动电流过程中存在直流电弧故障的光伏系统与不存在直流电弧故障的光伏系统的电流之间的差异特征。
第三方面，本发明还提供了一种光伏系统的直流电弧故障检测系统，包括：组串电流检测模块、电弧检测模块和控制器；
所述组串电流检测模块，用于采集光伏系统中光伏组串的直流电流并传输至所述控制器；
所述电弧检测模块，用于采集所述光伏组串的交流分量电流并传输至所述控制器；
所述控制器，用于当检测到所述组串电流符合第一电弧特征后，控制所述光伏系统产生扰动电流，所述第一电弧特征包括发生直流电弧故障时，电流在时域和/或频域所表现出的特性；当检测到所述扰动电流符合第二电弧特征时，确定存在直流电弧故障，所述第二电弧特征包括产生扰动电流过程中存在直流电弧故障的光伏系统与不存在直流电弧故障的光伏系统的电流之间的差异特征。
本发明提供的光伏系统的直流电弧故障检测方法，检测到组串电流符合第一电弧特征之后，控制系统产生扰动电流；然后，继续检测该扰动电流是否符合第二电弧特征，如果符合第二电弧特征，则确定确实存在直流电弧故障。其中，第二电弧特征包括产生扰动电流过程中存在直流电弧故障的光伏系统与不存在直流电弧故障的光伏系统的电流之间的差异特征该方法通过第一电弧特征初步检测出组串电流出现异常的情况，然后，通过第二电弧特征进一步确定出真正存在直流电弧故障的情况，通过多重特征筛选出真正存在直流电弧故障的情况，因此，提高了直流电弧故障检测结果的准确率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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。
图1是本发明实施例提供的一种光伏逆变系统的直流电弧故障检测系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的光伏逆变系统的直流电弧故障检测方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的一种光伏逆变系统的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种光伏逆变系统的直流电弧故障检测方法的流程图；
图5是本发明实施例提供的又一种光伏逆变系统的直流电弧故障检测方法的流程图；
图6是本发明实施例提供的另一种光伏逆变系统的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的再一种光伏逆变系统的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的再一种光伏逆变系统的直流电弧故障检测方法的流程图；
图9是光伏组串的P-V特性曲线示意图；
图10是本发明实施例提供的一种光伏系统的直流电弧故障检测装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，示出了本发明实施例提供的一种光伏逆变系统的直流电弧故障检测系统的结构示意图，如图1所示，该系统100包括组串电流检测模块110、电弧检测模块120和控制器130。
光伏阵列140中的每个光伏组串上串联一个组串电流检测模块110，用于检测光伏组串的组串电流。
其中，一个光伏阵列由多个光伏组串并联而成，光伏组串又由光伏组件串联而成，一个光伏组件由预设数量个太阳能电池板串联而成。
组串电流检测模块110包括直流电流传感器111和第一模数转换模块112；直流电流传感器111采集光伏组串上的组串电流模拟值，并传输给第一模数转换模块112；第一模数转换模块112用于将组串电流模拟值转换成组串电流数字值并传输至控制器130。
电弧检测模块120串联在光伏阵列140与逆变模块150之间，用于检测一路或多路组串电流中的高频分量。本实施例提供的逆变模块150包括直流升压电路151和逆变单元152，直流升压电路151用于将光伏阵列输出的直流电压进行升压后输入至逆变单元中，从而提高逆变效率。在一种可能的实现方式中，直流升压电路151可以采用BOOST升压电路，当然，在其它可能的实现方式中，该直流升压电路151还可以采用其它的直流升压电路，本发明对此并不限制。
电弧检测模块120包括交流电流传感器121和第二模数转换模块122；交流电流传感器121采集一个或多个光伏组串上的交流电流模拟值，并传输给第二模数转换模块122；第二模数转换模块122用于将交流电流模拟值转换成交流电流数字值并传输至控制器130。
其中，交流电流传感器121包括但不限于带磁芯的电流互感器或则罗氏线圈。
在一种可能的实现方式中，直流电流传感器111和交流电流传感器121可以由精度及带宽满足要求的同一电流传感器实现。
其中，组串电流检测模块110和电弧检测模块120可以集成于光伏逆变器中，或者，独立于光伏逆变器的外置设备。
控制器130，依据组串电流检测模块110和电弧检测模块120检测的电流信号判断光伏逆变系统中是否存在直流电弧故障。
具体的，该控制器130用于当检测到所述组串电流符合第一电弧特征后，控制所述光伏系统产生扰动电流，所述第一电弧特征包括发生直流电弧故障时，电流在时域和/或频域所表现出的特性；当检测到所述扰动电流符合第二电弧特征时，确定存在直流电弧故障；其中，第二电弧特征包括产生扰动电流过程中存在直流电弧故障的光伏系统与不存在直流电弧故障的光伏系统的电流之间的差异特征。
请参见图2，示出了本发明实施例提供的光伏逆变系统的直流电弧故障检测方法的流程图，该方法应用于控制器中，如图2所示，该方法包括以下步骤：
S110，采集光伏系统中光伏组串的组串电流。
通过图1所示的电弧电流检测模块120采样光伏组串的直流电流中的高频分量。
S120，当检测到组串电流符合第一电弧特征后，控制所述光伏系统产生扰动电流。
如果组串电流符合第一电弧特征，其中，第一电弧特征包括电流时域特征和/或电流频域特征；其中，电流时域特征是指光伏逆变系统发生直流电弧故障时，组串电流在时域上表现出的特征。电流频域特征是指光伏逆变系统发生直流电弧故障时，组串电流在频域上表现出的特征。
当存在系统干扰或者存在直流电弧故障时，都会检测到组串电流符合第一电弧特征。如果存在直流电弧故障，则当组串电流降至零后，直流电弧灭弧，直流电弧故障点表现为断路。但是，如果是系统干扰导致组串电流符合第一电弧故障，则在组串电流降为零后，无断路故障点。因此，系统干扰和真实的直流电弧故障之间的这种差异，可以作为进一步区分直流电弧故障和系统干扰的依据。
因此，控制光伏系统产生扰动电流的过程包括：当检测到任意一路组串电流符合第一电弧特征后，控制该光伏组串的组串电流降至小于或等于第一电流预设值，即控制该路组串电流回零；并在该组串电流降至小于或等于第一电流预设值之后，控制该组串电流上升，采集该光伏组串的组串电流得到扰动电流。
S130，当检测到扰动电流符合第二电弧特征时，确定存在直流电弧故障。
其中，所述第二电弧特征包括产生扰动电流过程中存在直流电弧故障的光伏系统与不存在直流电弧故障的光伏系统的电流之间的差异特征。
扰动电流是人为扰动过程产生的电流，其中人为扰动过程包括：首先控制组串电流使其回零；回零后再控制系统尝试使该组串电流恢复。通过该人为扰动过程后，如果存在直流电弧故障，则在组串电流回零后，直流电弧故障点表现为断点，即使后续控制系统使该路组串电流恢复，该路组串电流基本为零。如果是系统干扰，则在组串电流回零后，系统中不存在断点，因此，在尝试使组串电流恢复后，该组串电流会逐渐上升并恢复至回零前的水平。
因此，第二电弧特征包括人为扰动产生扰动电流的过程中，光伏系统在发生直流电弧故障时与存在系统干扰时组串电流存在的差异特征。如果扰动电流符合第二电弧特征，则确定产生该扰动电流的电路存在直流电弧故障。
本实施例提供的光伏系统的直流电弧故障检测方法，检测到组串电流符合第一电弧特征之后，控制系统产生扰动电流；然后，继续检测该扰动电流是否符合第二电弧特征，如果符合第二电弧特征，则确定确实存在直流电弧故障。其中，第二电弧特征包括产生扰动电流过程中存在直流电弧故障的光伏系统与不存在直流电弧故障的光伏系统的电流之间的差异特征。该方法通过第一电弧特征初步检测出组串电流出现异常的情况，然后，通过第二电弧特征进一步确定出真正存在直流电弧故障的情况，通过多重电弧特征筛选出真正存在直流电弧故障的情况，因此，提高了直流电弧故障检测结果的准确率。
请参见图3和图4，图3示出了本发明实施例提供的一种光伏逆变系统的结构示意图；图4示出了本发明实施例提供的另一种光伏逆变系统的直流电弧故障检测方法的流程图。
如图3所示，该光伏逆变系统中，光伏阵列包括一个光伏组串PV，在逆变单元210之前还设置有直流升压模块220，本文以BOOST升压电路为例进行说明。
其中，该光伏逆变系统的直流电弧故障检测系统与图1所示的检测系统相同，此处不再赘述。
图4所示的方法应用于图3所示的光伏逆变系统中，如图4所示，该方法包括以下步骤：
S210，采集光伏系统中光伏组串的组串电流。
通过电弧检测模块采集组串电流中的高频分量。
S220，判断组串电流是否符合第一电弧特征；如果是，则执行S230；如果否，则间隔预设时间后返回执行S210。
如果组串电流中的高频分量符合第一电弧特征，则确定光伏系统可能存在系统干扰，或者，存在直流电弧故障；需要进一步判断是否存在直流电弧故障。
S230，停止向光伏系统中的逆变模块传输驱动信号，以使组串电流下降至小于或等于第一电流预设值。
如果组串电流符合第一电弧特征，则进行人为干扰过程，即先控制组串电流回零，然后，再使组串电流上升。
在本实施例中，通过停止向光伏系统中的逆变模块传输驱动信号(即封停逆变模块的驱动信号)使组串电流回零。
封停逆变模块的驱动信号之后，组串电流的理论值为0。但是，因为系统的存在检测上的误差，检测到的组串电流可能是0附近具有微小偏差的数值。
直流侧的组串电流会下降至小于或等于第一电流预设值。该第一电流预设值接近于0的某一数值。
S240，控制直流升压电路内的开关管闭合，以使该直流升压电路处于短路状态。
本实施例中，通过使BOOST升压电路处于短路状态使组串电流上升。即控制图3中的Q1闭合，使BOOST升压电路处于短路状态，从而使光伏组串处于近似于短路的状态，此时，如果系统中不存在直流电弧故障，则电路中的组串电流会迅速上升。
S250，检测光伏系统中的扰动电流，并判断该扰动电流是否小于或等于第二电流预设值；如果是，则执行S260；如果否，则执行S270。
在控制组串电流回零后，再控制BOOST升压电路处于短路状态后，如果系统中存在直流电弧故障，电路中存在断点，组串电流基本不会上升；如果是系统干扰，则组串电流会迅速上升。因此，第二电流预设值是接近于0的数值。理想状态下，第二电流预设值为0。
在一个可能的实现方式中，在控制BOOST升压电路中的开关管闭合，且保持T1时间后，触发组串电流检测模块检测光伏组串的组串电流，并计算得到组串电流的平均值，作为组串电流。利用组串电流的平均值能够减小检测误差。
S260，确定该光伏系统中存在直流电弧故障。
如果扰动电流小于或等于第二电流预设值，则确定存在直流电弧故障。确定存在直流电弧故障之后，断开逆变模块的交流侧断路器或直流侧断路器，并持续电弧报警。
S270，确定该光伏系统不存在直流电弧故障。
如果扰动电流大于第二电流预设值，则确定不存在直流电弧故障。
本实施例提供的光伏系统的直流电弧故障检测方法，当检测到组串电流可能存在直流电弧故障后，人为扰动组串电流，即先控制组串电流回零，再尝试控制组串电流上升；在尝试控制组串电流上升后采集组串电流作为扰动电流，并判断扰动电流是否小于或等于第二电流预设值，如果是，则确定存在直流电弧故障。该方法通过多重特征筛选出真正存在直流电弧故障的情况，因此，提高了直流电弧故障检测结果的准确率。
请参见5，示出了本发明实施例又一种光伏系统的直流电弧故障检测方法的流程图，该方法应用于图3所示的光伏系统中。本实施例采用恢复逆变模块的驱动信号的方式使组串电流上升。本实施例可以应用于图3所示的光伏系统，还可以应用于不包括直流升压电路的光伏系统中。
如图5所示，该方法包括以下步骤：
S310，采集光伏系统中光伏组串的组串电流。
S320，判断组串电流是否符合第一电弧特征；如果是，则执行S330；如果否，则间隔预设时间后返回执行S320。
S330，停止向光伏系统中的逆变模块传输驱动信号，以使组串电流下降至小于或等于第一电流预设值。
S340，向逆变模块传输正常运行所需的驱动信号。
本实施例中，人为扰动组串电流的过程为：封停逆变模块的驱动信号，以使组串电流下降至第一电流预设值；然后，再恢复逆变模块的驱动信号，以尝试使该组串电流上升。
S350，检测光伏系统中的扰动电流，并判断该扰动电流是否小于或等于第二电流预设值；如果是，则执行S360；如果否，则执行S370。
S360，确定该光伏系统中存在直流电弧故障。
S370，确定该光伏系统不存在直流电弧故障。
本实施例提供的光伏系统的直流电弧故障检测方法，当检测到组串电流可能存在直流电弧故障后，人为扰动组串电流，先封停逆变模块的驱动信号使组串电流回零，再恢复逆变模块的驱动信号，尝试使组串电流上升。在尝试控制组串电流上升后采集组串电流作为扰动电流，并判断扰动电流是否小于或等于第二电流预设值，如果是，则确定存在直流电弧故障。该方法通过多重电弧特征筛选出真正存在直流电弧故障的情况，因此，提高了直流电弧故障检测结果的准确率。
需要说明的是，图4和图5所示的直流电弧故障检测方法不仅适用于图3所示的只包括一个光伏组串的光伏系统中，还可以应用于多个光伏组串并联的光伏系统中，如图6所示，光伏系统包括一个光伏阵列，该光伏阵列包括两个并联的光伏组串。利用图4或图5所示的方法检测时，当任意一个光伏组串的扰动电流小于或等于第二电流预设值时，确定该光伏组串所在的支路存在直流电弧故障，此处不再赘述。
此外，图4和图5所示的直流电弧故障检测方法还适用于图7所示的光伏系统中，如图7所示，该光伏系统包括多个光伏阵列，通过CT1或CT2检测到的光伏阵列中组串电流i1、i2、i3、i4的高频分量，控制器判断该高频分量是否符合第一电弧特征；如果符合第一电弧特征，则进行人为扰动组串电流的过程，即先封停逆变模块的驱动信号，然后控制符合第一电弧特征的组串电流所在支路的BOOST升压电路短路，以使该支路的组串电流上升；然后，检测到任意一个光伏组串的扰动电流小于或等于第二电流预设值时，确定该光伏组串所在的支路存在直流电弧故障。不符合第一电弧特征的组串电流所在支路的BOOST升压电路保持原运行状态。例如，检测到i1符合第一电弧特征，其它支路均不符合第一电弧特征，则先封停逆变模块的驱动信号，然后控制i1所在支路的BOOST升压电路短路，即控制Q1短路；而Q3的保持原运行状态不变。
请参见图8，示出了再一种光伏系统的直流电弧故障检测方法的流程图，该方法应用于包含多个光伏组串的光伏系统(如图6、图7所示的系统)中，该方法还可以应用于不包含直流升压电路的光伏系统中。
如图8所示，该方法包括以下步骤：
S410，采集光伏系统中光伏组串的组串电流。
S420，判断组串电流是否符合第一电弧特征；如果是，则执行S430；如果否，则间隔预设时间后返回S420。
S430，控制光伏组串的输入电压升高，直到该输入电压达到不大于光伏组串的开路电压的电压预设范围内，以使光伏组串的组串电流降至小于或等于第一电流预设值。
参见图9，示出了光伏组串的P-V特性曲线示意图，横坐标为光伏组串的电压，纵坐标为光伏组串的功率。根据该曲线可知，当逆变器的输入电压接近开路电压Voc时，输入功率基本为0，即输入电流基本为0。因此，不断抬升PV电压降低PV电流(即，组串电流)，此过程中实时采集每一个光伏组串的PV电流。
电压预设范围满足其最大值等于或略小于开路电压Voc即可。
S440，当任意一个光伏组串的组串电流减小至0时，采集任意一个其它光伏组串的组串电流得到扰动电流。
其它光伏组串是指光伏阵列中除组串电流减小至0的光伏组串之外的光伏组串。
当任意一个PV电流下降至0时，记录其它光伏组串的PV电流。
S450，判断该扰动电流是否大于第三电流预设值，如果是，则执行S460；如果否，则执行S470。
第三电流预设值大于0，例如，1A或2A。当存在直流电弧故障时，组串电流下降至一定值后，电弧会自动熄灭，在电路中表现为断点，而与其并联的其它支路仍然正常输出电流。因此，利用这一特性能够准确判断是否存在直流电弧故障。
S460，确定组串电流降至0的光伏组串所在支路存在直流电弧故障。
确定电路中存在直流电弧故障后，断开逆变器的交流侧断路器或直流侧短路器，使其保持关机状态，同时进行电弧报警。
S470，确定不存在直流电弧故障。
如果扰动电流不大于第三电流预设值，则确定该光伏系统不存在直流电弧故障。继续主动抬升PV电压，使全部光伏组串的组串电流均下降至0，随后逆变器恢复正常控制模式并网发电。
本实施例提供的光伏系统的直流电弧故障检测方法，该方法通过主动抬升PV电压来降低PV电流，当其中一个光伏组串的PV电流降至0时，采集其它光伏组串的PV电流作为扰动电流。如果扰动电流大于第三电流预设值，则确定PV电流降至0的支路存在直流电弧故障。该方法通过多重电弧特征筛选出真正存在直流电弧故障的情况，因此，提高了直流电弧故障检测结果的准确率。
相应于上述的光伏系统的直流电弧故障检测方法实施例，本发明还提供了光伏系统的直流电弧故障检测装置实施例。
请参见图10，示出了本发明实施例提供的一种光伏系统的直流电弧故障检测装置的结构示意图，该装置应用于图1所示系统的控制器中，如图1所示，该装置包括：采集模块310、扰动控制模块320和检测模块330。
采集模块310，用于采集光伏系统中光伏组串的组串电流。
扰动控制模块320，用于当检测到组串电流符合第一电弧特征后，控制光伏系统产生扰动电流。
其中，第一电弧特征包括发生直流电弧故障时，电流在时域和/或频域所表现出的特性。
在一种应用场景中，光伏系统中的光伏阵列包括一个或多个光伏组串，此种应用中，扰动控制模块320具体用于：
当检测到任意一个光伏组串的组串电流符合所述第一电弧特征后，控制光伏系统以使该光伏组串的组串电流降至小于或等于第一电流预设值，该第一电流预设值大于或等于0；
当该光伏组串的组串电流降至小于或等于第一电流预设值后，控制光伏系统以使该光伏组串的组串电流上升，采集该光伏组串的组串电流得到扰动电流。
在本发明一种可能的实现方式中，控制组串电流降低的方式可以是：停止向所述光伏系统中逆变模块传输驱动信号，以使该光伏组串的组串电流降至小于或等于第一电流预设值。控制组串电流上升的方式可以包括：1)向所述光伏系统中逆变模块传输该逆变模块正常运行所需的驱动信号；2)控制直流升压电路内的开关管闭合，以使所述直流升压电路处于短路状态。
在另一种应用场景中，光伏阵列包括多个光伏组串，此种应用场景下，可以采用通过控制光伏系统中光伏组串的输入电压升高，直到所述输入电压达到不大于所述光伏组串的开路电压的电压预设范围内，以使至少两个光伏组串的组串电流降至小于或等于第一电流预设值；当任意一个光伏组串的组串电流减小至0时，采集任意一个其它光伏组串的组串电流，得到所述扰动电流。
检测模块330，用于当检测到扰动电流符合第二电弧特征时，确定存在直流电弧故障。
其中，第二电弧特征包括产生扰动电流过程中存在直流电弧故障的光伏系统与不存在直流电弧故障的光伏系统的电流之间的差异特征。
在通过封停逆变模块的驱动信号以降低组串电流的应用场景中，判断扰动电流是否小于或等于第二电流预设值，若扰动电流小于或等于第二电流预设值，则确定扰动电流符合第二电弧特征；若扰动电流大于第二电流预设值，则确定扰动电流不符合第二电弧特征，其中，第二电流预设值为0。
在通过控制光伏组串的输入电压使组串电流降低的应用场景中，判断所述扰动电流是否大于第三电流预设值，若大于该第三电流预设值，则确定所述扰动电流符合所述第二电弧特征；若小于或等于所述第三电流预设值，则确定所述扰动电流不符合所述第二电弧特征，所述第三电流预设值大于0。
本发明提供的光伏系统的直流电弧故障检测装置，检测到组串电流符合第一电弧特征之后，控制系统产生扰动电流；然后，继续检测该扰动电流是否符合第二电弧特征，如果符合第二电弧特征，则确定确实存在直流电弧故障。该装置通过第一电弧特征初步检测出组串电流出现异常的情况，然后，通过第二电弧特征进一步确定出真正存在直流电弧故障的情况，通过多重特征筛选出真正存在直流电弧故障的情况，因此，提高了直流电弧故障检测结果的准确率。
对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本申请各实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
本申请各实施例中的装置及终端中的模块和子模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的终端，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或子模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个子模块或模块可以结合或者可以集成到另一个模块，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的模块或子模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块或子模块的部件可以是或者也可以不是物理模块或子模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块或子模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块或子模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块或子模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块或子模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块或子模块集成在一个模块中。上述集成的模块或子模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块或子模块的形式实现。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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，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 (10)
1.一种光伏系统的直流电弧故障检测方法，其特征在于，包括：
采集光伏系统中光伏组串的组串电流；
当检测到所述组串电流符合第一电弧特征后，控制所述组串电流先降至零再逐渐上升，以产生扰动电流，所述第一电弧特征包括发生直流电弧故障时电流在时域和/或频域所表现出的特性；
当检测到所述扰动电流符合第二电弧特征时，确定存在直流电弧故障，所述第二电弧特征包括在控制所述组串电流从零逐渐上升时所述组串电流仍保持为接近于零的状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光伏系统中包括一个或至少两个光伏组串；
所述当检测到所述组串电流符合第一电弧特征后，控制所述组串电流先降至零再逐渐上升，以产生扰动电流，包括：
当检测到任意一个光伏组串的组串电流符合所述第一电弧特征后，控制所述光伏系统以使该光伏组串的组串电流降至小于或等于第一电流预设值，该第一电流预设值大于或等于0；
当该光伏组串的组串电流降至小于或等于第一电流预设值后，控制所述光伏系统以使该光伏组串的组串电流上升，采集该光伏组串的组串电流得到所述扰动电流。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制所述光伏系统以使该光伏组串的组串电流降至小于或等于第一电流预设值，包括：
停止向所述光伏系统中逆变模块传输驱动信号，以使该光伏组串的组串电流降至小于或等于第一电流预设值。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制所述光伏系统以使该光伏组串的组串电流上升，包括：
向所述光伏系统中逆变模块传输该逆变模块正常运行所需的驱动信号。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述光伏系统中包括直流升压电路；
所述控制所述光伏系统以使该光伏组串的组串电流上升，包括：
控制所述直流升压电路内的开关管闭合，以使所述直流升压电路处于短路状态。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，检测所述扰动电流符合第二电弧特征的过程，包括：
判断所述扰动电流是否小于或等于第二电流预设值，若所述扰动电流小于或等于所述第二电流预设值，则确定所述扰动电流符合所述第二电弧特征；若所述扰动电流大于所述第二电流预设值，则确定所述扰动电流不符合所述第二电弧特征，其中，所述第二电流预设值为0。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光伏系统包括至少两个光伏组串；
所述当检测到所述组串电流符合第一电弧特征后，控制所述光伏系统产生扰动电流，包括：
控制所述光伏系统中光伏组串的输入电压升高，直到所述输入电压达到不大于所述光伏组串的开路电压的电压预设范围内，以使所述至少两个光伏组串的组串电流降至小于或等于第一电流预设值；
当任意一个光伏组串的组串电流减小至0时，采集任意一个其它光伏组串的组串电流，得到所述扰动电流。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，检测到所述扰动电流符合第二电弧特征的过程，包括：
判断所述扰动电流是否大于第三电流预设值，若大于该第三电流预设值，则确定所述扰动电流符合所述第二电弧特征；若小于或等于所述第三电流预设值，则确定所述扰动电流不符合所述第二电弧特征，所述第三电流预设值大于0。
9.一种光伏系统的直流电弧故障检测装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于采集光伏系统中光伏组串的组串电流；
扰动控制模块，用于当检测到所述组串电流符合第一电弧特征后，控制所述组串电流先降至零再逐渐上升，以产生扰动电流，所述第一电弧特征包括发生直流电弧故障时，电流在时域和/或频域所表现出的特性；
检测模块，用于当检测到所述扰动电流符合第二电弧特征时，确定存在直流电弧故障，所述第二电弧特征包括在控制所述组串电流从零逐渐上升所述组串电流仍保持为接近零的状态。
10.一种光伏系统的直流电弧故障检测系统，其特征在于，包括：组串电流检测模块、电弧检测模块和控制器；
所述组串电流检测模块，用于采集光伏系统中光伏组串的直流电流并传输至所述控制器；
所述电弧检测模块，用于采集所述光伏组串的交流分量电流并传输至所述控制器；
所述控制器，用于当检测到所述组串电流符合第一电弧特征后，控制所述组串电流先降至零再逐渐上升，以产生扰动电流，所述第一电弧特征包括发生直流电弧故障时，电流在时域和/或频域所表现出的特性；当检测到所述扰动电流符合第二电弧特征时，确定存在直流电弧故障，所述第二电弧特征包括在控制所述组串电流从零逐渐上升时所述组串电流仍保持为接近于零的状态。
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