CN111474403A

CN111474403A - 一种漏电流检测方法、装置及光伏逆变系统

Info

Publication number: CN111474403A
Application number: CN202010318176.7A
Authority: CN
Inventors: 张燕; 夏孝云
Original assignee: Sineng Electric Co ltd
Current assignee: Sineng Electric Co ltd
Priority date: 2020-04-21
Filing date: 2020-04-21
Publication date: 2020-07-31

Abstract

本发明公开了一种漏电流检测方法、装置及光伏逆变系统，漏电流检测方法包括根据采样值计算直流电流平均值，根据直流电流平均值计算直流突变量，其中，直流突变量为通过人体等效电阻的直流突变成分，根据采样值计算交流电压瞬时值、交流电流瞬时值，根据交流电压瞬时值和交流电流瞬时值计算交流有效值，根据交流有效值计算交流突变量，其中，交流突变量为通过人体等效电阻的交流突变成分，根据直流突变量和交流突变量计算漏电流的突变量，判断漏电流的突变量是否大于设定的阈值，若大于设定的阈值则生成漏电保护指令。

Description

一种漏电流检测方法、装置及光伏逆变系统

技术领域

本发明实施例涉及光伏技术，尤其涉及一种漏电流检测方法、装置及光伏逆变系统。

背景技术

光伏并网逆变器是一种逆变设备，主要用于将太阳能电池所输出的直流电转换成符合电网要求的交流电。

在光伏发电系统中，当逆变器接入交流电网、交流断路器闭合的情况下，光伏发电系统应进行漏电流检测，其中漏电流应包括直流分量和交流分量，当检测到漏电流超过要求限值时应及时采取保护措施。针对漏电流检测，目前业界通常的做法是在逆变器交流输出端接漏电流传感器，漏电流从逆变器交流侧经过电网流入大地，再从大地经由人体等效电阻和寄生电容流过逆变器形成回路。漏电流传感器检测到的是流过寄生电容和人体等效电阻的总电流，由于安规标准中限值为流过人体等效电阻上的突变漏电流值，因此直接采用漏电流传感器的测量值进行漏电流检测不符合安规标准。

发明内容

本发明提供一种漏电流检测方法、装置及光伏逆变系统，以达到精确测量经过人体等效电阻上的突变漏电流值，提高漏电流检测精度的目的。

第一方面，本发明实施例提供了一种漏电流检测方法，包括：

根据采样值计算直流电流平均值，根据所述直流电流平均值计算直流突变量，所述直流突变量为通过人体等效电阻的直流突变成分，

根据采样值计算交流电压瞬时值、交流电流瞬时值，根据所述交流电压瞬时值和交流电流瞬时值计算交流有效值，根据所述交流有效值计算交流突变量，其中，所述交流突变量为通过人体等效电阻的交流突变成分，

根据所述直流突变量和交流突变量计算漏电流的突变量，

判断所述漏电流的突变量是否大于设定的阈值，若大于设定的阈值则生成漏电保护指令。

进一步的，所述采样值包括直流对地电压值和系统漏电流值，

根据所述直流对地电压值计算所述交流电压瞬时值，

根据所述系统漏电流值计算所述直流电流平均值、交流电流瞬时值。

进一步的，根据所述交流电压瞬时值和交流电流瞬时值计算交流有效值包括：

根据所述直流对地电压值计算直流电压平均值，根据所述直流对地电压值和直流电压平均值计算交流电压瞬时值，

根据所述系统漏电流值和直流电流平均值计算所述交流电流瞬时值，

根据所述交流电压瞬时值和交流电流瞬时值计算交流瞬时功率值，

根据所述交流瞬时功率值计算交流瞬时功率平均值，

根据所述交流电压瞬时值计算交流电压瞬时有效值，

根据所述交流瞬时功率平均值和交流电压瞬时有效值计算所述交流有效值。

第二方面，本发明实施例还提供了一种漏电流检测装置，包括计算单元，所述计算单元用于计算通过人体等效电阻的漏电流的突变量，

所述计算单元根据采样值计算直流电流平均值，根据所述直流电流平均值计算直流突变量，所述直流突变量为通过人体等效电阻的直流突变成分，

所述计算单元根据采样值计算交流电压瞬时值、交流电流瞬时值，根据所述交流电压瞬时值和交流电流瞬时值计算交流有效值，所述计算单元根据所述交流有效值计算交流突变量，其中，所述交流突变量为通过人体等效电阻的交流突变成分，

所述计算单元根据所述直流突变量和交流突变量计算所述漏电流的突变量，

还包括保护单元，所述保护单元用于判断所述漏电流的突变量是否大于设定的阈值，若大于设定的阈值则生成漏电保护指令。

所述计算单元根据所述直流对地电压值计算所述交流电压瞬时值，

所述计算单元根据所述系统漏电流值计算所述直流电流平均值、交流电流瞬时值。

所述计算单元根据所述直流对地电压值计算直流电压平均值，根据所述直流对地电压值和直流电压平均值计算交流电压瞬时值，

所述计算单元根据所述系统漏电流值和直流电流平均值计算所述交流电流瞬时值，

所述计算单元根据所述交流电压瞬时值和交流电流瞬时值计算交流瞬时功率值，

所述计算单元根据交流瞬时功率值计算交流瞬时功率平均值，

所述计算单元根据所述交流电压瞬时值计算交流电压瞬时有效值，

所述计算单元根据所述交流瞬时功率平均值和交流电压瞬时有效值计算所述交流有效值：

第三方面，本发明实施例还提供了一种光伏逆变系统，包括控制器和光伏逆变器，所述控制器与所述光伏逆变器相连接，所述光伏逆变器与电网相连接，所述光伏逆变器用于逆变，所述控制器配置本发明实施例记载的检测装置。

进一步的，若检测装置判断漏电流的突变量大于设定的阈值，则控制器控制所述光伏逆变器从所述电网中断开。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本实施例中的漏电流检测方法，从系统漏电流中分离出经过人体等效电阻的直流成分和交流成分，通过直流成分和交流成分计算出的漏电流贴近经过人体等效电阻的漏电流的真实值，漏电流检测结果准确。

附图说明

图1是实施例一中的漏电流检测方法流程图；

图2是实施例一中的交流有效值计算方法流程图；

图3是实施例二中的漏电流检测装置结构框图；

图4是实施例三中的光伏系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一中的漏电流检测方法流程图，本实施例可适用于光伏系统漏电流检测的情况，该方法可以由漏电流检测装置执行，该装置可以采用软件的方式实现，该装置可配置于电子设备中，例如电网控制器中。如图1所示，该方法具体可以包括：

S1.根据采样值计算直流电流平均值，根据直流电流平均值计算直流突变量，其中，直流突变量为通过人体等效电阻的直流突变成分。

本步骤中，针对光伏系统自身的监测值，例如直流对地电压值、系统漏电流值、逆变器电压值、电流值等进行采样得到采样值，再根据采样值计算通过人体等效电阻的漏电流值。

示例性的，计算直流电流平均值时，采用的采样值为系统漏电流值的采样值，采样时长以及采样频率为设定值。

示例性的，直流突变量为相邻两周期的直流电流平均值的差值。

S2.根据采样值计算交流电压瞬时值、交流电流瞬时值，根据交流电压瞬时值和交流电流瞬时值计算交流有效值，根据交流有效值计算交流突变量，其中，交流突变量为通过人体等效电阻的交流突变成分。

示例性的，计算交流电压瞬时值、交流电流瞬时值时，采用的采样值为直流对地电压的采样值以及系统漏电流的采样值。

示例性的，求交流电压瞬时值、交流电流瞬时值时可以首先求出单周期内直流电压、直流电流的平均值，再通过直流对地电压的采样值、直流电压平均值求出交流电压瞬时值，通过系统漏电流值、直流电流平均值求出交流电流瞬时值。

示例性的，计算交流有效值时可以通过交流电压瞬时值、交流电流瞬时值求出瞬时功率，通过交流电压瞬时值求出交流电压瞬时值的有效值，再通过瞬时功率和交流电压瞬时值的有效值求出交流有效值。

示例性的，交流突变量为相邻两周期的交流有效值的差值。

S3.根据直流突变量和交流突变量计算漏电流的突变量。

示例性的，本实施例中，通过步骤S1求出的直流突变量为经过人体等效电阻的直流成分，通过步骤S2求出的交流突变量为经过人体等效电阻的交流成分，因此本步骤求出的漏电流的突变量为经过人体等效电阻的漏电流突变量。

S4.判断漏电流的突变量是否大于设定的阈值，若大于设定的阈值则生成漏电保护指令。

示例性的，漏电保护指令可以为控制逆变器从电网中断开。

光伏系统中，光伏逆变器配置的光伏电池板对地存在寄生电容，当人体触电时，相当于一个等效电阻并联在寄生电容两端，此时系统漏电流包括寄生电容上的容性漏电流和人体等效电阻上的阻性漏电流。光伏系统中，由于光伏逆变器存在共模电压，因此直流对地电压不仅有直流成分，还有共模交流成分，进而当人体触电时，流过人体等效电阻的漏电流不仅有直流量，还包含部分交流量。基于上述内容，若单纯的将系统漏电流作为流经人体等效电阻的漏电流，或者仅把通过人体等效电阻的直流量作为流经人体等效电阻的漏电流，都会造成漏电流检测结果不准确，容易造成漏电流保护失效的问题。

本实施例中的漏电流检测方法，从系统漏电流中分离出经过人体等效电阻的直流成分和交流成分，通过直流成分和交流成分计算出的漏电流贴近经过人体等效电阻的漏电流的真实值，漏电流检测结果准确。

示例性的，本实施例中直流对地电压采用下式表示：

V_{pv_pe}＝Acos(3ωt)+B

式中，A为直流对地电压交流组分的幅值，ω为光伏系统的电网频率，B为直流对地电压的直流组分。

系统漏电流采用下式表示：

IRC＝C₁cos(3ωt)-C₂sin(3ωt)+D

式中，C₁为人体等效电阻上的阻性漏电流的幅值，C₂为寄生电容上的容性漏电流的幅值，D为系统漏电流中的直流组分。

示例性的，通过直流对地电压在单周期内进行定积分可以得到周期内直流对地电压的平均值，过程如下：

由上式可得，由于对地电压交流组分的正交性，因此在单周期内交流组分的定积分为零，即直流对地电压周期内的平均值为直流对地电压的直流组分，即直流电压平均值。

周期内直流对地电压的交流电压瞬时值可通过下式获得：

V_{pv_pe}(AC)＝V_{pv_pe}-V_{pv_pe}(Avg)

同理，通过系统漏电流在单周期内进行定积分可以得到周期内系统漏电流的平均值，过程如下

周期内系统漏电流的交流电流瞬时值可通过下式获得：

IRC(AC)＝IRC-IRC(Avg)

通过直流对地电压的交流电压瞬时值和系统漏电流的交流电流瞬时值可以求得交流瞬时功率，公式如下：

p＝V_{pv_pe}(AC)×IRC(AC)＝AC₁cos²(3ωt)-AC₂cos(3ωt)sin(3ωt)

对交流瞬时功率在单周期内进行定积分可以得到周期内交流瞬时功率的平均值，公式如下：

通过直流对地电压的交流电压瞬时值可以求得交流电压瞬时值的有效值，公式为：

通过交流瞬时功率的平均值与交流电压瞬时值的有效值可以求得通过人体等效电阻的交流电流成分，公式如下：

图2是实施例一中的交流有效值计算方法流程图，参考图2，基于上述推导过程，计算交流有效值具体包括：

S201.根据直流对地电压值计算直流电压平均值，根据直流对地电压值和直流电压平均值计算交流电压瞬时值。

示例性的，在单周期内对直流对地电压进行采样，得到一组直流对地电压值，求得的该组直流对地电压值的平均值即为直流电压平均值，使用直流对地电压值减去直流电压平均值即为当前时刻的交流电压瞬时值。

S202.根据系统漏电流值和直流电流平均值计算交流电流瞬时值。

示例性的，在单周期内对系统漏电流值进行采样，求得的采样序列的平均值即为直流电流平均值，系统漏电流值减去直流电流平均值即为当前时刻的交流电流瞬时值。

S203.根据交流电压瞬时值和交流电流瞬时值计算交流瞬时功率值。

示例性的，周期内各采样时刻的交流电压瞬时值和交流电流瞬时值相乘得到交流瞬时功率值序列。

S204.根据交流瞬时功率值计算交流瞬时功率平均值。

示例性的，本步骤中计算交流瞬时功率值序列的平均值，即为交流瞬时功率平均值。

S205.根据交流电压瞬时值计算交流电压瞬时有效值。

示例性的，在单周期内对交流电压瞬时值进行采样，求得采样值平方和的平均值，再开平方后得到的数值即为交流电压瞬时有效值。

作为一种可实施方案，计算交流电压瞬时值的有效值时也可以直接通过公式获得，公式为：

式中A′为注入到光伏系统中三次谐波的幅值，根据三次谐波的幅值可以直接求得交流电压瞬时值的有效值。

S206.根据交流瞬时功率平均值和交流电压瞬时有效值计算交流有效值。

计算漏电流的突变量时，通过上述步骤计算出相邻两周期的直流电流平均值IRC₁(Avg)、IRC₂(Avg)，交流有效值IRC₁(AC_RMS)、IRC₂(AC_RMS)，再计算通过人体等效电阻漏电流的突变量，采用的公式为：

实施例二

图3是实施例二中的漏电流检测装置结构框图，参考图3，在实施例一的基础上，本实施例提出一种漏电流检测装置，包括计算单元100，计算单元100用于计算通过人体等效电阻的漏电流的突变量。

计算单元100根据采样值计算直流电流平均值，根据直流电流平均值计算直流突变量，其中，直流突变量为通过人体等效电阻的直流突变成分。

计算单元100根据采样值计算交流电压瞬时值、交流电流瞬时值，根据交流电压瞬时值和交流电流瞬时值计算交流有效值，计算单元100根据交流有效值计算交流突变量，其中，交流突变量为通过人体等效电阻的交流突变成分。

计算单元100根据直流突变量和交流突变量计算漏电流的突变量。

漏电流检测装置还包括保护单元200，保护单元200用于判断漏电流的突变量是否大于设定的阈值，若大于设定的阈值则生成漏电保护指令。

具体的，计算漏电流的突变量时采样值包括直流对地电压值和系统漏电流值，计算单元100根据直流对地电压值计算交流电压瞬时值，计算单元100根据系统漏电流值计算直流电流平均值、交流电流瞬时值。

具体的，计算单元100根据直流对地电压值计算直流电压平均值，根据直流对地电压值和直流电压平均值计算交流电压瞬时值。

计算单元100根据系统漏电流值和直流电流平均值计算交流电流瞬时值。

计算单元100根据交流电压瞬时值和交流电流瞬时值计算交流瞬时功率值。

计算单元100根据交流瞬时功率值计算交流瞬时功率平均值。

计算单元100根据交流电压瞬时值计算交流电压瞬时有效值。

计算单元100根据交流瞬时功率平均值和交流电压瞬时有效值计算交流有效值。

本实施例提出一种漏电流检测装置，通过漏电流检测装置将系统漏电流中的容性漏电流分离出去，并计算出经过人体等效电阻的直流成分和交流成分，通过直流成分和交流成分计算出的漏电流贴近经过人体等效电阻的漏电流的真实值，漏电流检测结果准确。

实施例三

图4是实施例三中的光伏系统结构框图，参考图4，本实施例提出一种光伏逆变系统，包括控制器1和光伏逆变器2，控制器1与光伏逆变器2相连接，光伏逆变器2与电网3相连接，光伏逆变器2用于逆变。控制器1配置实施例二所记载的漏电流检测装置。

示例性的，光伏逆变系统中，光伏逆变器2除了用于实现逆变外，还用于采集光伏系统自身的监测值，例如直流对地电压值、系统漏电流值、逆变器电压值、电流值等，控制器1对上述监测值进行采样，进而完成对漏电流突变量的计算。

示例性的，若控制器1中的保护单元判断漏电流的突变量大于设定的阈值，则控制器1控制光伏逆变器2从电网3中断开，进而实现漏电保护。

本实施例中光伏逆变系统的有益效果与实施例一、实施例二中的漏电流检测方法和漏电流检测装置的有益效果相同，在此不再赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种漏电流检测方法，其特征在于，包括：

根据所述直流突变量和交流突变量计算漏电流的突变量，

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采样值包括直流对地电压值和系统漏电流值，

根据所述直流对地电压值计算所述交流电压瞬时值，

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述交流电压瞬时值和交流电流瞬时值计算交流有效值包括：

根据所述交流瞬时功率值计算交流瞬时功率平均值，

根据所述交流电压瞬时值计算交流电压瞬时有效值，

4.一种漏电流检测装置，其特征在于，包括计算单元，所述计算单元用于计算通过人体等效电阻的漏电流的突变量，

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述采样值包括直流对地电压值和系统漏电流值，

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，根据所述交流电压瞬时值和交流电流瞬时值计算交流有效值包括：

所述计算单元根据所述交流瞬时功率值计算交流瞬时功率平均值，

所述计算单元根据所述交流瞬时功率平均值和交流电压瞬时有效值计算所述交流有效值。

7.一种光伏逆变系统，其特征在于，包括控制器和光伏逆变器，所述控制器与所述光伏逆变器相连接，所述光伏逆变器与电网相连接，所述光伏逆变器用于逆变，

所述控制器配置权利要求4-6任一所述的检测装置。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，若检测装置判断漏电流的突变量大于设定的阈值，则控制器控制所述光伏逆变器从所述电网中断开。