CN112782632A - 一种电弧检测装置失效判定方法及电弧检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的电弧检测装置失效判定方法及电弧检测装置，应用于电力电子技术领域，该方法在电弧检测装置上电且自检通过后，获取电流采样信号，然后判断所得电流采样信号是否满足预设自检条件，如果判定检测结果满足预设自检条件，再次进行自检，如果电弧检测装置未通过再次自检，则可以判定电弧检测装置失效，在根据电流采样信号进行初步判断的同时，同步对电流采样信号进行电弧检测。本发明提供的方法，只有两次判断均判定电弧检测装置失效的情况下，才最终判定电弧检测装置失效，并且，对电流采样信号进行电弧检测的操作是同步进行的，不受失效判定过程的影响，可以有效提高电弧检测装置的可靠性，确保光伏发电系统的运行安全。

Description

一种电弧检测装置失效判定方法及电弧检测装置

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种电弧检测装置失效判定方法及电弧检测装置。

背景技术

电弧检测装置可以极大降低光伏发电系统直流侧发生拉弧而引发火灾的风险，广泛应用于光伏发电系统中。为预防电弧检测装置失效所带来的风险，相关标准规定，电弧检测装置需设置自检电路，通过自检电路能够识别装置本身是否失效。

在实际应用中，电弧检测装置一般在上电时进行一次自检，即通过控制器触发一次失效判定，此外，还可以通过手动触发的方式进行不定期的失效判定。参见图1，图1是现有技术中一种电弧检测装置的结构框图。如图所示，电弧检测装置的控制器可以在上电时产生自检指令，自检电路接收到自检指令后输出具有电弧频谱特征的自检信号，并与组串电流采样电路采集到的组串电流信号合并后一起送入放大及滤波电路，经过放大及滤波后，送入控制器进行电弧检测，如果检测结果显示所接收信号中含有电弧，则说明电弧检测装置工作正常，相反的，如果分析结果显示所接收信号中不含有电弧，则说明电弧检测装置已经失效。

这意味着，如果电弧检测装置上电自检之后某些关键元器件突然损坏，电弧检测功能将失效，但光伏发电系统却无法及时获知这一信息，直到电弧检测装置下次上电自检，或者在下一次手动触发失效判定时，才能发现装置已经失效，显然，现有的失效判定方法，难以保证电弧检测装置的可靠性，进而降低光伏发电系统运行的安全性。

发明内容

本发明提供一种电弧检测装置失效判定方法及电弧检测装置，提高电弧检测装置的可靠性，确保光伏发电系统的运行安全。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种电弧检测装置失效判定方法，包括：

在电弧检测装置上电且自检通过后，获取电流采样信号；

判断所述电流采样信号是否满足预设自检条件，并对所述电流采样信号进行电弧检测；

若所述电流采样信号满足所述预设自检条件，再次进行自检；

若所述电弧检测装置再次自检未通过，判定所述电弧检测装置失效。

可选的，所述判断所述电流采样信号是否满足预设自检条件，包括：

若所述电流采样信号未处于预设采样范围内的持续时长大于或等于预设时长阈值，判定所述电流采样信号满足预设自检条件；

若所述电流采样信号处于所述预设采样范围内，或者，所述电流采样信号未处于预设采样范围内的持续时长小于所述预设时长阈值，判定所述电流采样信号不满足所述预设自检条件。

可选的，所述判断所述电流采样信号是否满足预设自检条件，包括：

对所述电流采样信号进行FFT解析，得到解析频谱图；其中，所述解析频谱图中记录有多个交流分量的频率值与交流分量幅值的对应关系；

在所述解析频谱图中，筛选目标频率值并确定所述目标频率值对应的目标交流分量幅值；

若所述目标交流分量幅值处于第一预设幅值范围内，判定所述电流采样信号满足预设自检条件；

若所述目标交流分量幅值未处于所述第一预设幅值范围内，判定所述电流采样信号不满足预设自检条件。

可选的，所述在所述解析频谱图中，筛选目标频率值并确定所述目标频率值对应的目标交流分量幅值，包括：

在所述解析频谱图中，筛选处于电弧特征频率段内的频率值，得到多个目标频率值；

计算各所述目标频率值对应的交流分量幅值的平均值；

确定所述平均值为多个所述目标频率值对应的目标交流分量幅值；

所述若所述目标交流分量幅值处于第一预设幅值范围内，判定所述电流采样信号满足预设自检条件，包括：

若所述目标交流分量幅值小于第一预设自检阈值，判定所述电流采样信号满足预设自检条件；

所述若所述目标交流分量幅值未处于所述第一预设幅值范围内，判定所述电流采样信号不满足预设自检条件，包括：

若所述目标交流分量幅值不小于所述第一预设自检阈值，判定所述电流采样信号不满足所述预设自检条件。

可选的，所述在所述解析频谱图中，筛选目标频率值并确定所述目标频率值对应的目标交流分量幅值，包括：

在所述解析频谱图中，确定逆变器开关频率值为目标频率值，并确定所述目标频率值对应的交流分量幅值为目标交流分量幅值；

所述若所述目标交流分量幅值处于第一预设幅值范围内，判定所述电流采样信号满足预设自检条件，包括：

若所述目标交流分量幅值大于第二预设自检阈值，判定所述交流采样信号满足预设自检条件；

所述若所述目标交流分量幅值未处于所述第一预设幅值范围内，判定所述电流采样信号不满足预设自检条件，包括：

若所述目标交流分量幅值不大于所述第二预设自检阈值，判定所述交流采样信号不满足预设自检条件。

可选的，所述在所述解析频谱图中，筛选目标频率值并确定所述目标频率值对应的目标交流分量幅值，包括：

在所述解析频谱图中，筛选电弧特征频率段内的各频率值和逆变器开关频率值，得到多个目标频率值；

计算所述电弧特征频率段内各频率值对应的交流分量幅值的平均值，得到第一目标交流分量幅值；

确定所述逆变器开关频率值对应的交流分量幅值为第二目标交流分量幅值；

所述若所述目标交流分量幅值处于第一预设幅值范围内，判定所述电流采样信号满足预设自检条件，包括：

若所述第一目标交流分量幅值小于第一预设自检阈值，或者，所述第二目标交流分量幅值大于第二预设自检阈值，判定所述交流采样信号满足预设自检条件；

所述若所述目标交流分量幅值未处于所述第一预设幅值范围内，判定所述电流采样信号不满足预设自检条件，包括：

若所述第一目标交流分量幅值不小于所述第一预设自检阈值，并且，所述第二目标交流分量幅值不大于所述第二预设自检阈值，判定所述交流采样信号不满足预设自检条件。

可选的，在所述对所述电流采样信号进行FFT解析，得到解析频谱图之前，还包括：

判断所述电流采样信号未处于预设采样范围内的持续时长是否小于预设时长阈值；

若所述电流采样信号处于所述预设采样范围内，或者，所述电流采样信号未处于预设采样范围内的持续时长小于所述预设时长阈值，执行所述对所述电流采样信号进行FFT解析，得到解析频谱图步骤；

若所述电流采样信号未处于预设采样范围内的持续时长大于或等于预设时长阈值，判定所述电流采样信号满足预设自检条件。

可选的，所述对所述电流采样信号进行电弧检测，包括：

确定所述电流采样信号中，各电弧特征频率对应的交流分量幅值的平均值；

若所述平均值处于第二预设幅值范围内，判定未发生电弧故障。

可选的，若所述平均值大于所述第二预设幅值范围的上限值，发送表征发生电弧故障的报警信息。

第二方面，本发明提供一种电弧检测装置，包括:自检电路、组串电流采样电路、放大及滤波电路及控制器，其中，

所述自检电路用于在接收到自检指令后，输出具有电弧频谱特征的自检信号；其中，所述自检指令至少来自于所述控制器；

所述组串电流采样电路用于输出电流采样信号；

所述放大及滤波电路用于对接收的所述电流采样信号，或者，所述自检信号和所述电流采样信号进行放大及滤波处理，并将处理后的信号发送至所述控制器；

所述控制器用于执行本发明第一方面任一项所述的电弧检测装置失效判定方法。

本发明提供的电弧检测装置失效判定方法，在电弧检测装置上电且自检通过后，获取电流采样信号，然后判断所得电流采样信号是否满足预设自检条件，即初步判断电弧检测装置是否失效，如果判定检测结果满足预设自检条件，说明经过初步判断，判定电弧检测装置失效，然后进行进一步的确认，即再次进行自检，如果电弧检测装置未通过再次自检，则可以判定电弧检测装置失效，并且，在根据电流采样信号进行初步判断的同时，同步对电流采样信号进行电弧检测。

本发明提供的电弧检测装置失效判定方法，失效判定过程包括基于电流采样信号的初步判断和再次自检的二次确认，只有两次判断均判定电弧检测装置失效的情况下，才最终判定电弧检测装置失效，并且，对电流采样信号进行电弧检测的操作是同步进行的，不受失效判定过程的影响，可以有效减少检测盲区，因此，通过本发明提供的电弧检测装置失效判定方法，可以有效提高电弧检测装置的可靠性，确保光伏发电系统的运行安全。

进一步的，因为只有在电流采样信号的检测结果满足预设自检条件的情况下，才会再次进行自检，可以避免频繁的触发自检操作，有效降低自检操作对电弧检测装置正常检测工作的影响，进一步提高电弧检测装置的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，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，下面描述内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。

图1是现有技术中一种电弧检测装置的结构框图；

图2是本发明实施例提供的第一种电弧检测装置失效判定方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的第二种电弧检测装置失效判定方法的流程图；

图4是本发明实施例提供的第三种电弧检测装置失效判定方法的流程图；

图5是本发明实施例提供的第四种电弧检测装置失效判定方法的流程图；

图6是本发明实施例提供的第五种电弧检测装置失效判定方法的流程图；

图7是本发明实施例提供的第六种电弧检测装置失效判定方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

可选的，参见图2，图2是本发明实施例提供的第一种电弧检测装置失效判定方法的流程图，该方法可应用于电弧检测装置，具体的，应用于电弧检测装置中的控制器，显然，该控制器在某些情况下也可选用网络侧的服务器实现。如图2所示，本发明实施例提供的电弧检测装置失效判定方法的流程，可以包括：

S100、在电弧检测装置上电且自检通过后，获取电流采样信号。

在电弧检测装置完成上电并启动成功后，控制器首先发送一次自检指令，对电弧检测装置进行上电自检操作，如果电弧检测装置上电自检未发现异常，则进一步获取电流采样信号。可选的，如果电弧检测装置在上电自检过程中发现异常，说明电弧检测装置已然出现故障，则直接发送表征电弧检测装置失效的报警信息即可。

可选的，如前所述，电弧检测装置的自检过程大致为：控制器发送自检指令至图1所示的电弧检测装置的自检电路，自检电路在接收到该自检指令之后，输出具有电弧频谱特征的自检信号，并与组串电流采样电路采集到的组串电流信号合并后一起送入放大及滤波电路，经过放大及滤波后，送入控制器进行电弧检测，如果检测结果显示所接收信号中含有电弧，则说明电弧检测装置工作正常，相反的，如果分析结果显示所接收信号中不含有电弧，则说明电弧检测装置已经失效，即可发出相应的报警信息等。

可选的，本发明实施例所提供的电弧检测装置失效判定方法，电流采样信号可以由组串电流采样电路提供，具体的，组串电流采样电路获取的直流电流，可以来源于光伏发电系统中任一光伏组串的输出端，也可以来源于与多个光伏组串相连的逆变器的输入端。当然，其他能够携带电弧特征信息的直流电流采样点也是可选的，在不超出本发明核心思想范围的前提下，同样都属于本发明保护的范围内。

S110a、判断电流采样信号是否满足预设自检条件，若是，执行S120。

获取到电流采样信号后，判断电流采样信号是否满足预设自检条件，如果满足预设自检条件，则执行S120，对电弧检测装置进行再次自检；相应的，如果根据电流采样信号判定不满足预设自检条件，则可以返回执行S100，继续获取电流采样信号。

在本发明实施例中，预设自检条件，通过对电流采样信号是否满足预设自检条件的判断，实现对电弧检测装置的初步判断，如果经过初步判断判定电弧检测装置失效，则会进行进一步的二次确认。

S120、再次进行自检。

在经过S110初步判断，判定电弧检测装置可能存在一个或多个元器件故障，导致电弧检测装置失效的情况下，执行S120，对电弧检测装置再次进行自检，即进行进一步的二次确认。

具体的，控制器再次发出自检指令，自检电路再次根据接收到的自检指令输出具有电弧频谱特征的自检信号，进而按照S100中所阐明的自检过程对电弧检测装置再次进行失效判定，此处不再复述。

S130、判断电弧检测装置是否通过再次自检，若否，执行S140，若是，返回执行S100。

如果电弧电测装置再次自检通过，返回执行S100；相应的，如果电弧检测装置再次自检未通过，执行S140。而是否自检通过的标准，同样可以参考S100中所阐明的自检过程进行，此处不再赘述。

S140、判定电弧检测装置失效。

如果经过S110a的初步判断，以及S120和S130的二次确认，都判定电弧检测装置存在故障，则可以最终判定电弧检测装置失效。

需要说明的是，本发明实施例提供的电弧检测装置失效判定方法，对电弧检测装置的失效判定，不影响正常的电弧检测过程。如图2流程图所示，在执行S110a的同时，同步执行S110b。

S110b、对电流采样信号进行电弧检测。

在获取电流采样信号之后，同步对电流采样信号进行电弧检测，判断是否发生电弧故障。

可选的，本发明实施例提供一种对电流采样信号进行电弧检测的方法。在获取电流采样信号之后，对电流采样信号进行FFT解析，即进行电流采样信号的时域-频域转换，得到解析频谱图，该解析频谱图中记录有多个交流分量的频率值和交流分量幅值信息，并且频率值和交流分量幅值是一一对应的，根据解析频谱图，可以得到对电流采样信号进行FFT解析后得到的任一频率值所对应的交流分量幅值。

然后，在所得解析频谱图中，筛选出处于电弧特征频率内的频率值，一般情况下，电弧特征频率内往往包括多个频率值，每一频率值对应一个交流分量幅值。在本发明实施例中，计算电弧特征频率内各个频率值对应的交流分量幅值的平均值，根据所得平均值判断是否发生电弧故障。

需要说明的是，针对经过FFT分析得到的解析频谱图，还可以采用其他方法对解析频谱图所包含的信息进行处理分析，进而判断是否发生电弧故障，但在不超出本发明核心思想范围的前提下，同样都属于本发明保护的范围内。

S110c、判断是否发生电弧故障，若是，执行S110d，若否，返回执行S100。

如果S11b中求得的平均值处于第二预设幅值范围内，则判定未发生电弧故障。可选的，在本发明实施例中，第二预设幅值范围基于电弧特征频谱设定，具体的，设定第二预设幅值范围的下限值和上限值，当所得平均值处于第二预设幅值范围，即大于或等于第二预设幅值范围的下限值，且小于或等于第二预设幅值范围的上限值时，可判定未发生电弧故障。

需要特别说明的是，在本发明实施例中，当所得各电弧特征频率值对应的交流分量幅值的平均值大于第二预设幅值范围的上限值时，判定发生电弧故障；但当该平均值小于第二预设幅值范围的下限值时，不会判定发生电弧故障，而是判定满足预设自检条件，需要再次进行自检，对于这一过程，具体在后续内容中阐明，此处暂不详述。

如果判定发生电弧故障，继续执行S110d；相反的，如果判定没有发生电弧故障，则返回执行S100。

S110d、发送表征发生电弧故障的报警信息。

如果判定发生电弧故障，则发送表征发生电弧故障的报警信息。

可选的，对于报警信息的具体形式、发送报警信息具体方法，以及报警信息的接收方，都可以按照现有技术中的方式进行，本发明对此不做限定。

综上所述，本发明实施例提供的电弧检测装置失效判定方法，失效判定过程包括基于电流采样信号的初步判断和再次自检的二次确认，只有两次判断均判定电弧检测装置失效的情况下，才最终判定电弧检测装置失效，并且，对电流采样信号进行电弧检测的操作是同步进行的，不受失效判定过程的影响，可以有效减少检测盲区，因此，通过本发明提供的电弧检测装置失效判定方法，可以有效提高电弧检测装置的可靠性，确保光伏发电系统的运行安全。

进一步的，因为只有在电流采样信号的检测结果满足预设自检条件的情况下，才会再次进行自检，可以避免频繁的触发自检操作，有效降低自检操作对电弧检测装置正常检测工作的影响，进一步提高电弧检测装置的可靠性。

需要说明的是，本发明实施例提供的电弧检测装置失效判定方法，可以在电弧检测装置上电工作期间，对电弧检测装置是否失效进行持续性的检测，如图2实施例所示，在S130中，如果判定电弧检测装置自检通过，立即返回执行S100，继续获取电流采样信号，进行下一检测过程。当然，也可采用周期性检测的方式，按照预设检测周期对电弧检测装置进行失效判定。此种方式下，在S130判定电弧检测装置再次自检通过后，不必立即返回执行S100，只有在下一失效判定周期开始时，再执行S100，进而实现周期性的失效判定。

可以想到的是，在图2所示实施例中，获取电流采样信号后，是否需要再次进行自检和电弧检测是同步进行的，如果电弧检测装置此时已然失效，那么此时的电弧检测结果是没有参考意义的，因此，可以将电弧检测的过程与失效判定的过程结合起来，只有在经过初步判定，不满足预设自检条件的情况下，再进行电弧检测，这样就可以避免一次没有参考意义的电弧检测过程，即能加快程序的整体执行过程，还可以在一定程度上降低对于控制器硬件性能的要求。本发明后续提供的实施例中，即采用这种方式处理失效判定与电弧检测的过程。

可选的，参见图3，图3是本发明实施例提供的第二种电弧电测装置失效判定方法的流程图，该流程可以包括：

S200、在电弧检测装置上电且自检通过后，获取电流采样信号。

可选的，S200的可选实现可以参照图2实施例中S100内容执行，此处不再赘述。

S210a、判断电流采样信号是否处于预设采样范围内，若是，执行S210b，若否，执行S220。

组串电流采样电路对光伏组串或上述其他设备的电流进行采集，经放大及滤波电路处理后，送入ADC进行采样，对于任一ADC采样电路而言，都存在对应的预设采样范围，只有采样值处于该预设采样范围时，所得采样值才是可信的，而当采样值超过预设采样范围的上下限值，并且持续时间超过一定时长时，说明ADC采样饱和，电弧检测装置中存在失效的元器件，因此，可以根据ADC采样值和预设采样范围设定预设自检条件。

具体的，如果电流采样信号处于预设采样范围内，则执行S210b；相反的，如果电流采样信号未处于预设采样范围内，则执行S220。

S220、判断电流采样信号未处于预设采样范围的持续时长是否大于或等于预设时长阈值，若是，执行S230，若否，执行S210b。

考虑到电流采样信号的波动性，需要对电流采样信号未处于预设采样范围内的持续时长进行统计，如果该持续时长大于或等于预设时长阈值，说明电流采样信号是稳定的，不是短时间的超过预设采样范围，电弧检测装置确实存在故障的元器件，此种情况下，执行S230，对电弧检测装置再次进行自检，相应的，如果电流采样信号未处于预设采样范围内的持续时长小于预设时长阈值，或者，如前所述，电流采样信号处于预设采样范围内，则执行S210b。

可选的，S230-S250的执行过程，可以参照图2所示实施例中S120-S140的执行过程实现；S210b-S210d的执行过程，同样可以参照图2所示实施例中S110b-S110d的执行过程实现，此处不再赘述。

综上所述，本发明实施例基于电流采样信号设定预设自检条件，在电流采样信号未处于预设采样范围内的持续时长大于或等于预设时长阈值的情况下，对电弧检测装置进行再次自检，进而实现对电弧检测装置的失效判定。

可以想到的是，ADC采样饱和，说明电弧检测装置一定存在故障元器件，但电弧检测装置中存在故障元器件时，ADC采样不一定会出现饱和现象，因此，图3所示实施例存在一定漏检的风险。考虑到电弧检测装置的核心即在于能否有效的检测出电弧故障，而电弧故障的检测主要基于电弧的频谱特征实现，因此，可以在分析过程中引入表征采样电流特性的频谱特征，提高本发明实施例提供的电弧检测装置失效判定方法的可靠性。

可选的，可以对电流采样信号进行FFT解析，得到解析频谱图，如前所述，该解析频谱图中记录有多个交流分量的频率值与交流分量幅值的对应关系，因此，可在在解析频谱图中，筛选目标频率值并确定目标频率值对应的目标交流分量幅值，基于交流分量幅值设定预设自检条件。具体的，设定第一预设幅值范围，如果目标交流分量幅值处于第一预设幅值范围内，则判定电流采样信号满足预设自检条件；相应的，如果目标交流分量幅值未处于所述第一预设幅值范围内，判定电流采样信号不满足预设自检条件。而对于第一预设幅值范围的设定，则需要根据具体选定的目标频率值，以及实际判定经验进行设定。

具体的，能够用于判断电弧检测装置是否失效的频谱值，至少包括电弧特征频率段内的各电弧特征频率值，同时，由于在逆变器运行时，光伏组串的电流信号中含有逆变器开关频率所对应的谐波，并且逆变器开关频率所对应的交流电流分量幅值要比其他谐波频率处的交流分量幅值大很多，因此，还可以根据逆变器开关频率所对应的频谱特征设定预设自检条件。本发明实施例基于前述内容提供多种电弧检测装置失效判定方法。

可选的，参见图4，图4是本发明实施例提供的第三种电弧检测装置失效判定方法的流程图，该流程可以包括：

S300、在电弧检测装置上电且自检通过后，获取电流采样信号。

可选的，S300的可选实现可以参照图2实施例中S100内容执行，此处不再赘述。

S310、对电流采样信号进行FFT解析，得到解析频谱图。

可选的，S310的可选实现可以参照图2实施例中S110b中的相关内容执行，此处不再赘述。

S320、在解析频谱图中，筛选处于电弧特征频率段内的频率值，得到多个目标频率值。

在本发明实施例中，将电弧特征频率段内所包含的各个频率值作为判定基础，因此，筛选电弧特征频率段内的各个频率值为目标频率值。

S330、计算各目标频率值对应的交流分量幅值的平均值。

由于电弧特征频率段内包括多个电弧特征频率值，相应的，可以得到各个频率值对应的交流电流分量的幅值，本发明实施例采用平均值的方式对各目标频谱图对应的交流分量幅值进行处理，即将各目标频率值对应的交流分量幅值求和，所得之和与电弧特征频率段内包含的目标频率值总数量相除，所得结果即为各目标频率值对应的交流分量幅值的平均值。

S340、确定平均值为多个目标频率值对应的目标交流分量幅值。

求得全部目标频率值对应的交流分量幅值的平均值之后，将所得平均值作为多个目标频率值对应的目标交流分量幅值。

S350a、判断目标交流分量幅值是否小于第一预设自检阈值，若是，执行S360，若否，执行S350b。

在本发明实施例中第一预设范围基于第一预设自检阈值设定，当目标交流分量幅值小于第一预设自检阈值时，判定电流采样信号满足预设自检条件；相应的，当目标交流分量幅值不小于第一预设自检阈值时，则判定电流采样信号不满足预设自检条件。

可选的，第一预设自检阈值，还可以作为前述第二预设幅值范围的下限值，此种情况下，当所得平均值大于第二预设幅值范围的上限值时，判定发生电弧故障，当所得平均值小于第一预设自检阈值时，判定电流采样信号满足预设自检条件，对电弧检测装置再次进行自检，当所得平均值处于第二预设幅值范围内时，则判定没有发生电弧故障。

可选的，S360-S380的执行过程，可以参照图2所示实施例中S120-S140的执行过程实现；S350b-S350d的执行过程，同样可以参照图2所示实施例中S110b-S110d的执行过程实现，此处不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供的电弧检测装置失效判定方法，是基于电流采信号的FFT分析结果，特别是基于电弧特征频谱分析实现的，同样可以实现提高电弧检测装置的可靠性，确保光伏发电系统的运行安全的目的。

可选的，参见图5，图5是本发明实施例提供的第四种电弧检测装置失效判定方法的流程图，该流程可以包括：

S400、在电弧检测装置上电且自检通过后，获取电流采样信号。

可选的，S400的可选实现可以参照图2实施例中S100内容执行，此处不再赘述。

S410、对电流采样信号进行FFT解析，得到解析频谱图。

可选的，S410的可选实现可以参照图2实施例中S110b中的相关内容执行，此处不再赘述。

S420、在解析频谱图中，确定逆变器开关频率值为目标频率值。

如前所述，由于在逆变器运行时，光伏组串的电流信号中含有逆变器开关频率所对应的谐波，该谐波电流在发生电弧故障和未发生电弧故障时，会呈现出不同的频谱特征，因此，可以将逆变器开关频率的频率值作为本发明实施例中的目标频率值。

S430、确定目标频率值对应的交流分量幅值为目标交流分量幅值。

在得到目标频率值，即逆变器开关频率值之后，根据解析频谱图记载的信息，可以直接读取得到逆变器开关频率值对应的交流电流分量的幅值信息，即目标交流分量幅值。

S440a、判断目标交流分量幅值是否大于第二预设自检阈值，若是，执行S450，若否，执行S440b。

可选的，逆变器开关频率所对应的交流电流分量幅值要比其他谐波频率处的交流分量幅值大很多，因此，根据逆变器开关频率的交流电流分量幅值进行初步判断时，所设置的第二预设自检阈值的取值较大，往往要大于前述第二预设幅值范围的上限值。

如果目标交流分量幅值大于第二预设自检阈值，判定交流采样信号满足预设自检条件，执行S450，对电弧检测装置再次进行自检；如果目标交流分量幅值不大于第二预设自检阈值，判定交流采样信号不满足预设自检条件，执行S44b。

可选的，S450-S470的执行过程，可以参照图2所示实施例中S120-S140的执行过程实现；S440b-S440d的执行过程，同样可以参照图2所示实施例中S110b-S110d的执行过程实现，此处不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供的电弧检测装置失效判定方法，是基于电流采信号的FFT分析结果，特别是基于逆变器开关频率的频谱分析实现的，同样可以实现提高电弧检测装置的可靠性，确保光伏发电系统的运行安全的目的。

结合图4所示实施例和图5所示实施例可以看出，二者都是基于FFT分析结果进行的，因此，可以将这两个实施例进行结合，进而提高实效判定的准确性。可选的，参见图6，图6是本发明实施例提供的第五种电弧检测装置失效判定方法的流程图，该流程可以包括：

S500、在电弧检测装置上电且自检通过后，获取电流采样信号。

可选的，S500的可选实现可以参照图2实施例中S100内容执行，此处不再赘述。

S510、对电流采样信号进行FFT解析，得到解析频谱图。

可选的，S510的可选实现可以参照图2实施例中S110b中的相关内容执行，此处不再赘述。

S520、在解析频谱图中，筛选电弧特征频率段内的各频率值和逆变器开关频率值，得到多个目标频率值。

在本实施例中，同时筛选所得多个频谱图中，包含有电弧特征频率段内各频率对应的频谱图和逆变器开关频率对应的频谱图，并将筛选得到的频谱图作为目标频谱图。

S530、计算电弧特征频率段内各频率值对应的交流分量幅值的平均值，得到第一目标交流分量幅值。

可选的，S530的可选实现可以参照图4实施例中S330中的相关内容执行，此处不再赘述。

S540、确定逆变器开关频率值对应的交流分量幅值为第二目标交流分量幅值。

需要说明的是，本发明实施例中将电弧特征频率段内各频率值对应的交流分量幅值的平均值称为第一目标交流分量幅值，将逆变器开关频率对应的交流分量幅值称为第二目标交流分量幅值，仅仅是为了便于表述，二者所表征含义与前述实施例中的含义是相同的。

S550、判断第一目标交流分量幅值是否小于第一预设自检阈值，若是，执行S570，若否，执行S560a。

可选的，本发明实施例中述及的第一预设自检阈值的设置和选取，可以参照图4所示实施例进行，此处不再赘述。

S560a、判断第二目标交流分量幅值是否大于第二预设自检阈值，若是，执行S570，若否，执行S550b。

在判定第一目标交流分量幅值不小于第一预设自检阈值的情况下，进一步判断第二目标交流分量幅值是否大于第二预设自检阈值，如果第二目标交流分量幅值不大于第二预设自检阈值，则执行S560b，对电流采样信号进行电弧检测。

可选的，本发明实施例中述及的第二预设自检阈值的设置和选取，可以参照图5所示实施例进行，此处不再赘述。

结合图6所示内容，在第一目标交流分量幅值小于第一预设自检阈值，或者，第二目标交流分量幅值大于第二预设自检阈值的情况下，都会对电弧检测装置再次进行自检，以验证电弧检测装置是否失效。

可选的，S570-S590的执行过程，可以参照图2所示实施例中S120-S140的执行过程实现；S560b-S560d的执行过程，同样可以参照图2所示实施例中S110b-S110d的执行过程实现，此处不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供的电弧检测装置失效判定方法，将基于电弧特征频谱的判定方法和基于逆变器开关频率频谱的判定方法相结合，只要二者之一满足预设自检条件，即对电弧检测装置再次进行自检，可以实现提高电弧检测装置的可靠性，确保光伏发电系统的运行安全。

可选的，在图6所示实施例以外，还可以对上述实施例提供的多种判定方法进行组合，进而得到不同的失效判定方法。比如，可以将图3所示实施例和图4所示实施例进行组合，也可以将图3所示实施例和图5所示实施例进行组合，还可以将图3所示实施例和图6所示实施例进行组合。本发明不再对各种组合方式进行展开，仅以图3所示实施例和图6所示实施例进行组合的情况，进行说明。

可选的，参见图7，图7是本发明实施例提供的第六种电弧检测装置失效判定方法的流程图。在本实施例中，将图3、图4、图5(图4和图5所示实施例组合即得到图6所示实施例)所示的三种实施例进行组合，该流程可以包括：

S600、在电弧检测装置上电且自检通过后，获取电流采样信号。

可选的，S600的可选实现可以参照图2实施例中S100内容执行，此处不再赘述。

S610、判断电流采样信号是否处于预设采样范围内，若否，执行S620。

可选的，S610的可选实现可以参照图3实施例中S210a内容执行，此处不再赘述。

如果电流采样信号处于预设采样范围内，则继续进行后续基于频谱特征的分析过程，执行S630。

S620、判断电流采样信号未处于预设采样范围内的持续时长是否大于或等于预设时长阈值，若是，执行S690，如否，执行S630。

可选的，S620的可选实现可以参照图3实施例中S220内容执行，此处不再赘述。

S630、对电流采样信号进行FFT解析，得到解析频谱图。

可选的，S630的可选实现可以参照图2实施例中S110b中的相关内容执行，此处不再赘述。

S640、在解析频谱图中，筛选电弧特征频率段内的各频率值和逆变器开关频率值，得到多个目标频率值。

在本实施例中，同时筛选所得多个目标频率值之中，包含有电弧特征频率段内的各频率值和逆变器开关频率值。

S650、计算电弧特征频率段内各频率值对应的交流分量幅值的平均值，得到第一目标交流分量幅值。

可选的，S650的可选实现可以参照图4实施例中S330中的相关内容执行，此处不再赘述。

S660、确定逆变器开关频率值对应的交流分量幅值为第二目标交流分量幅值。

可选的，S660的可选实现可以参照图5实施例中S430中的相关内容执行，此处不再赘述。

S670、判断第一目标交流分量幅值是否小于第一预设自检阈值，若是，执行S690，若否，执行S680a。

可选的，本发明实施例中述及的第一预设自检阈值的设置和选取，可以参照图4所示实施例进行，此处不再赘述。

S680a、判断第二目标交流分量幅值是否大于第二预设自检阈值，若是，执行S690，若否，执行S680b。

可选的，S680a的可选实现可以参照图5实施例中S440a中的相关内容执行，此处不再赘述。

可选的，本发明实施例中述及的第二预设自检阈值的设置和选取，可以参照图5所示实施例进行，此处不再赘述。

可选的，S690-S710的执行过程，可以参照图2所示实施例中S120-S140的执行过程实现；S680b-S680d的执行过程，同样可以参照图2所示实施例中S110b-S110d的执行过程实现，此处不再赘述。

结合图7所示内容，在第一目标交流分量幅值小于第一预设自检阈值，或者，第二目标交流分量幅值大于第二预设自检阈值，又或者，电流采样信号未处于预设采样范围内的持续时长大于或等于预设时长阈值的情况下，都会对电弧检测装置再次进行自检，以验证电弧检测装置是否失效。

需要说明的是，本发明提供的多个实施例中，电弧检测过程和基于采样电流频谱特征进行的失效判定过程，都是基于FFT分析实现的，因此，在对电流采样信号进行FFT分析，得到解析频谱图之后，可以将电弧检测过程和基于采样电流频谱特征进行的失效判定过程的执行顺序进行调整，比如，可以先进行电弧检测，在确定没有发生电弧故障的前提下，再进行失效判定过程。显然，调整各步骤执行顺序后所得的方法，同样属于本发明保护的范围。

可选的，本发明实施例还提供一种电弧检测装置，该电弧检测装置包括：自检电路、组串电流采样电路、放大及滤波电路及控制器，其中，

所述自检电路用于在接收到自检指令后，输出具有电弧频谱特征的自检信号；其中，所述自检指令至少来自于所述控制器；

所述组串电流采样电路用于输出电流采样信号；

所述放大及滤波电路用于对接收的所述电流采样信号，或者，所述自检信号和所述电流采样信号进行放大及滤波处理，并将处理后的信号发送至所述控制器；

所述控制器用于执行上述任一项实施例提供的电弧检测装置失效判定方法。

本发明中各个实施例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部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种电弧检测装置失效判定方法，其特征在于，包括：

在电弧检测装置上电且自检通过后，获取电流采样信号；

判断所述电流采样信号是否满足预设自检条件，并对所述电流采样信号进行电弧检测；

若所述电流采样信号满足所述预设自检条件，再次进行自检；

若所述电弧检测装置再次自检未通过，判定所述电弧检测装置失效。

2.根据权利要求1所述的电弧检测装置失效判定方法，其特征在于，所述判断所述电流采样信号是否满足预设自检条件，包括：

若所述电流采样信号未处于预设采样范围内的持续时长大于或等于预设时长阈值，判定所述电流采样信号满足预设自检条件；

若所述电流采样信号处于所述预设采样范围内，或者，所述电流采样信号未处于预设采样范围内的持续时长小于所述预设时长阈值，判定所述电流采样信号不满足所述预设自检条件。

3.根据权利要求1所述的电弧检测装置失效判定方法，其特征在于，所述判断所述电流采样信号是否满足预设自检条件，包括：

对所述电流采样信号进行FFT解析，得到解析频谱图；其中，所述解析频谱图中记录有多个交流分量的频率值与交流分量幅值的对应关系；

在所述解析频谱图中，筛选目标频率值并确定所述目标频率值对应的目标交流分量幅值；

若所述目标交流分量幅值处于第一预设幅值范围内，判定所述电流采样信号满足预设自检条件；

若所述目标交流分量幅值未处于所述第一预设幅值范围内，判定所述电流采样信号不满足预设自检条件。

4.根据权利要求3所述的电弧检测装置失效判定方法，其特征在于，所述在所述解析频谱图中，筛选目标频率值并确定所述目标频率值对应的目标交流分量幅值，包括：

在所述解析频谱图中，筛选处于电弧特征频率段内的频率值，得到多个目标频率值；

计算各所述目标频率值对应的交流分量幅值的平均值；

确定所述平均值为多个所述目标频率值对应的目标交流分量幅值；

所述若所述目标交流分量幅值处于第一预设幅值范围内，判定所述电流采样信号满足预设自检条件，包括：

若所述目标交流分量幅值小于第一预设自检阈值，判定所述电流采样信号满足预设自检条件；

所述若所述目标交流分量幅值未处于所述第一预设幅值范围内，判定所述电流采样信号不满足预设自检条件，包括：

若所述目标交流分量幅值不小于所述第一预设自检阈值，判定所述电流采样信号不满足所述预设自检条件。

5.根据权利要求3所述的电弧检测装置失效判定方法，其特征在于，所述在所述解析频谱图中，筛选目标频率值并确定所述目标频率值对应的目标交流分量幅值，包括：

在所述解析频谱图中，确定逆变器开关频率值为目标频率值，并确定所述目标频率值对应的交流分量幅值为目标交流分量幅值；

所述若所述目标交流分量幅值处于第一预设幅值范围内，判定所述电流采样信号满足预设自检条件，包括：

若所述目标交流分量幅值大于第二预设自检阈值，判定所述交流采样信号满足预设自检条件；

所述若所述目标交流分量幅值未处于所述第一预设幅值范围内，判定所述电流采样信号不满足预设自检条件，包括：

若所述目标交流分量幅值不大于所述第二预设自检阈值，判定所述交流采样信号不满足预设自检条件。

6.根据权利要求3所述的电弧检测装置失效判定方法，其特征在于，所述在所述解析频谱图中，筛选目标频率值并确定所述目标频率值对应的目标交流分量幅值，包括：

在所述解析频谱图中，筛选电弧特征频率段内的各频率值和逆变器开关频率值，得到多个目标频率值；

计算所述电弧特征频率段内各频率值对应的交流分量幅值的平均值，得到第一目标交流分量幅值；

确定所述逆变器开关频率值对应的交流分量幅值为第二目标交流分量幅值；

所述若所述目标交流分量幅值处于第一预设幅值范围内，判定所述电流采样信号满足预设自检条件，包括：

若所述第一目标交流分量幅值小于第一预设自检阈值，或者，所述第二目标交流分量幅值大于第二预设自检阈值，判定所述交流采样信号满足预设自检条件；

所述若所述目标交流分量幅值未处于所述第一预设幅值范围内，判定所述电流采样信号不满足预设自检条件，包括：

若所述第一目标交流分量幅值不小于所述第一预设自检阈值，并且，所述第二目标交流分量幅值不大于所述第二预设自检阈值，判定所述交流采样信号不满足预设自检条件。

7.根据权利要求4、5、6任一所述的电弧检测装置失效判定方法，其特征在于，在所述对所述电流采样信号进行FFT解析，得到解析频谱图之前，还包括：

判断所述电流采样信号未处于预设采样范围内的持续时长是否小于预设时长阈值；

若所述电流采样信号处于所述预设采样范围内，或者，所述电流采样信号未处于预设采样范围内的持续时长小于所述预设时长阈值，执行所述对所述电流采样信号进行FFT解析，得到解析频谱图步骤；

若所述电流采样信号未处于预设采样范围内的持续时长大于或等于预设时长阈值，判定所述电流采样信号满足预设自检条件。

8.根据权利要求1-6任一项所述的电弧检测装置失效判定方法，其特征在于，所述对所述电流采样信号进行电弧检测，包括：

确定所述电流采样信号中，各电弧特征频率对应的交流分量幅值的平均值；

若所述平均值处于第二预设幅值范围内，判定未发生电弧故障。

9.根据权利要求8所述的电弧检测装置失效判定方法，其特征在于，若所述平均值大于所述第二预设幅值范围的上限值，发送表征发生电弧故障的报警信息。

10.一种电弧检测装置，其特征在于，包括:自检电路、组串电流采样电路、放大及滤波电路及控制器，其中，

所述自检电路用于在接收到自检指令后，输出具有电弧频谱特征的自检信号；其中，所述自检指令至少来自于所述控制器；

所述组串电流采样电路用于输出电流采样信号；

所述放大及滤波电路用于对接收的所述电流采样信号，或者，所述自检信号和所述电流采样信号进行放大及滤波处理，并将处理后的信号发送至所述控制器；

所述控制器用于执行权利要求1-9任一项所述的电弧检测装置失效判定方法。

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