CN113608145A - 多路光伏组件接地故障检测装置及检测方法 - Google Patents

多路光伏组件接地故障检测装置及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光伏故障检测技术领域，提供了一种多路光伏组件接地故障检测装置及检测方法，上述装置包括：至少两个接地故障检测单元；接地故障检测单元包括：互锁开关、限流电阻及接地开关限流电阻及接地开关串联连接在接地端和接地故障检测单元的检测端之间；接地故障检测单元的检测端用于与其对应的光伏组件的负极连接；互锁开关的第一端与接地开关的控制端连接，互锁开关的第二端与接地端连接；其中，各个接地故障检测单元中的互锁开关之间设置硬件互锁，各个互锁开关中，当有一个互锁开关断开时，其他互锁开关均闭合。本发明在每个接地故障检测单元的控制端处设置一个互锁开关，仅允许一个接地故障检测单元工作，提高了接地故障检测的准确性。

Description

多路光伏组件接地故障检测装置及检测方法
技术领域
本发明属于光伏故障检测技术领域，尤其涉及一种多路光伏组件接地故障检测装置及检测方法。
背景技术
光伏发电因其清洁无污染等优点在电力领域得到了广泛应用。光伏系统由于老化、热应力等原因，会导致光伏组件、接线盒、电缆、设备互联线等绝缘损坏，致使载流体对地形成一个可供电流通过的路径，发生接地故障。接地故障可能会产生电弧，存在极大的安全隐患。
现有技术中，对于多路光伏组件，通常针对每一路光伏组件分别设置独立的接地故障检测电路，并分别由独立的控制模块进行控制。由于各个控制模块之间没有通讯，各路故障检测电路可能同时工作，互相之间会引起接地电阻的变化，相互影响，导致测试结果不准确。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种多路光伏组件接地故障检测装置及检测方法，以解决现有技术中多路故障检测装置测试结果不准确的问题。
本发明实施例第一方面提供了一种多路光伏组件接地故障检测装置，包括：至少两个接地故障检测单元；
接地故障检测单元包括：互锁开关、限流电阻及接地开关
限流电阻及接地开关串联连接在接地端和接地故障检测单元的检测端之间；其中，接地故障检测单元的检测端用于与其对应的光伏组件的负极连接；
互锁开关的第一端与接地开关的控制端连接，互锁开关的第二端与接地端连接；
其中，各个接地故障检测单元中的互锁开关之间设置硬件互锁，各个互锁开关中，当有一个互锁开关断开时，其他互锁开关均闭合。
本发明实施例第二方面提供了一种多路光伏组件接地故障检测方法，应用于如本发明实施例第一方面提供的多路光伏组件接地故障检测装置，上述方法包括：
S101：按照预设时间间隔向互锁开关发送第一控制指令；其中，第一控制指令用于指示互锁开关断开第一预设时长；第一预设时长小于预设时间间隔；
S102：控制接地开关在互锁开关断开时闭合。
本发明实施例第三方面提供了一种光伏组件检测控制设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如本发明实施例第二方面提供的多路光伏组件接地故障检测方法的步骤。
本发明实施例第四方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例第二方面提供的多路光伏组件接地故障检测方法的步骤。
本发明实施例第五方面提供了一种多路光伏组件接地检测系统，包括本发明实施例第一方面提供的多路光伏组件接地故障检测装置及至少两个本发明实施例第三方面提供的光伏组件检测控制设备；
多路光伏组件接地故障检测装置中的接地故障检测单元与光伏组件检测控制设备一一对应连接。
本发明实施例提供了一种多路光伏组件接地故障检测装置及检测方法，上述装置包括：至少两个接地故障检测单元；接地故障检测单元包括：互锁开关、限流电阻及接地开关限流电阻及接地开关串联连接在接地端和接地故障检测单元的检测端之间；其中，接地故障检测单元的检测端用于与其对应的光伏组件的负极连接；互锁开关的第一端与接地开关的控制端连接，互锁开关的第二端与接地端连接；其中，各个接地故障检测单元中的互锁开关之间设置硬件互锁，各个互锁开关中，当有一个互锁开关断开时，其他互锁开关均闭合。本发明实施例中每个接地故障检测单元的控制端设置一个互锁开关，各个互锁开关之间硬件互锁，仅允许一个互锁开关断开，对应的接地开关受控；其他互锁开关闭合，对应的接地开关不受控。由此，同一时间有且仅有一个接地开关闭合进行接地故障检测，各路接地故障检测单元之间互不影响，检测结果更加准确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，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多路光伏组件接地故障检测装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的第一继电器的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的对于第2个互锁开关的互锁结构的示意图；
图4是本发明实施例提供的对于第1个互锁开关的互锁结构的示意图；
图5是图3及图4对应的多路光伏组件接地故障检测装置的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种多路光伏组件接地故障检测方法的实现流程示意图；
图7是本发明实施例提供的光伏组件检测控制设备的示意图；
图8是本发明实施例提供的多路光伏组件接地检测系统的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
参考图1，本发明实施例提供了一种多路光伏组件接地故障检测装置，包括：至少两个接地故障检测单元11；
接地故障检测单元11包括：互锁开关K2、限流电阻R1及接地开关K1
限流电阻R1及接地开关K1串联连接在接地端和接地故障检测单元的检测端之间；其中，接地故障检测单元的检测端((PV1-，PV2-，…，PVn-)用于与其对应的光伏组件的负极连接；
互锁开关K2的第一端与接地开关K1的控制端连接，互锁开关K2的第二端与接地端连接；
其中，各个接地故障检测单元11中的互锁开关K2之间设置硬件互锁，各个互锁开关K2中，当有一个互锁开关K2断开时，其他互锁开关K2均闭合。
参考图1，本发明实施例中各个接地开关K1的控制端均连接一个互锁开关K2，各个互锁开关K2之间设置硬件互锁结构，每次仅允许一个互锁开关K2断开，对应的接地开关K1可控，当该接地开关K1接收到高电平控制信号时闭合，启动接地故障检测；其他互锁开关K2均闭合，从而使得对应的接地开关K1的控制端均接地，该接地开关K1的控制端的电平被拉低，保持断开，不受控。确保同一时间内，有且仅有一个接地开关K1闭合进行接地故障检测，各路接地故障检测单元11之间互不影响，检测结果更加准确。
一些实施例中，各个互锁开关还包括控制端；各个互锁开关均可以包括：第一继电器；
针对每个互锁开关，除该互锁开关外的其他各个互锁开关对应的第一继电器的第一常闭触头串联连接在，该互锁开关的控制端与该互锁开关对应的第一继电器的线圈的第一端之间；该互锁开关对应的第一继电器的线圈的第二端与接地端连接；该互锁开关对应的第一继电器的第二常闭触头的两端分别与该互锁开关的第一端及该互锁开关的第二端连接。
参考图2，本发明实施例中，第m个第一继电器包括两个常闭触头(第一常闭触头K2m1和第二常闭触头K2m2)及线圈(KM2m)。当第m个第一继电器的线圈不得电时，两个常闭触头(K2m1和K2m2)均闭合；当第m个第一继电器的线圈得电时，两个常闭触头(K2m1和K2m2)均断开。
本发明实施例中，例如，参考图3及图5，对于第2个互锁开关，除第2个互锁开关外的其他互锁开关的第一常闭触头(K211，K231，…，K2n1)串联连接在第2个互锁开关的控制端和第2个互锁开关对应的第一继电器的线圈(KM22)的第一端之间。若除第2个互锁开关外的其他互锁开关的第一常闭触头(K211，K231，…，K2n1)中有一个断开，则第2个互锁开关对应的第一继电器的线圈(KM22)不能得电，也即第2个互锁开关对应的第一继电器的第二常闭触头(K222)不能断开。又例如，参考图4，若除第1个互锁开关外的其他互锁开关的第一常闭触头(K221，K231，…，K2n1)中有一个断开，则第1个互锁开关对应的第一继电器的线圈(KM21)不能得电，也即第1个互锁开关对应的第一继电器的第二常闭触头(K212)不能断开。由以上可知，本发明实施例提供的互锁结构确保了各个互锁开关在同一时间，有且仅有一个互锁开关断开。
一些实施例中，接地开关可以为NMOS管。
当接地开关的控制端接收到高电平信号时，NOMS管导通；当接地开关的控制端接收到低电平信号时，NMOS管断开。
具体的，接地开关还可以为继电器、接触器或其他电子开关管，可根据实际应用需求选择。
一些实施例中，上述装置还可以包括：电压采样单元；
电压采样单元用于获取各个接地故障检测单元的检测端的电压。
本发明实施例中，电压采样单元获取各个接地故障检测单元的检测端的电压，根据各个接地故障检测单元的检测端的电压确定各个光伏组件是否存在接地故障。例如，当某个接地故障检测单元的检测端的电压大于预设阈值时，则确定该路光伏组件接地故障。
参考图6，本发明实施例还提供了一种多路光伏组件接地故障检测方法，用于控制上述实施例提供的多路光伏组件接地故障检测装置中的接地故障检测单元，上述方法包括：
S101：按照预设时间间隔向互锁开关发送第一控制指令；其中，第一控制指令用于指示互锁开关断开第一预设时长；第一预设时长小于预设时间间隔；
S102：控制接地开关在互锁开关断开时闭合。
本发明实施例中，各个接地故障检测单元独立控制，按照预设时间间隔重复发送第一控制指令。但由于各个互锁开关之间设置硬件互锁，并非每次向互锁开关发送第一控制指令，互锁开关都能断开。只有当互锁开关真的断开时才能控制接地开关闭合，进行接地故障检测。其中，第一预设时长及预设时间间隔可根据实际应用需求设定。
一些实施例中，S102可以包括：
S1021：在向互锁开关发送第一控制指令之前，或在向互锁开关发送第一控制指令的同一时刻，向接地开关发送第二控制指令；第二控制指令用于指示接地开关闭合。
本发明实施例中，可在第一控制指令发出前，或同时控制接地开关闭合，确保互锁开关断开时，可以控制接地开关闭合。当互锁开关闭合时，第二控制指令不起作用。仅当互锁开关断开时，第二控制指令可以控制接地开关闭合。
一些实施例中，上述方法还可以包括：
S103：实时获取接地开关的开关状态；
S104：当检测到接地开关的开关状态为闭合时，延时第二预设时长后停止执行S101至S102。
本发明实施例中，由于接地故障检测短时间内无需重复检测，因此当检测到接地开关闭合后，开始进行接地故障检测，当一次接地故障检测完成后退出方法执行，检测结束。其中，第二预设时长应当大于接地故障检测的时间，确保接地故障检测可以完成。
一些实施例中，上述方法还可以包括：
S105：按照预设周期，重复执行S101至S104。
接地故障检测每天或每两天检测一次即可。例如，预设周期可以为一天，也即每天进行一次接地故障检测，一次接地故障检测完成后退出方法执行。各个接地故障检测单元独立运行，互不影响，由于硬件互锁的存在，每次只能有一路进行检测，不会对彼此造成影响。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
本发明实施例还提供了一种光伏组件接地故障检测控制装置，包括：
第一开关控制模块21，用于按照预设时间间隔向互锁开关发送第一控制指令；其中，第一控制指令用于指示互锁开关断开第一预设时长；第一预设时长小于预设时间间隔；
第二开关控制模块22，用于控制接地开关在互锁开关断开时闭合。
一些实施例中，第二开关控制模块22可以包括：
同步闭合单元221，用于在向互锁开关发送第一控制指令之前，或在向互锁开关发送第一控制指令的同一时刻，向接地开关发送第二控制指令；第二控制指令用于指示接地开关闭合。
一些实施例中，上述装置还可以包括：
开关状态获取模块23，用于实时获取接地开关的开关状态；
退出模块24，用于当检测到接地开关的开关状态为闭合时，延时第二预设时长后停止执行按照预设时间间隔向互锁开关发送第一控制指令，至控制接地开关在互锁开关断开时闭合的步骤。
一些实施例中，上述装置还可以包括：
重复检测模块25，用于按照预设周期，重复执行按照预设时间间隔向互锁开关发送第一控制指令，至当检测到接地开关的开关状态为闭合时，延时第二预设时长后停止执行按照预设时间间隔向互锁开关发送第一控制指令，至控制接地开关在互锁开关断开时闭合的步骤的步骤。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将光伏组件检测控制设备的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
图7是本发明一实施例提供的光伏组件检测控制设备的示意框图。如图7所示，该实施例的光伏组件检测控制设备4包括：一个或多个处理器40、存储器41以及存储在存储器41中并可在处理器40上运行的计算机程序42。处理器40执行计算机程序42时实现上述各个多路光伏组件接地故障检测方法实施例中的步骤，例如图6所示的步骤S101至S102。或者，处理器40执行计算机程序42时实现上述光伏组件接地故障检测控制装置实施例中各模块/单元的功能。
示例性地，计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器41中，并由处理器40执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序42在光伏组件检测控制设备4中的执行过程。例如，计算机程序42可以被分割成第一开关控制模块21及第二开关控制模块22。
第一开关控制模块21，用于按照预设时间间隔向互锁开关发送第一控制指令；其中，第一控制指令用于指示互锁开关断开第一预设时长；第一预设时长小于预设时间间隔；
第二开关控制模块22，用于控制接地开关在互锁开关断开时闭合。
其它模块或者单元在此不再赘述。
光伏组件检测控制设备4包括但不仅限于处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图7仅仅是光伏组件检测控制设备的一个示例，并不构成对光伏组件检测控制设备4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如光伏组件检测控制设备4还可以包括输入设备、输出设备、网络接入设备、总线等。
处理器40可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器41可以是光伏组件检测控制设备的内部存储单元，例如光伏组件检测控制设备的硬盘或内存。存储器41也可以是光伏组件检测控制设备的外部存储设备，例如光伏组件检测控制设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器41还可以既包括光伏组件检测控制设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器41用于存储计算机程序42以及光伏组件检测控制设备所需的其他程序和数据。存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的光伏组件检测控制设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的光伏组件检测控制设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，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，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，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讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元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单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
参考图8，本发明实施例还提供了一种多路光伏组件接地检测系统，包括上述实施例提供的多路光伏组件接地故障检测装置及至少两个上述实施例提供的光伏组件检测控制设备4；
多路光伏组件接地故障检测装置中的接地故障检测单元11与光伏组件检测控制设备4一一对应连接。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多路光伏组件接地故障检测装置，其特征在于，包括：至少两个接地故障检测单元；
所述接地故障检测单元包括：互锁开关、限流电阻及接地开关
所述限流电阻及所述接地开关串联连接在接地端和所述接地故障检测单元的检测端之间；其中，所述接地故障检测单元的检测端用于与其对应的光伏组件的负极连接；
所述互锁开关的第一端与所述接地开关的控制端连接，所述互锁开关的第二端与所述接地端连接；
其中，各个接地故障检测单元中的互锁开关之间设置硬件互锁，各个互锁开关中，当有一个互锁开关断开时，其他互锁开关均闭合。
2.如权利要求1所述的多路光伏组件接地故障检测装置，其特征在于，各个互锁开关还包括控制端；各个互锁开关均包括：第一继电器；
针对每个互锁开关，除该互锁开关外的其他各个互锁开关对应的第一继电器的第一常闭触头串联连接在，该互锁开关的控制端与该互锁开关对应的第一继电器的线圈的第一端之间；该互锁开关对应的第一继电器的线圈的第二端与所述接地端连接；该互锁开关对应的第一继电器的第二常闭触头的两端分别与该互锁开关的第一端及该互锁开关的第二端连接。
3.如权利要求1所述的多路光伏组件接地故障检测装置，其特征在于，所述装置还包括：电压采样单元；
所述电压采样单元用于获取各个接地故障检测单元的检测端的电压。
4.一种多路光伏组件接地故障检测方法，其特征在于，用于控制如权利要求1至3任一项所述的多路光伏组件接地故障检测装置中的接地故障检测单元，所述方法包括：
S101：按照预设时间间隔向互锁开关发送第一控制指令；其中，所述第一控制指令用于指示所述互锁开关断开第一预设时长；所述第一预设时长小于所述预设时间间隔；
S102：控制接地开关在所述互锁开关断开时闭合。
5.如权利要求4所述的多路光伏组件接地故障检测方法，其特征在于，S102包括：
S1021：在向互锁开关发送第一控制指令之前，或在向互锁开关发送第一控制指令的同一时刻，向所述接地开关发送第二控制指令；所述第二控制指令用于指示所述接地开关闭合。
6.如权利要求4或5所述的多路光伏组件接地故障检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
S103：实时获取所述接地开关的开关状态；
S104：当检测到所述接地开关的开关状态为闭合时，延时第二预设时长后停止执行S101至S102。
7.如权利要求6所述的多路光伏组件接地故障检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
S105：按照预设周期，重复执行S101至S104。
8.一种光伏组件检测控制设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求4至7任一项所述的多路光伏组件接地故障检测方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求4至7任一项所述的多路光伏组件接地故障检测方法的步骤。
10.一种多路光伏组件接地检测系统，其特征在于，包括如权利要求1至3任一项所述的多路光伏组件接地故障检测装置及至少两个如权利要求8所述的光伏组件检测控制设备；
所述多路光伏组件接地故障检测装置中的接地故障检测单元与所述光伏组件检测控制设备一一对应连接。
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