CN114942383A - 并网开关的故障检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种并网开关的故障检测方法及系统，所述故障检测系统包括：连接在电网与逆变器之间的并网开关；用于检测电网电流的电流采样装置；控制器，被配置为根据控制信号、所述电网电流与预设电流阈值的关系，确定所述并网开关是否发生闭合失败故障或者断开失败故障；其中，所述控制信号用于控制所述并网开关断开或者闭合。本申请提供的并网开关的故障检测方法及系统，能够根据并网开关的控制信号、电网电流与预设电流阈值的关系，确定并网开关是否发生闭合失败故障或者断开失败故障；检测精准，无需开关状态触点反馈装置，成本较低。

Description

并网开关的故障检测方法及系统

技术领域

本申请涉及并网技术领域，尤其涉及一种并网开关的故障检测方法及系统。

背景技术

在并网系统中，例如光伏发电系统，需要光伏逆变器将太阳能电池板输出的直流电转换为交流电，再经过交流并网开关将交流电送入电网。

受器件、使用场合等因素的影响，交流并网开关存在一定的失效率。现有的故障检测技术中，大功率光伏逆变器一般使用接触器作为交流并网开关，此类接触器一般都自带开关状态触点反馈装置，再结合软件驱动命令，即可判断接触器是否发生故障；开关状态触点反馈装置作为机械装置，在实际工程应用中，机械装置所产生的信号并不可靠，经常发生误反馈现象。另外，组串式光伏逆变器由于使用继电器作为交流并网开关，继电器本身则没有触点反馈装置，因此无有效硬件手段判断继电器是否发生故障。

发明内容

本申请提供一种并网开关的故障检测方法及系统，以实现对并网开关的故障检测。

本申请的一个方面，提供一种并网开关的故障检测系统，所述故障检测系统包括：

连接在电网与逆变器之间的并网开关；

用于检测电网电流的电流采样装置；

控制器，被配置为根据控制信号、所述电网电流与预设电流阈值的关系，确定所述并网开关是否发生闭合失败故障或者断开失败故障；其中，所述控制信号用于控制所述并网开关断开或者闭合。

本申请的另一个方面，提供一种并网开关的故障检测方法，所述故障检测方法包括：

获取控制信号和电网电流；其中，所述控制信号用于控制并网开关断开或者闭合；

根据所述控制信号、所述电网电流与预设电流阈值的关系，确定所述并网开关是否发生闭合失败故障或者断开失败故障。

本申请提供的并网开关的故障检测方法及系统，能够根据并网开关的控制信号、电网电流与预设电流阈值的关系，确定并网开关是否发生闭合失败故障或者断开失败故障；检测精准，无需开关状态触点反馈装置，成本较低。

附图说明

图1为本申请实施例提供的并网开关的故障检测系统示意图；

图2为本申请实施例提供的并网开关的故障检测方法示意图。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本申请一实施方法提供一种并网开关的故障检测系统，包括连接在电网与逆变器之间的并网开关K、连接在所述并网开关K与所述逆变器之间的电容C和电感L、用于检测电网电流的电流采样装置、用于检测电网电压的第一电压采样装置、用于检测所述电容两端电压的第二电压采样装置。

电容C和电感L构成滤波组件，以对逆变器输出的交流进行滤波。

优选的实施中，电容C采用三角形接法，每一相(A、B、C相)都连接有至少一个电感；每一相(A、B、C相)都连接有至少一个并网开关。

所述故障检测系统还包括控制器，电流采样装置、第一电压采样装置以及第二电压采样装置均与控制器连接，控制器还可输出用于控制所述并网开关K断开或者闭合的控制信号。

在一示例中，控制器，被配置为根据所述控制信号、所述电流采样装置检测到的电网电流与预设电流阈值的关系，确定所述并网开关K是否发生闭合失败故障或者断开失败故障。

具体地，若所述控制信号为控制所述并网开关K闭合的第一信号，且所述电网电流在第一预设时间之内没有超过第一预设电流阈值，则确定所述并网开关K发生闭合失败故障；

若所述控制信号为控制所述并网开关K断开的第二信号，且所述电网电流在第二预设时间之内没有低于第二预设电流阈值，则确定所述并网开关K发生断开失败故障。

第一信号和第二信号可以为高电平或者低电平。

其中，所述电网电流包括电网电流有效值、电网电流模值、电网电流瞬时值中的一种。

所述第一预设时间大于所述并网开关成功闭合的时间，例如：所述并网开关K从接收到所述第一信号到闭合的持续时间，该持续时间可以为最大的持续时间或者平均的持续时间；所述第二预设时间大于所述并网开关成功断开的时间，例如：所述并网开关K从接收到所述第二信号到断开的持续时间，该持续时间可以为最大的持续时间或者平均的持续时间。

第一预设电流阈值和第二预设电流阈值可以通过以下方式确定：

以电容C额定电流或电网额定电流为第一基准值，取该第一基准值的第一百分比作为所述第一预设电流阈值、并取该第一基准值的第二百分比作为所述第二预设电流阈值。第一百分比和第二百分比，可以是经验值或者测试值。

在一示例中，所述控制器，还被配置为在所述并网开关K闭合期间或者断开期间，根据所述电网电压、所述电容C两端电压与预设电压阈值的关系，确定所述并网开关K在闭合期间是否发生异常断开故障或者在断开期间是否发生异常闭合故障。

具体地，若所述电网电压与所述电容C两端电压之间的差值大于第一预设电压阈值、且该差值大于所述第一预设电压阈值的持续时间达到第三预设时间，则确定所述并网开关K在闭合期间发生异常断开故障；

若所述电网电压与所述电容C两端电压之间的差值小于第二预设电压阈值、且该差值小于所述第二预设电压阈值的持续时间达到第四预设时间，则确定所述并网开关K在断开期间发生异常闭合故障。

其中，所述电网电压与所述电容C两端电压之间的差值包括以下中的一种：

所述电网电压有效值与所述电容C两端电压有效值之间的差值；

所述电网电压模值与所述电容C两端电压模值之间的差值；

所述电网电压瞬时值与所述电容C两端电压瞬时值之间的差值。

第一预设电压阈值和第二预设电压阈值可以通过以下方式确定：

以电网额定电压为第二基准值，取该第二基准值的第三百分比作为所述第一预设电压阈值、并取该第二基准值的第四百分比作为所述第二预设电压阈值。第三百分比和第四百分比，可以是经验值或者测试值。第三预设时间和第四预设时间，也可以是经验值或者测试值。

实施例一

假设逆变器为集散式逆变器(通过前置多个MPPT控制器，实现多路MPPT寻优功能，汇流后采用集中式逆变)，其额定功率为1.25MW，额定电压为520vAC，额定频率50Hz，电容C为400uF，并网开关K为接触器，故障模式为接触器闭合失败故障，第一预设时间为200ms，第一预设电流阈值为(电容额定电流*40％)，即113A*40％，约45A。

接触器闭合控制信号发出前，电网电流为0，闭合控制信号发出后，在第一预设时间200ms之内，电网电流模值始终没有超过第一预设电流阈值45A，则检测出接触器发生闭合失败故障。

实施例二

假设逆变器为单相组串式逆变器(将太阳能电池板产生的直流电直接转变为交流电汇总后升压、并网)，其额定电压为220vAC，并网开关为继电器，故障模式为继电器断开期间发生异常闭合故障，第四预设时间为500ms，第二预设电压阈值为电网额定电压*5％，即11v。

继电器断开成功后，电容电压上的直流残压已经泄放完毕，电容电压为0v，电网电压为220Vac。此时由于继电器故障导致异常闭合，则电容电压瞬时值与电网电压瞬时值的差值的绝对值小于第二预设电压阈值11v，并且持续时间达到第四预设时间500ms，则检测出继电器在断开期间发生异常闭合故障。

如图2所示，本申请另一实施方法提供一种并网开关的故障检测方法，故障检测系统可参考前述内容。所述故障检测方法包括：

步骤S11、获取控制信号和电网电流；

步骤S12、根据所述控制信号、所述电网电流与预设电流阈值的关系，确定所述并网开关K是否发生闭合失败故障或者断开失败故障。

在一示例中，若所述控制信号为控制所述并网开关K闭合的第一信号，且所述电网电流在第一预设时间之内没有超过第一预设电流阈值，则确定所述并网开关K发生闭合失败故障；

若所述控制信号为控制所述并网开关K断开的第二信号，且所述电网电流在第二预设时间之内没有低于第二预设电流阈值，则确定所述并网开关K发生断开失败故障。

其中，所述电网电流包括电网电流有效值、电网电流模值、电网电流瞬时值中的一种。

所述第一预设时间大于所述并网开关成功闭合的时间，例如：所述并网开关K从接收到所述第一信号到闭合的持续时间，该持续时间可以为最大的持续时间或者平均的持续时间；所述第二预设时间大于所述并网开关成功断开的时间，例如：所述并网开关K从接收到所述第二信号到断开的持续时间，该持续时间可以为最大的持续时间或者平均的持续时间。

第一预设电流阈值和第二预设电流阈值可以通过以下方式确定：

以电容C额定电流或电网额定电流为第一基准值，取该第一基准值的第一百分比作为所述第一预设电流阈值、并取该第一基准值的第二百分比作为所述第二预设电流阈值。第一百分比和第二百分比，可以是经验值或者测试值。

在另一示例中，若所述电网电压与所述电容C两端电压之间的差值大于第一预设电压阈值、且该差值大于所述第一预设电压阈值的持续时间达到第三预设时间，则确定所述并网开关K在闭合期间发生异常断开故障；

若所述电网电压与所述电容C两端电压之间的差值小于第二预设电压阈值、且该差值小于所述第二预设电压阈值的持续时间达到第四预设时间，则确定所述并网开关K在断开期间发生异常闭合故障。

其中，所述电网电压与所述电容C两端电压之间的差值包括以下中的一种：

所述电网电压有效值与所述电容C两端电压有效值之间的差值；

所述电网电压模值与所述电容C两端电压模值之间的差值；

所述电网电压瞬时值与所述电容C两端电压瞬时值之间的差值。

第一预设电压阈值和第二预设电压阈值可以通过以下方式确定：

以电网额定电压为第二基准值，取该第二基准值的第三百分比作为所述第一预设电压阈值、并取该第二基准值的第四百分比作为所述第二预设电压阈值。第三百分比和第四百分比，可以是经验值或者测试值。第三预设时间和第四预设时间，也可以是经验值或者测试值。

以上参照附图说明了本申请的优选实施例，并非因此局限本申请的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种并网开关的故障检测系统，其特征在于，所述故障检测系统包括：

连接在电网与逆变器之间的并网开关；

用于检测电网电流的电流采样装置；

控制器，被配置为根据控制信号、所述电网电流与预设电流阈值的关系，确定所述并网开关是否发生闭合失败故障或者断开失败故障；其中，所述控制信号用于控制所述并网开关断开或者闭合。

2.根据权利要求1所述的故障检测系统，其特征在于，所述控制器被配置为：

若所述控制信号为控制所述并网开关闭合的第一信号，且所述电网电流在第一预设时间之内没有超过第一预设电流阈值，则确定所述并网开关发生闭合失败故障；

若所述控制信号为控制所述并网开关断开的第二信号，且所述电网电流在第二预设时间之内没有低于第二预设电流阈值，则确定所述并网开关发生断开失败故障。

3.根据权利要求2所述的故障检测系统，其特征在于，所述第一预设时间大于所述并网开关成功闭合的时间；所述第二预设时间大于所述并网开关成功断开的时间。

4.根据权利要求2所述的故障检测系统，其特征在于，所述故障检测系统还包括连接在所述并网开关与所述逆变器之间的电容；

以电容额定电流或电网额定电流为第一基准值，取该第一基准值的第一百分比作为所述第一预设电流阈值、并取该第一基准值的第二百分比作为所述第二预设电流阈值。

5.根据权利要求2所述的故障检测系统，其特征在于，所述电网电流包括电网电流有效值、电网电流模值、电网电流瞬时值中的一种。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的故障检测系统，其特征在于，所述故障检测系统还包括连接在所述并网开关与所述逆变器之间的电容、用于检测电网电压的第一电压采样装置、用于检测所述电容两端电压的第二电压采样装置；

所述控制器，还被配置为在所述并网开关闭合期间或者断开期间，根据所述电网电压、所述电容两端电压与预设电压阈值的关系，确定所述并网开关在闭合期间是否发生异常断开故障或者在断开期间是否发生异常闭合故障。

7.根据权利要求6所述的故障检测系统，其特征在于，所述控制器被配置为：

若所述电网电压与所述电容两端电压之间的差值大于第一预设电压阈值、且该差值大于所述第一预设电压阈值的持续时间达到第三预设时间，则确定所述并网开关在闭合期间发生异常断开故障；

若所述电网电压与所述电容两端电压之间的差值小于第二预设电压阈值、且该差值小于所述第二预设电压阈值的持续时间达到第四预设时间，则确定所述并网开关在断开期间发生异常闭合故障。

8.根据权利要求7所述的故障检测系统，其特征在于，以电网额定电压为第二基准值，取该第二基准值的第三百分比作为所述第一预设电压阈值、并取该第二基准值的第四百分比作为所述第二预设电压阈值。

9.根据权利要求7所述的故障检测系统，其特征在于，所述电网电压与所述电容两端电压之间的差值包括以下中的一种：

所述电网电压有效值与所述电容两端电压有效值之间的差值；

所述电网电压模值与所述电容两端电压模值之间的差值；

所述电网电压瞬时值与所述电容两端电压瞬时值之间的差值。

10.一种并网开关的故障检测方法，其特征在于，所述故障检测方法包括：

获取控制信号和电网电流；其中，所述控制信号用于控制并网开关断开或者闭合；

根据所述控制信号、所述电网电流与预设电流阈值的关系，确定所述并网开关是否发生闭合失败故障或者断开失败故障。

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