CN204361653U - 一种基于负极接地光伏组件的对地绝缘保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于负极接地光伏组件的对地绝缘保护电路，包括：直流采样电阻Rx，小阻值接地电阻Rz，大阻值接地电阻Ry以及接地熔断器Fu四个部分。当正极对地的绝缘电阻过小时，熔断器会断开达到保护作用。本实用新型通过电阻采样可以得到相应的电压值，进而可以计算出正极对地的绝缘电阻值，以及实时监测熔断器是否已断开。本实用新型可以实现：如果正极的绝缘电阻过小，能够快速实施保护，断开漏电回路；实时监测熔断器是否已断开；进一步地，无论熔断器是否断开，都可以实时监测正极对地的绝缘电阻值。

Description

一种基于负极接地光伏组件的对地绝缘保护电路

技术领域

本实用新型涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种基于负极接地光伏组件的对地绝缘保护电路。

背景技术

随着科技的进步与发展，当今随着光伏发电系统的大规模应用，光伏组件对地绝缘检测及保护装置已经成了不可或缺的一部分。但针对类似非晶硅薄膜组件这种需要单极接地的光伏系统，尚且没有一个可靠统一的方法，使其能够在发生接地故障时快速实施保护并检测出绝缘电阻值。本实用新型提出的对地绝缘保护电路及检测方法，能够精确计算出非接地一极的绝缘电阻值，并当绝缘电阻小于一定值时接地点会断开，计算过程可以在处理器中进行，通过信号继电器和通讯接口，工作人员可以得知是否发生故障以及绝缘电阻值的大小。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是如何提供一种电路，能够实时监测非接地一极的对地绝缘电阻值，并能够实施保护的关键问题。

为此目的，本实用新型提出了一种基于负极接地光伏组件的对地绝缘保护电路，包括：

直流采样电阻Rx，小阻值接地电阻Rz，大阻值接地电阻Ry以及接地熔断器Fu四个部分，其中，所述直流采样电阻Rx与光伏组件并联，所述大阻值接地电阻Ry连接在组件的负极与大地之间，所 述小阻值接地电阻Rz串联所述接地熔断器Fu也连接在组件的负极与大地之间，所述接地熔断器Fu与大地相连。

具体地，所述直流采样电阻Rx、所述小阻值接地电阻Rz、以及所述大阻值接地电阻Ry为电阻串联或并联的形式。

进一步地，当Vy*Rz1>Vz*Ry1时，判断所述接地熔断器Fu断开，其中，所述直流采样电阻Rx中用来分压采样的电阻为Rx1，所述小阻值接地电阻Rz中用来分压采样的电阻为Rz1，所述大阻值接地电阻Ry中用来分压采样的电阻为Ry1，Rx1、Rz1、Ry1两端电压值作为采样值，分别设为Vx、Vz、Vy。

具体地，设正极对地的绝缘电阻值为RL，通过以下公式RL＝[Rz1*(Vx*Ry1*Rx-Vy*Rx1*Ry)]/[Rx1*(Vy1*Rz1+Vz*Ry1)] 

计算所述绝缘电阻值。

本实用新型公开了一种基于负极接地光伏组件的对地绝缘保护电路，当正极的绝缘电阻过小时，对地电流会过大，熔断器会断开达到保护作用。本实用新型通过电阻采样可以得到相应的电压值，进而可以计算出正极的绝缘电阻值，以及监测熔断器是否已断开。本实用新型起到如果正极的绝缘电阻过小能够快速实施保护；还可以防止了由于干扰导致的误动作；同时，实时监测熔断器是否已断开；进一步地，无论熔断器是否断开，都可以实时监测非接地一极的绝缘电阻值。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

图1示出了本实用新型实施例中的一种基于负极接地光伏组件的对地绝缘保护电路的电阻采样的电路拓扑图；

图2示出了本实用新型实施例中的一种基于负极接地光伏组件的对地绝缘保护电路的电流传感器采样的电路拓扑图。

具体实施方式

本实用新型针对需要单极接地的光伏组件，提出了一种基于负极接地光伏组件的对比绝缘保护电路，能够实时检测正极的对地绝缘电阻值，如果绝缘电阻小于一定值，另一极，即负极的接地点会断开。

下面将结合附图对本实用新型的实施例进行详细描述。

为了更好的理解与应用本实用新型提出的一种基于负极接地光伏组件的对比绝缘保护电路，以如下附图示例进行详细说明。

如图1所示，本实用新型提出了一种基于负极接地光伏组件的对地绝缘保护电路，包括：直流采样电阻Rx，小阻值接地电阻Rz，大阻值接地电阻Ry以及接地熔断器Fu四个部分。

具体地，直流采样电阻Rx2和Rx1串联，与光伏组件并接在一起，其中，Rx2接正极，Rx1接负极；负极与大地之间串联大阻值接地电阻Ry1和Ry2，其中Ry1接负极，Ry2接大地；小阻值接地电阻Rz1、Rz2与接地熔断器Fu串联接在负极与大地之间，Rz1接负极，Fu接大地。

更进一步地，当存在绝缘电阻RL时，由于Ry1、Ry2电阻值大，Rz1、Rz2电阻值小，流过Ry1、Ry2的接地电流比流过Rz1、Rz2、Fu的接地电流小；当绝缘电阻RL较大时，流过Ry1、Ry2、Fu的接地电流小，熔断器Fu没有断开；当绝缘电阻RL小于一定值时，接地电流变大，熔断器Fu断开，接地电流走旁路Ry1和Ry2，由于Ry1和Ry2很大，接地电流也变得极小，达到了限制接地电流的保护作用。其中，这里Rx1、Ry1、Rz1为采样电阻，其两端电压作为采样电压分别为Vx、Vy、Vz。若Vy*Rz1>Vz*Ry1，说明熔断器Fu已经断开。其中，用以下公式计算光伏组件正极对地的绝缘电阻值，设绝缘电阻值为RL，则RL＝[Rz1*(Vx*Ry1*Rx-Vy*Rx1*Ry)]/[Rx1*(Vy1*Rz1+Vz*Ry1)] 

进一步地，如图2所示，一种基于负极接地光伏组件的绝缘保护电路的另一种形式还可包括：直流采样电阻Rx，大阻值接地电阻Ry，电流传感器S和接地熔断器Fu四个部分。具体地，直流采样电阻与光伏组件并联，大阻值接地电阻Ry连接在组件的接地极与大地之间，电流传感器S与接地熔断器Fu串联接在组件的负极与大地之间，其中，接地熔断器与大地相连，且上述二者不同的基于负极接地光伏组件的绝缘保护电路。其中，直流采样电阻Rx、小阻值接地电阻Rz以及大阻值接地电阻Ry可以为电阻串联或并联的形式。

更进一步地，直流采样电阻Rx中用来分压采样的电阻为Rx1，大阻值接地电阻Ry中用来分压采样的电阻为Ry1，电流传感器S测量得到的电流值为i，Rx1、Ry1两端电压值作为采样值，分别设为Vx、Vy。其特征在于，用以下方法判断接地熔断器Fu是否断开：如果Vy>i×Ry1，说明接地熔断器Fu已断开；否则，说明接地熔断器Fu没有断开。其中，用以下公式计算光伏组件正极对地的绝缘电阻值，设绝缘电阻值为RL，则RL＝(Vx*Ry1*Rx-Vy*Rx1*Ry)/(Vy*Rx1+Rx1*Ry1*i) 

本实用新型提出的一种基于负极接地光伏组件的对地绝缘保护电路，由于熔断器的特征，接地电流越大，断开的越快，进而防止Rz1、Rz2不被烧毁；接地电流越小，断开的越慢，进而防止由于干扰导致的误动作，同时能够判断熔断器是否断开，如果断开，会及时通知工作人员进行故障排查并且更换熔断器，这样防止了由于工作人员不知道熔断器已断开而导致光伏组件长期没有可靠接地，影响光伏组件寿命和发电效率；进一步地，本实用新型在熔断器断开和未断开的情况下都能检测绝缘电阻，使工作人员时刻了解正极的绝缘情况，可以防止由于绝缘电阻下降，接地电流过大导致的组件效率下降，发电量下降，发热，烧毁器件，爆炸等事故的发生，而且可以保护人员由于触碰正极导致的人身事故。

为了更好的理解与应用本实用新型提出的一种基于负极接地光 伏组件的对地绝缘保护电路，结合图1和图2进行以下示例，且本实用新型不局限以下示例。

具体地，选取电阻值Rx1、Rx2、Ry1、Ry2、Rz1、Rz2。按照光伏组件最高电压选取，使采样电压不得超过最高采样电压。Rz1、Rz2为小阻值大功率电阻，Ry1、Ry2为大阻值小功率电阻，其中，对于用传感器代替Rz1、Rz2的形式，传感器的变比要选择合适；CPU发生中断；通过A/D转换测量Vx、Vy、Vz的值或者Vx、Vy、i的值；采样后，计算Vy*Rz1和Vz*Ry1的值，如果(Vy*Rz1)>(Vz*Ry1)说明熔断器断开了，否则说明熔断器没有断开，且对于另一种基于负极接地光伏组件的对地绝缘保护电流中的传感器采样的电路形式，计算i×Ry1的值，如果Vy>i×Ry1，说明接地熔断器Fu已断开；否则，说明接地熔断器Fu没有断开；通过具体公式计算绝缘电阻值；等待下次中断。

进一步地，本实用新型采用Rz1、Rz2和Ry1、Ry2并联接地的方式，一般选取Rz1、Rz2阻值很小，Ry1、Ry2阻值很大。所以在无故障的时候，组件能够可靠接地。

具体地，当存在绝缘电阻RL时，如果RL较大，流过Rz1、Rz2、Fu的接地电流很小所以熔断器Fu没有断开，由于流过Ry1、Ry2的电流更小，所以一般选取电阻Ry1、Ry2的功率较小，选取电阻Rz1、Rz2的功率较大。

当绝缘电阻RL小于一定值时，流过Rz1、Rz2、Fu的接地电流很大导致熔断器Fu断开。这时，接地电流只流过Ry1、Ry2，由于Ry1、Ry2阻值很大，所以接地电流变得很小，达到了限制接地电流的目的，但此时组件负极没有可靠接地。

综上所述，以上过程可以看出，通过检测Vz和Vy即可判断熔断器Fu是否断开。熔断器Fu未断开时，流过Ry1、Ry2的电流小于 流过Rz1、Rz2的电流，即(Vy/Ry1)<(Vz/Rz1)；当熔断器Fu断开后，Rz1、Rz2没有电流流过，所以(Vy/Ry1)>(Vz/Rz1)，即(Vy*Rz1)>(Vz*Ry1)。

无论熔断器是否断开，接地电流为(Vy/Ry1)+(Vz/Rz1)，组件的直流电压为Vx*[(Rx1+Rx2)/Rx1]，RL两侧电压为Vx*[(Rx1+Rx2)/Rx1]-[Vy*(Ry1+Ry2)/Ry1]，所以绝缘电阻RL阻值为：RL＝{Vx*[(Rx1+Rx2)/Rx1]-[Vy*(Ry1+Ry2)/Ry1]}/[(Vy/Ry1)+(Vz/Rz1)]，即：

RL＝{Rz1*[Vx*Ry1*(Rx1+Rx2)-Vy*Rx1*(Ry1+Ry2)]}/Rx1(Vy1*Rz1+Vz*Ry1)。

本实用新型的另一种形式是用电流传感器采样的形式，由于传感器代替了电阻Rz1、Rz2，故电流值i代替这样可以通过比较Vy与i×Ry1的大小，来判断熔断器是否断开。且绝缘电阻RL阻值为：RL＝(Vx*Ry1*Rx-Vy*Rx1*Ry)/(Vy*Rx1+Rx1*Ry1*i) 

本实用新型公开了一种基于负极接地光伏组件的对比绝缘保护电路，包括：直流采样电阻Rx，小阻值接地电阻Rz，大阻值接地电阻Ry以及接地熔断器Fu四个部分。当正极对地的绝缘电阻过小时，熔断器会断开达到保护作用。本实用新型通过电阻采样可以得到相应的电压值，进而可以计算出正极对地的绝缘电阻值，以及熔断器是否已断开。本实用新型起到如果正极对地的绝缘电阻过小能够快速实施保护；还可以防止了由于干扰导致的误动作；同时，实时监测熔断器是否已断开；进一步地，无论熔断器是否断开，都可以实时监测正极对地的绝缘电阻值。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人 员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (4)

1.一种基于负极接地光伏组件的对地绝缘保护电路，其特征在于，包括：直流采样电阻Rx，小阻值接地电阻Rz，大阻值接地电阻Ry以及接地熔断器Fu四个部分，其中，所述直流采样电阻Rx与光伏组件并联，所述大阻值接地电阻Ry连接在组件的负极与大地之间，所述小阻值接地电阻Rz串联所述接地熔断器Fu也连接在组件的负极与大地之间，所述接地熔断器Fu与大地相连。

2.如权利要求1所述的基于负极接地光伏组件的对地绝缘保护电路，其特征在于，所述直流采样电阻Rx、所述小阻值接地电阻Rz、以及所述大阻值接地电阻Ry为电阻串联或并联的形式。

3.如权利要求1所述的基于负极接地光伏组件的对地绝缘保护电路，其特征在于，当Vy*Rz1>Vz*Ry1时，判断所述接地熔断器Fu断开，其中，所述直流采样电阻Rx中用来分压采样的电阻为Rx1，所述小阻值接地电阻Rz中用来分压采样的电阻为Rz1，所述大阻值接地电阻Ry中用来分压采样的电阻为Ry1，Rx1、Rz1、Ry1两端电压值作为采样值，分别设为Vx、Vz、Vy。

4.如权利要求3所述的基于负极接地光伏组件的对地绝缘保护电路，其特征在于，设正极对地的绝缘电阻值为RL，通过以下公式RL＝[Rz1*(Vx*Ry1*Rx-Vy*Rx1*Ry)]/[Rx1*(Vy1*Rz1+Vz*Ry1)] 

计算所述绝缘电阻值。