[发明专利]基于实时测量多频段频率分量占比判断直流电弧故障的方法

权利要求书

1.实时测量电压电流中多个频段的频率分量占比，判断光伏系统中直流电弧故障的方法，其特征在于包括下列步骤：

1)实时采集电压值和电流值，并通过1Hz低通数字滤波得到电压直流分量U_DC和电流直流分量I_DC；通过1Hz高通数字滤波得到其他频率分量的噪音电压U_HY与噪音电流I_HY；

2)实时计算直流分量功率S_DC＝U_DC*I_DC及其他噪音频谱功率S_HY＝U_HY*I_HY；

3)实时计算电弧功率比系数K_arc＝S_HY/S_DC，当K_arc小于预先设定的定值K_Normal，则判断此时光伏系统处于正常状态，返回到步骤1)；如果K_arc大于预先设定的定值K_Normal，则判断此时光伏系统处于电弧故障检测状态，转向步骤4)，并保存此时的S_DC为S_DCNormal；

4)当光伏系统处于电弧故障检测状态时，每5kHz设一个数字带通滤波器，左右带宽各为2.5kHz，实时计算1-1MHz频率范围内的各频率段的电压值和电流值，并根据功率计算公式S＝U*I，得到有功功率值S_HY1，S_HY2，...S_HY200，并计算得到每个频段功率值与正常状态下直流功率值比K_HY1＝S_HY1/S_DCNormal，K_HY2＝S_HY2/S_DCNormal，...K_HY200＝S_HY200/S_DCNormal；

5)设定值K_string＝1+N_string/100，N_string为一串光伏阵列板中的光伏板总数量(一般为10至21个)；计算浮动门槛值K_ARC＝K_string*(K_HY1+K_HY2+...+K_HY200)/200；

6)实时判断K_HY1，K_HY2，...K_HY200是否大于浮动门槛值K_ARC，当判断出有K_HYi(i为1至200)大于K_ARC时，对该频段的S_HYi(i为1至200)进行时间累计。获得该频段在T_ARC时间段内的超过浮动门槛值K_ARC的能量值W_ARCi(i为1至200)，其中T_ARC为从步骤3判断出的非正常状态开始累计时间，最长到2000ms，超过2000ms如果还没有进入步骤1正常状态或判断出电弧故障(步骤9)，则T_ARC按时间反向递减至0，2000ms前S_HYi(i为1至200)累计的并计入W_ARCi(i为1至200)的功率值依次减去；

7)根据S_DCNormal，虚拟计算得到在T_ARC时间内的累计的能量W_DCNormal＝S_DCNormal*T_ARC；

8)实时判断K_HY1，K_HY2，...K_HY200中大于K_ARC的频段数，当等于或超过5个时，即累加所有W_ARCi(i为1至200)，得到W_ARCSum＝∑W_ARCi，转向步骤9)：如果大于K_ARC的频段数不到5个时，则转向步骤4)；

9)实时判断W_ARCSum是否大于W_ARCJUDGE＝K_kk*N_string/100*W_DCNormal，其中K_kk为事前设定的判断电弧故障的可靠性系数，一般为0.8，当W_ARCSum大于W_ARCJUDGE时，判断光伏系统发生了直流电弧故障，否则没有发生电弧故障，转到步骤4)。