[发明专利]一种基于时域反射法的光伏阵列故障检测与定位方法

说明书

本发明涉及光伏发电系统的故障诊断领域，具体为一种基于时域反射法的光伏阵列故障检测与定位方法，具体包括以下步骤：将阶跃信号注入光伏阵列；根据待测阵列规模大小调整采样区间，获得正常状态下的反射波形和故障检测范围内的反射波形；对故障阵列的反射信号进行小波阈值去噪处理；计算获得信号幅值；根据预设的故障检测阈值判定故障是否发生，若发生故障根据时延估计算法定位故障点。本发明根据光伏阵列发生故障时故障点的阻抗值发生变化的特性进行故障检测，通过测量入射信号与故障点的反射信号的时间差来定位故障点，使用外接检测装置即可实现故障诊断功能，不需要对光伏发电系统进行电气设备的添加与改造，具备良好的故障点检测与定位效果，避免了在光伏阵列故障检测过程中人工拆除各组件并逐一检测的问题，提高光伏电站运维效率和保证维修人员安全。

技术领域

本发明涉及光伏发电系统的故障诊断领域，具体为一种基于时域反射法的光伏阵列故障检测与定位方法。

背景技术

近年来，我国光伏发电累计装机量逐年提升，截至2022年3月底累计并网容量已达300.2GW，其中集中式光伏发电占63.6％。同时，国家发展改革委发布新能源上网电价有关政策，对新备案光伏项目实行平价上网。在光伏发电量占比稳步提升、成本快速下降、光伏发电进入平价无补贴发展阶段的背景下，聚焦光伏产业人工成本占比高、智能化程度低等重点问题，进一步降低行业运营成本，促进光伏发电产业高质量发展，是我国如期实现“碳达峰、碳中和”目标的重要举措。

随着光伏发电的规模化发展和光伏补贴的下调，光伏电站日常维护和故障诊断的重要性日益凸显。受太阳能资源分布规律和土地治理政策的影响，光伏发电系统常安装在沙漠、戈壁、荒漠等气候环境恶劣的地区，在运行过程中易遭受太阳辐照度、温度、湿度、灰尘和冰雹等外部环境因素的影响，出现电池片破裂、接线端子接触不良、电缆破损老化等原因引起的各类电气故障，包括接地故障、线间短路故障、断路故障、电弧故障等，这些故障不仅会降低发电效率，还可能导致更具破坏性的后果，如组件损坏、发生火灾等，使整个光伏组件串联阵列发电性能严重下降甚至无法发电，所以必须有相应的故障检测和隔离技术保护光伏系统。

光伏阵列常通过安装过电流保护装置、接地故障检测断路器等来避免故障的发生。但因光伏系统特有的工作特性可能导致这些保护装置无法起到其应有的作用，如在低辐照度条件下，故障组件电流较低，电流保护装置无法检测到线间短路故障；接地故障检测断路器在低辐照度和高阻故障下可能失效；最大功率点跟踪技术(MPPT)对电网的优化导致断路器无法判断电路异常。此外，光伏阵列的电路结构常采用SP结构，当光伏阵列发生故障时，这些设备仅能定位发生故障的组件串联阵列，无法精确定位故障点。根据《光伏发电站设计规范》(GB50797-2012)相关设计标准，光伏电站最大光伏组件串联数可达25～30块，且多被安装在高山、荒漠等恶劣环境中，现有的光伏阵列的故障检修方法还是以线下手工逐块检测为主，人工维护周期长、危险大。因此，建立快速、有效的故障诊断和定位技术，对加强光伏电站日常维护和故障诊断，促进光伏发电系统安全稳定可靠运行具有重要意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于时域反射法的光伏阵列故障检测与定位方法，根据光伏阵列故障点的阻抗值发生变化的特性进行故障检测，对于光伏阵列中的故障定位具有良好的效果。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于时域反射法的光伏阵列故障检测与定位方法，包括以下步骤：

步骤1，接入检测装置：在待测光伏阵列上外接检测装置，进行信号的发出与采集；

步骤2，输送信号：将检测装置发出的阶跃信号通过T型BNC三通连接器中的一个接口注入待测光伏阵列；

步骤3，采集无故障状态时的波形：根据待测阵列规模大小调整采样区间，采集一组无故障状态下的光伏阵列反射信号波形；

步骤4，采集故障状态时的波形：根据待测阵列规模大小调整采样区间，通过信号采集装置获得故障检测范围内的反射信号波形；