一种光伏直流故障电弧测试系统及方法

技术领域

本发明涉及直流故障电弧测试技术领域，特别是涉及一种光伏直流故障电弧测试系统及方法。

背景技术

随着全球对光伏以及新能源产品的大力推广，目前对光伏产品的大面积使用，随之带来的光伏板、输配电线路所等环节带来的接点松动、设备老化引起击穿短路、接触点松动、线路老化等故障，导致大量的电器火灾事故发生。为了更好的防患于未然，杜绝因电弧故障引发火灾事故。例如国家市场监督管理总局和国家标准化管理委员会联合发布《GB/T39750-2021》标准，对光伏发电系统直流电弧保护技术要求，对故障电弧保护器等产品给予相关的规范要求。

然而，市面上尚没有针对直流、光伏直流故障电弧进行测试的设备，本申请用于填补该领域空白，实现对用于直流、光伏发电系统直流故障电弧保护类产品的电弧保护性能测试。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种光伏直流故障电弧测试系统及方法，旨在解决市面上尚没有针对直流、光伏直流故障电弧进行测试的设备的技术问题。

为实现上述目的，本发明公开了一种光伏直流故障电弧测试系统，包括控制端、以及分别与所述控制端通信连接的直流电源发生器、故障电弧发生器、光伏逆变器；所述故障电弧发生器分别与所述光伏逆变器、待测产品电连接；所述直流电源发生器分别与所述光伏逆变器、待测产品电连接；所述光伏逆变器用于接入电网；所述控制端基于预设的测试模式控制所述故障电弧发生器产生故障电弧信号，并通过接收待测产品的反馈信号来判断待测产品是否合格。

进一步的，所述故障电弧发生器包括底座、以及相对设置在所述底座上的固定极和移动极，所述移动极通过移动组件可以靠近或者远离所述固定极，以控制产生的故障电弧信号。

进一步的，所述故障电弧发生器还包括设置在底座上的变速组件，所述变速组件与所述移动组件连接，以调节所述移动组件的速度。

进一步的，所述固定极包括第一安装座、以及设置在所述第一安装座上第一导电棒，所述第一导电棒靠近所述移动极的一端端面形成平面电弧发生端。

进一步的，所述移动极包括第二安装座、以及设置在所述第二安装座上第二导电棒，所述第二导电棒靠近所述固定极的一端端面形成球面电弧发生端。

进一步的，所述移动组件为伺服电机。

进一步的，所述变速组件为变速器。

进一步的，所述第一导电棒为T2铜棒。

进一步的，所述第二导电棒为碳-石墨棒。

本发明还公开了一种光伏直流故障电弧测试方法，应用前述的光伏直流故障电弧测试系统，包括以下步骤：

S1、提供一直流电源发生器产生标准直流电流、直流电压后接入待测产品；

S2、提供一故障电弧发生器在电路中产生故障电弧信号；

S3、提供一光伏逆变器将通过故障电弧发生器后的直流电压、直流电流并入电网；

S4、提供一控制端基于预设的测试模式控制所述故障电弧发生器产生故障电弧信号，并通过接收待测产品的反馈信号来判断待测产品是否合格。

相较于现有技术，本发明的有益效果为：

本申请填补了故障电弧测试领域的空白，实现对用于直流、光伏发电系统直流故障电弧保护类产品的电弧保护性能测试。并且，本申请的测试系统结构简单，易于操作，能够精确模拟出标准故障电弧，从而提高了测试的精度。

附图说明

图1为本发明实施例中所述光伏直流故障电弧测试系统的结构框图；

图2为本发明实施例中所述光伏直流故障电弧测试系统的电路控制图；

图3为本发明实施例中所述故障电弧发生器的立体结构图；

图4为本发明实施例中所述控制柜的主视图；

图5为本发明实施例中所述光伏直流故障电弧测试方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

由于市面上尚没有针对直流、光伏直流故障电弧进行测试的设备。为解决上述技术问题，本发明提出一种光伏直流故障电弧测试系统及方法。

参见图1和图2，本发明实施例公开了一种光伏直流故障电弧测试系统，包括控制端1、以及分别与所述控制端1通信连接的直流电源发生器2、故障电弧发生器3、光伏逆变器4，所述故障电弧发生器2分别与所述光伏逆变器4、待测产品5电连接，所述直流电源发生器3分别与所述光伏逆变器4、待测产品5电连接，所述光伏逆变器4用于接入电网，所述控制端1基于预设的测试模式控制所述故障电弧发生器3产生故障电弧信号，并通过接收待测产品5的反馈信号来判断待测产品是否合格。

本实施例中的系统通过控制端1控制故障电弧发生器3，在标准直流电源发生器2与充当标准负载的光伏逆变器4的配合下，该系统可以实时模拟精确的直流光伏系统因导线接触器不良、线路短路等原因造成的故障电弧，从而实现对待测产品5在上述条件下所具备的电弧保护功能的测试。

可以理解的是，该控制端1包括为TPC1571Gn人机界面操作界面、以及与其配合使用的SIMATIC S7-1200SMART程序控制系统；实际的测试中，预设的测试模式是指符合国标GB/T39750-2010规定的五种测试方案，包括：D.1(串联组串线路结构)、D.2(并联组串线路结构)、D.3(模块级串联组串线路结构)、D.4(模块级并联组串线路结构)、D.5(包含汇流箱的组串线路结构)，通过TPC1571Gn人机界面操作界面启动SIMATIC S7-1200SMART程序控制系统，系统就会自动完成跟踪测试。

具体的，在D.1方案中：采用两组直流电源发生器，以串联方式连接到电网，在串联回路接入故障电弧信号，测试串联电弧。

在D.2方案中:采用三组直流电源发生器，以两组直流电源发生器串联再同一组直流电源发生器并联方式连接到电网，在串联回路接入故障电弧信号，测试并联电弧。

在D.3方案中:采用一组直流电源发生器，以串联方式连接到电网，在串联回路接入故障电弧信号，测试串联电弧。

在D.4方案中:采用三组直流电源发生器，以一组直流电源发生器串联再同两组直流电源发生器并联方式连接到电网，在串联回路接入故障电弧信号，测试并联电弧。

在D.5方案中:采用三组直流电源发生器，以两组直流电源发生器串联再同一组直流电源发生器并联方式连接到汇流箱(图中未标示)，在汇流箱输出端串联2×40米电缆，在电缆末端串联接入故障电弧信号，测试串联并联混合电弧。

其中，SIMATIC S7-1200SMART程序控制系统包括集成的CPU-ST1200模块、EM-QT16模块、EM-AM06模块。

参见图3，在本实施例中，所述故障电弧发生器3包括底座31、以及相对设置在所述底座31上的固定极32和移动极33，所述移动极33通过移动组件34可以靠近或者远离所述固定极32，以控制产生的故障电弧信号。

可以理解的是，为提高控制的精确度，本实施例中的移动组件34为能够通过程序精确控制的伺服电机，从而通过控制移动极33朝向固定极32移动的速度来实现精确调节电弧信号大小的目的，以使得产生的故障电弧信号与实际故障电弧信号完全一致。此外，该底座31为3240环氧底座，其厚度为50mm，以确保系统整体的绝缘性能。

在本实施例中，所述故障电弧发生器3还包括设置在底座31上的变速组件35，所述变速组件35与所述移动组件34连接，以调节所述移动组件34的速度。可以理解的是，在本实施例中，所述变速组件35为变速器，该变速器可以通过移动组件34更进一步地精确控制移动极33朝向固定极32移动的速度。

在本实施例中，所述固定极32包括第一安装座321、以及设置在所述第一安装座321上第一导电棒322，所述第一导电棒322靠近所述移动极33的一端端面形成平面电弧发生端323。可以理解的是，第一安装座321上设置有第一安装孔(图中未标示)，用于固定和调整第一导电棒322，使其处于最佳的工作位置。

在本实施例中，所述移动极33包括第二安装座331、以及设置在所述第二安装座331上第二导电棒332，所述第二导电棒332靠近所述固定极32的一端端面形成球面电弧发生端333，其中，该球面电弧发生端333的半经为3.2mm。可以理解的是，第二安装座331上设置有第二安装孔(图中未标示)，用于固定和调整第二导电棒332，使其处于最佳的工作位置，即与第一导电棒322在同一轴线上。

在本实施例中，所述第一导电棒322选用的是直径为7mm的圆形T2铜棒。

在本实施例中，所述第二导电棒332选用的是直径为7mm的圆形碳-石墨棒。

在本申请中，该光伏逆变器4选用的是型号为GW10K-MS-C30的逆变器，其符合与国家电网并网等相关技术的标准，以完全模拟真实的工况环境，满足不同容量下的各项测试。

参见图4，本发明实施例公开的一种光伏直流故障电弧测试系统的各部分分别置于可以便捷移动的控制柜中，其中，控制端1安装在光伏-直流-电弧测试系统柜中，直流电源发生器2和光伏逆变器4安装在标准电源系统-光伏逆变器柜中，故障电弧发生器3安装在故障电弧发生柜中。

参见图5，本发明实施例还公开了一种光伏直流故障电弧测试方法，应用前述的光伏直流故障电弧测试系统，包括以下步骤：

S1、提供一直流电源发生器2产生标准直流电流、直流电压后接入待测产品5；

S2、提供一故障电弧发生器3在电路中产生故障电弧信号；

S3、提供一光伏逆变器4将通过故障电弧发生器3后的直流电压、直流电流并入电网；

S4、提供一控制端1基于预设的测试模式控制所述故障电弧发生器3产生故障电弧信号，并通过接收待测产品5的反馈信号来判断待测产品5是否合格。

以上所述的仅为本发明的部分或较佳实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。