一种光伏组件阵列对地绝缘阻抗检测方法及电路的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开了一种光伏组件阵列对地绝缘阻抗检测方法及电路，以解决现有检测方案在正、负母线对地绝缘阻抗差值很大时，盲区多，不能实现在全电压范围内准确检测对地绝缘阻抗的问题。
【专利说明】-种光伏组件阵列对地绝缘阻抗检测方法及电路
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光伏发电【技术领域】，具体地涉及一种光伏组件阵列对地绝缘阻抗检测 方法及电路。
【背景技术】
[0002] 在当今传统能源日益紧张与环境不断恶化的全球背景下，寻找新的替代能源变得 由为重要，而其中太阳能的利用尤为特出。太阳能以其可再生、资源丰富、安全性、清洁能源 等特性一直是人们关注。随着光伏发电技术的不提高与应用成本的下降，光伏发电己在全 球大面积铺开，而在各国家政策的利好作用下，光伏发电当前也正处在快速增长的时候。
[0003] 从光伏发电自身技术出发，虽然当前光伏发电技术己相对成熟，但随着产品现场 应用的增多与时间累积，一些本是忽略的问题也相对突现，并得到了行业的重视。而光伏现 场太阳能电池组件方阵正负直流母线对地绝缘电阻问题也正是其中的一个。
[0004] 现有的光伏电池组件经过长时间的日晒、水淋，电池组件及其连接电缆可能老化、 还有绝缘电阻下降等问题。另外，雷击、场地施工等都有可能对电池组件、连接电缆等带来 不确定性的损坏，其都将有可以能导绝缘电阻下降，如电缆破损暴露于泥土中，电池组件损 坏导致电池连接件与支架短路等情况。就电力设施的电气安全角度考虑，绝缘电阻过小问 题可能导致直流系统对地放电、交流电网透过逆变器系统对直流端对地绝缘电阻过小处进 行对地放电、直流系统直负母线对地电位失衡等问题，问题严重的情况时有可能导致发电 系统器件损坏、并网逆变器并网异常故障、网侧变压器故障、以至电网故障等情况。
[0005] 鉴于以上情况，有必要设计出一个有效的光伏组件阵列对地绝缘阻抗检测方法。
[0006] 然而现有的实现光伏发电的应用中：主要概括为如下几种：
[0007] (1)部分光伏现场太阳能电池组件方阵并没有对绝缘电阻检测功能；（2)部分逆 变器采用固定电阻接入分压法，采样分压值，与固定预知状态比较，实现绝缘电阻分析；（3) 脉冲电压叠加绝缘电阻检测；(4)部分逆变器采用定固电桥接入检测法，采样接入电桥前 与接入电桥后电压情况，计量正负母线对地绝缘电阻，实现绝缘电阻分析；
[0008] 发明人经过研究发现，以上的技术方案都存在一定检测盲区，从而导致误报阻抗 小于阀值等风险。
【发明内容】
[0009] 为了克服现有实现上述目的，本发明提供了一种对地绝缘阻抗检测方法、电路以 解决现有检测方案检测结果不准确和检测盲区问题。
[0010] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0011] 一种光伏组件阵列对地绝缘阻抗检测电路，其特征在于，所述电路包括正分压电 路和负分压电路；
[0012] 所述正分压电路电连接于所述光伏阵列的正母线和地线之间，所述负分压电路电 连接于所述地线与所述光伏阵列的负母线之间；所述正分压电路的电阻值和/或所述负分 压电路的电阻值可调，通过采样所述正分压电路与所述负分压电路的电阻值变换前后的电 压信息，处理器计算出正母线对地绝缘电阻及负母线对地绝缘电阻的阻值。
[0013] 优选的，上述电路还包含报警装置。
[0014] 优选的，当所述正分压电路和负分压电路的输出端包含多条支路时，至少一条支 路上设置开关。
[0015] 进一步的，当所述正分压电路和负分压电路的输出端包含多条支路时，至少一条 支路的电阻上并联的设置有开关。
[0016] 进一步的，上述开关为继电器开关。
[0017] 优选的，上述电路还包含：
[0018] 高隔离DC/DC电源模块组成的供电电源电路；
[0019] 采用差分采样和高精度采样电阻的电压信号采样电路；
[0020] 对外反馈信号和给定系统检测信号模块。
[0021] 进一步的，上述系统电路还配有RS485远程隔离通信系统。通过该通信系统可支 持远程读写和门槛阀值设定。
[0022] 优选的，上述系统电路中所述对外反馈信号和给定系统检测信号模块通过RS485， 开关量或无线模式与监控处理设备进行信息交互。
[0023] 优选的，上述电路中还包含信号保护钳位电路，所述信号保护钳位电路由两个钳 位二极管组成。
[0024] 优选的，本发明实施例还提供一种逆变器，其特征在于，搭载上述绝缘阻抗检测电 路，所述直流电源的正极电连接所述逆变器的直流输入端的正极，所述直流电源的负极电 连接所述逆变器的直流输入端的负极。
[0025] 优选的，本发明实施例还提供一种汇流箱，其特征在于，搭载上述对绝缘阻抗检测 电路，所述直流电源的正极电连接所述汇流箱的直流输入端的正极，所述直流电源的负极 电连接所述汇流箱的直流输入端的负极。
[0026] 优选的，本发明实施例还提供一种光伏组件阵列对地绝缘阻抗检测电路方法：所 述方法包含：
[0027] S1 :检测动作开始；
[0028] S2 :米样正分压电路和负分压电路；
[0029] S3 :判断步骤：依据S2在不同模式下采样正母线对地电压值与地对负母线电压 值，进行预处理判断处理后联立方程组，通过方程组求解出正母排对地绝缘电阻RP及负母 线对地绝缘电阻RN，将RP和RN与光伏组件阵列所允许的最小并网运行绝缘电阻R0比较，
[0030] 当RP>R〇, RN>R0时，判为合格，处理器输出低电平信号，
[0031] 否则判为不合格，输出高电平信号。
[0032] 进一步的，确定S1方法：当CPU接收到系统检测命令信号输入电路低电平连续时 间为tl以上并转为低电平后，认为接收到检测命令。
[0033] 当系统检测到直流电压大于设定值U1后t2s，认为接收到检测命令。
[0034] 进一步的，上述S2包含：
[0035] 当ul>0、u2>0时，且0? 9彡（ul/u2)彡1. 1，认定直流母线绝缘电阻平衡度与电桥 平衡度相近，进入模式1，闭合继电器Kl，K2、K3,并检测此时正母线对地电压u3、地对负母 线电压u4 ;
[0036] 当1.3彡（ul/u2)时，进入模式2,闭合K1，断开K2,并检测u5，u6 ;
[0037] 当（ul/u2)彡0. 7时，进入模式3,闭合K2,断开K1，并检测u7，u8;
[0038] 当 1. 1 < (ul/u2) < 1.3 时，进入模式 4,闭合 K1、K3,断开 K2,并检测 u9，ul0 ;
[0039] 当 0.7< (ul/u2) <0.9 时，进入模式 5,闭合 K2、K4,断开 K1，并检测 ull，ul2;
[0040] 依据采样的电压信息，计算出正母线对地绝缘电阻及负母线对地绝缘电阻的阻 值；
[0041] 当检测ul>0与u2>0的数值异常时，标记系统异常，并将此信息存入存储装置。
[0042] 优选的，上述存储装置存储采样值和绝缘电阻的阻值RP及RN，取结果中的较小值 作为最终检测结果。
[0043] 本发明的机理是利用上述不平衡桥模式组，主要由不平衡电阻，继电器开关组成， 经过检测判断，实现正负母排对地结缘阻抗在不同比例下的切换，得到相应的不同状态方 程，联立方程组，解出正负母排对地绝缘阻抗，使检测结果精准无误。
[0044] 有益效果
[0045] 本发明的有益效果是，本发明提供了一种光伏组件阵列对地绝缘阻抗检测方法及 电路，以解决现有检测方案在正、负母线对地绝缘阻抗差值很大时，盲区多，不能实现在全 电压范围内准确检测对地绝缘阻抗的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0046] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
[0047] 图1为一种光伏组件阵列对地绝缘阻抗检测方法的流程图；
[0048] 图2为一种光伏组件阵列对地绝缘阻抗检测的系统结构框图；
[0049] 图3为本发明一种光伏组件阵列对地绝缘阻抗检测电路的等效示意图；
[0050] 图4为本发明一种光伏组件阵列对地绝缘阻抗检测电路的模式1等效示意图；
[0051] 图5为本发明一种光伏组件阵列对地绝缘阻抗检测电路的模式2等效示意图；
[0052] 图6为本发明一种光伏组件阵列对地绝缘阻抗检测电路的模式3等效示意图；
[0053] 图7为本发明一种光伏组件阵列对地绝缘阻抗检测电路的模式4等效示意图；
[0054] 图8为本发明一种光伏组件阵列对地绝缘阻抗检测电路的模式5等效示意图。
【具体实施方式】
[0055] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合【具体实施方式】并参 照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发 明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本 发明的概念。
[0056] 实施例：
[0057] 如图1所示，一种光伏组件阵列对地绝缘阻抗检测方法，所述方法包含：
[0058] S1 :检测动作开始：当CPU接收到系统检测命令信号输入电路低电平连续时间为 tl以上并转为低电平后，认为接收到检测命令（优选的tl为0.3S，tl时间也可视情况设 定）。当系统检测到直流电压大于U1 (较佳的为400V)后60s (时间也可视情况设定），认 为接收到检测命令；
[0059] S2 :采样正分压电路（正母线对地电压值ul)和负分压电路（地对负母线电压值 u2)；
[0060] 当ul>0、u2>0时，且0? 9彡（ul/u2)彡1. 1，认定直流母线绝缘电阻平衡度与电桥 平衡度相近，进入模式1，此时采用变更电桥方式：闭合继电器Kl，K2、K3,并检测此时正母 线对地电压u3、地对负母线电压u4 ;
[0061] 当1.3< (ul/u2)为上下桥不平衡，进入模式2,此时闭合K1，断开K2,并检测u5， u6 ；
[0062] 当（ul/u2)彡0. 7时，进入模式3,闭合K2,断开K1，并检测u7，u8;
[0063] 当 1. 1 < (ul/u2) < 1.3 时，进入模式 4,闭合 K1、K3,断开 K2,并检测 u9，ul0 ;
[0064] 当 0.7< (ul/u2) <0.9 时，进入模式 5,闭合 K2、K4,断开 K1，并检测 ull，ul2
[0065] 依据采样的信息，建立方程计算出RP及RN ;
[0066] 当检测ul>0与u2>0的数值异常时标记系统异常，
[0067] 并将此信息存入存储装置（存储采样值和绝缘电阻值RP及RN，取计算结果中的较 小值作为最终检测结果，以一步提高了检测准确度）；
[0068] S3 :依据S2在不同模式下采样正母线对地电压值与地对负母线电压值，进行预处 理判断处理后联立方程组，通过方程组求解出正母排对地绝缘电阻RP及负母线对地绝缘 电阻RN，将RP和RN与光伏组件阵列所允许的最小并网运行绝缘电阻R0比较，当RP>R0， RN>R0时，判为合格，处理器输出低电平信号，否则判为不合格，输出高电平信号，并将判断 结果和阻值数据发送给控制设备，结束。
[0069] 作为上述S3的变形，还可将计算出的RP、RN的信息传给控制设备进行判断控制。
[0070] 技术说明：
[0071] 上述方案中，采用平衡电桥绝缘电阻计算方法，系统检测出ul、u2、u3、u4、u5、u6、 u7、u8、u9、ulO、ull、ul2后；采用电桥组合方程计量方法：定义Rl、R2、R3、R4、R5, R6为不 平衡电桥上桥接入电阻；RP，RN分别为正直流母线对地绝缘电阻、负直流母线对地绝缘电 阻；根据分压原理，结合不同模式下的方程组可检出RP与RN。
[0072] 组合方程如下：其中 R7 = R1//R3, R8 = R2/7(R5+R6)，R9 = R1/7(R3+R4)，R10 = R2//R6, x = RP，y = RN。Kl，K2, K3, K4为输入继电器（其驱动信号由处理器发出）。
[0073] 模式1时（等效电路参见图4):
【权利要求】
1. 一种光伏组件阵列对地绝缘阻抗检测电路，其特征在于，所述电路包括正分压电路 和负分压电路； 所述正分压电路电连接于所述光伏阵列的正母线和地线之间，所述负分压电路电连接 于所述地线与所述光伏阵列的负母线之间；所述正分压电路的电阻值和/或所述负分压电 路的电阻值可调，通过采样所述正分压电路与所述负分压电路的电阻值变换前后的电压信 息，处理器计算出正母线对地绝缘电阻及负母线对地绝缘电阻的阻值。
2. 如权利要求1所述的电路，其特征在于：当所述正分压电路和负分压电路的输出端 包含多条支路时，至少一条支路上设置开关。
3. 如权利要求2所述的电路，其特征在于：当所述正分压电路和负分压电路的输出端 分别包含多条支路时，至少一条所述支路的电阻上并联的设置有开关。
4. 如权利要求2所述的电路，其特征在于：有多个电阻串联的所述支路的至少1个电 阻上并联开关。
5. 如权利要求1-4中任一项所述的电路，其特征在于：所述电路还包含： 高隔离DC/DC电源模块组成的供电电源电路； 采用差分采样和高精度采样电阻的电压信号采样电路； 给定系统检测信号模块。
6. 如权利要求5所述的电路，其特征在于：所述给定系统检测信号模块通过RS485,开 关量或无线模式与监控处理设备进行信息交互。
7. -种逆变器，其特征在于，搭载如权利要求6所述的电路，所述光伏组件阵列组成的 直流电源的正极电连接所述逆变器的直流输入端的正极，所述直流电源的负极电连接所述 逆变器的直流输入端的负极。
8. -种光伏组件阵列对地绝缘阻抗检测方法，其特征在于：所述方法包含如下步骤： 51 :检测动作开始； 52 :采样正分压电路和负分压电路； 53 :判断步骤：依据S2在不同模式下采样正母线对地电压值与地对负母线电压值，进 行预处理判断处理后联立方程组，通过方程组求解出正母排对地绝缘电阻RP及负母线对 地绝缘电阻RN，将RP和RN与光伏组件阵列所允许的最小并网运行绝缘电阻R0比较， 当RP>RO,RN>RO时，判为合格，处理器输出低电平信号， 否则判为不合格，输出高电平信号。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于：确定所述S1为： 当处理器接收到系统检测命令信号输入低电平连续时间为tl以上并转为低电平后， 认为接收到所述给定系统检测信号的检测命令；及 当系统检测到直流电压大于设定值U1并持续tl后，检测动作开始。
10. 如权利要求9所述的方法：其特征在于：所述S2包含： 当ul>0、u2>0时，且0. 9 < (ul/u2) < 1. 1，认定直流母线绝缘电阻平衡度与电桥平衡 度相近，进入模式1，闭合继电器Kl，K2、K3,并检测此时正母线对地电压u3、地对负母线电 压u4 ; 当1.3彡（ul/u2)时，进入模式2,闭合K1，断开K2,并检测u5，u6 ; 当（ul/u2)彡0. 7时，进入模式3,闭合K2,断开K1，并检测u7，u8; 当1. 1 < (ul/u2) < 1.3时，进入模式4,闭合K1、K3,断开K2,并检测u9，ul0 ; 当0. 7 < (ul/u2) < 0. 9时，进入模式5,闭合K2、K4,断开K1，并检测ull，ul2 ; 依据采样的电压信息，计算出正母线对地绝缘电阻及负母线对地绝缘电阻的阻值； 当检测ul>0与u2>0的数值异常时，标记系统异常， 并将此信息存入存储装置。
【文档编号】G01R27/18GK104378068SQ201410673800
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月21日 优先权日:2014年11月21日
【发明者】黄国江, 张斗金, 张杜 申请人:江苏兆伏爱索新能源有限公司