光伏系统直流故障电弧探测研究

发布时间：2020-07-27 14:13

【摘要】：随着光伏产业的快速发展,光伏系统中发生火灾的频率也不断增高,严重危害了光伏系统的正常运行。一些研究结果表明,光伏系统发生火灾的直接原因是直流故障电弧导致的。直流电弧不具有过零点、周期性等特性,呈现高温高热、持续时间比较短的特点,同时光伏系统结构复杂,导致光伏系统的直流故障电弧检测具有很大的难度,对光伏系统中的直流故障电弧检测研究具有重要的应用价值。本文首先在搭建了光伏系统直流故障电弧仿真的基础上,搭建了光伏系统直流故障电弧数据采集实验平台,并对采集装置进行了硬件和软件的设计和实现,通过该实验平台采集了故障电弧和正常工作情况下的实验数据。并以故障电弧电流的方差、峰峰值和频域的高频能量作为特征。接着,从数学形态学的理论和实际应用进行介绍,探讨数学形态学在直流故障电弧检测的可行性。提出两种不同的数学形态学算子及其组合,将其应用在直流故障电弧上,研究其效果。第一个是基于形态学闭开一开闭梯度变换对故障电弧进行分析;第二个是基于多级的不同数学形态学滤波器对故障电弧进行分析。实验结果表明两种方法从不同角度对故障电弧特征进行了提取,可以用于直流故障电弧检测的应用上,为解决直流故障电弧提供了另外一种方法和思路。最后,基于循环神经网络设计了一个光伏系统直流故障电弧识别的方案,循环神经网络适用于处理时间序列相关的任务,该实验中利用循环神经网络提取特征,结合前面提取的多个特征,在神经网络中进行训练,最终对直流故障电弧进行识别,得到了 98.24%准确率的分类结果,实验表明,我们所设计的基于循环神经网络的直流故障电弧识别方案具有较高的准确性,对今后的研究有一定的参考价值和借鉴意义。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM615;TM501.2
【图文】：

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信号灯和住宅区的路灯等等。在大型商场、医院和家庭住宅等公共建筑屋顶安装逡逑光伏发电系统，不仅能享受政府发放的补贴，还能自己产出电能，减少电能的使逡逑用。有关机构数据统计显示，如图１．１光伏发电产业在２０１７取得迅猛发展，达到逡逑了一亿多千瓦的装机量，占总新能源装机量的２０％左右。逡逑光伏发电因其环保、高效和可再生性，成为了当下生活和生产用电的重要补逡逑１逡逑

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比如设备连接不良，设备老化，电气损坏和接地断线引起的故障电弧。根据逡逑电弧发生的位置对电弧进行分类，则可以分成串联电弧、并联电弧和接地电弧。逡逑如图２．１所示，串联故障电弧发生时，由于线路负载的限制，它的回路上电流的逡逑有效值往往接近于正常工作情况下的电流有效值，对于传统的电气保护装置并不逡逑能及时地检测到故障并切断电流，直至灭掉故障电弧。并联电弧发生时，回路电逡逑流呈现明显的变化，这类故障一般能够通过现有的电气保护装置有效地检测并切逡逑断。串联故障电弧比并联故障电弧更常出现，而且检测的难度更大，也是大多数逡逑火灾事故引起的原因，所以本课题重点对串联故障电弧进行研究。逡逑７逡逑

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在做实验时选取合适的位置，并且针对具体的位置对故障电弧进行相应的分析能逡逑更针对性地提出相应的检测方法。因此，本小节对故障电弧发生位置进行讨论，逡逑并做了如图２．２和表２．１的总结。逡逑１０逡逑

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