一种光伏逆变器并网继电器的故障检测方法与流程

本发明涉及光伏逆变器的并网继电器领域，具体涉及一种光伏逆变器并网继电器的故障检测方法。

背景技术：

随着光伏行业的不断发展，对光伏发电系统的可靠稳定运行要求越来越高。安规为保证光伏逆变器在故障时刻能可靠断网，一般要求光伏逆变器有两组串联的并网继电器，在逆变器并网前需要检测两组继电器能否能够可靠地断开和吸合。目前，常规的检测方法仅仅通过检测电网电压和逆变电压来判断并网继电器是否正常，这种方法有很大的盲区。像采样电路异常，火线阻抗接地等故障很容易造成并网继电器故障的误报。这大大提高了继电器故障检测的难度，增加了维护成本，同时由于误报导致逆变器的停机也降低了系统的发电量，导致客户利益受损。

技术实现要素：

为了解决逆变器并网继电器的误报问题，本发明的目是提供一种光伏逆变器并网继电器的故障检测方法，能够区分逆变器并网继电器故障与造成并网继电器故障误报的异常情况，确保快速定位故障原因并确保机器可靠并网。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种光伏逆变器并网继电器的故障检测方法，所述并网继电器（本文中均简称为relay）包括三相的与逆变侧相连的主relay和与电网侧或负载侧相连的副relay，每相的所述主relay和所述副relay相互串接，所述故障检测方法包括：

采样电路检测，用于判断电网电压采样电路是否存在异常；

阻抗接地检测，用于判断是否存在火线阻抗接地的情况；若存在火线阻抗接地的情况，则进行阻抗接地条件下的relay检测，用于火线阻抗接地条件下的relay异常检测；若不存在火线阻抗接地的情况，则进行非阻抗接地条件下的relay检测，用于非火线阻抗接地条件下的relay异常检测；

relay接触阻抗检测，用于检测relay是否接触阻抗过大。

其中，若所述采样点路检测判断电网电压采样电路无异常，则进行所述阻抗接地检测；若所述火线阻抗接地条件的relay异常检测或所述非火线阻抗接地条件的relay异常检测未检测到relay异常，则进行所述relay接触阻抗检测。

进一步地，所述采样电路检测包括如下步骤：

计算三相电压采样ua_sample，ub_sample，uc_sample之和uzero_avg的有效值uzero_rms；

判断n个电网周期内是否存在m(m<n）次满足uzero_rms>uzero_set，否则报采样电路硬件异常故障，是则进行所述阻抗接地检测。

进一步地，所述阻抗接地检测包括如下步骤：

计算三相逆变电压有效值uinv_a，uinv_b，uinv_c，对三相逆变电压进行排序得到uinv_max，uinv_mid，uinv_min；

判断uinv_mid是否满足umin_set<uinv_mid<umax_set，满足则进行所述阻抗接地条件下的relay检测，不满足则执行下一步骤，其中umin_set、umax_set分别表示最小逆变电压设定值（如，为0.3*ugrid）、最大逆变电压设定值（如，为0.7*ugrid）；

计算三相relay端电压urelay_a，urelay_b，urelay_c；

判断至少有两相relay端电压urelay_x<k1*ugrid，是则报relay故障，否则执行下一步骤其中urelay_x选自urelay_a，urelay_b，urelay_c，k1为比例系数（如，为0.3），ugrid为电网电压；

判断仅有一相relay端电压urelay_x<k1*ugrid，且三相逆变电压uinv_x<k2*ugrid，是则执行下一步骤，否则进行所述非阻抗接地条件下的relay检测，其中uinv_x选自uinv_a，uinv_b，uinv_c，k2为比例系数（如，为0.7）；

通过三相逆变采样电压减去故障相电网采样电压得新的三相逆变采样电压，由新的逆变采样电压计算得到逆变电压有效值uinv_a，uinv_b，uinv_c，，进行所述非阻抗接地条件下的relay检测，其中，ugrid_y为上一步骤中满足urelay_x<k1*ugrid的那一相的电网电压。

进一步地，所述非阻抗接地条件下的relay检测包括如下步骤：

判断urelay_x<c1*ugrid，是则报relay故障，否则进行下一步骤，其中c1为比例系数（如，为0.3）；

根据电网电压ugrid指令开启pwm产生开环电压，判断uinv_x>c2*ugrid，是则报relay故障，否则进行下一步骤，其中c2为比例系数（如，为0.7）；

闭合副relay，判断uinv_x<c2*ugrid，是则报relay故障，否则进行下一步骤；

闭合主relay，进行下一步骤；

关闭pwm，判断uinv_x<c2*ugrid，是则报relay故障，否则进行所述relay接触阻抗检测。

进一步地，所述阻抗接地条件下的relay检测包括如下步骤：

判断三相逆变电压有效值的两两差值绝对值>umin，报relay故障；判断三相逆变电压有效值的两两差值绝对值<umin并且电网周期内两相逆变电压的瞬时值乘积小于零的次数>count，报relay故障，否则进行下一步骤，其中count为设定计数值（如，为20次）；

根据电网电压ugrid指令开启pwm产生开环电压，判断三相逆变电压有效值的两两差值绝对值>umin，报relay故障；判断三相逆变电压有效值的两两差值绝对值<umin并且电网周期内两相逆变电压的瞬时值乘积小于零的次数>count，报relay故障，否则进行下一步骤；

闭合副relay，判断relay电压有效值的两两差值绝对值>umin，报relay故障；判断逆变电压有效值的两两差值绝对值>umin并且电网周期内两相逆变电压的瞬时值乘积小于零的次数>count，报relay故障，否则进行下一步骤；

闭合主relay，进行下一步骤；

关闭pwm，判断uinv_x<c2*ugrid，是则报relay故障，否则进行所述relay接触阻抗检测。

进一步地，所述relay接触阻抗检测包括如下步骤：

机器并网，判断urelay_x>k3*ugrid，是则报relay故障，其中k3为比例系数（如，为0.2）。

在一具体实施例中，具体包括如下步骤：

s1、计算三相电压采样ua_sample，ub_sample，uc_sample之和uzero_avg的有效值uzero_rms；

s2、判断n个电网周期内是否存在m(m<n）次满足uzero_rms>uzero_set，否则报采样电路硬件异常故障，是则进行下述步骤s3（进行所述阻抗接地检测）；

s3、计算三相逆变电压有效值uinv_a，uinv_b，uinv_c，对三相逆变电压进行排序得到uinv_max，uinv_mid，uinv_min；

s4、判断uinv_mid是否满足umin_set<uinv_mid<umax_set，满足则进行下述步骤9b（进行所述阻抗接地条件下的relay检测），不满足则执行下述步骤s5，其中umin_set、umax_set分别表示最小逆变电压设定值（0.3*ugrid）、最大逆变电压设定值（0.7*ugrid）；

s5、计算三相relay端电压urelay_a，urelay_b，urelay_c；

s6、判断至少有两相relay端电压urelay_x<k1*ugrid，是则报relay故障，否则执行下述步骤s7，其中urelay_x选自urelay_a，urelay_b，urelay_c，k1为比例系数（0.3），ugrid为电网电压；

s7、判断仅有一相relay端电压urelay_x<k1*ugrid，且三相逆变电压uinv_x<k2*ugrid，是则执行下述步骤s8，否则执行下述步骤9a，进行所述非阻抗接地条件的relay检测，其中uinv_x选自uinv_a，uinv_b，uinv_c，k2为比例系数（0.7）；

s8、通过三相逆变采样电压减去故障相电网采样电压得新的三相逆变采样电压，由新的逆变采样电压计算得到逆变电压有效值uinv_a，uinv_b，uinv_c，执行下述步骤9a，其中，ugrid_y为上一步骤中满足urelay_x<k1*ugrid的那一相的电网电压；

s9a、判断urelay_x<c1*ugrid，是则报relay故障，否则执行下述步骤10a，其中c1为比例系数（0.3）；

s10a、根据电网电压ugrid指令开启pwm产生开环电压，判断uinv_x>c2*ugrid，是则报relay故障，否则执行下述步骤11a，其中c2为比例系数（0.7）；

s11a、闭合副relay，判断uinv_x<c2*ugrid，是则报relay故障，否则执行下述步骤12a；

s12a、闭合主relay，执行下述步骤13a；

s13a、关闭pwm，判断uinv_x<c2*ugrid，是则报relay故障，否则执行下述步骤14；

s9b、判断三相逆变电压有效值的两两差值绝对值>umin，报relay故障；判断三相逆变电压有效值的两两差值绝对值<umin并且电网周期内两相逆变电压的瞬时值乘积小于零的次数>count，报relay故障，否则执行下述步骤10b，其中count为设定计数值（20次）；

s10b、根据电网电压ugrid指令开启pwm产生开环电压，判断三相逆变电压有效值的两两差值绝对值>umin，报relay故障；判断三相逆变电压有效值的两两差值绝对值<umin并且电网周期内两相逆变电压的瞬时值乘积小于零的次数>count，报relay故障，否则执行下述步骤11b；

s11b、闭合副relay，判断relay电压有效值的两两差值绝对值>umin，报relay故障；判断逆变电压有效值的两两差值绝对值>umin并且电网周期内两相逆变电压的瞬时值乘积小于零的次数>count，报relay故障，否则执行下述步骤12b；

s12b、闭合主relay，执行下述步骤13b；

s13b、关闭pwm，判断uinv_x<c2*ugrid，是则报relay故障，否则执行下述步骤14；

s14、机器并网，判断urelay_x>k3*ugrid，是则报relay故障，其中k3为比例系数（0.2）。

本发明采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：

可以有效地区别采样电路异常、火线接地和阻抗接地造成的继电器检测故障的误报，并能快速定位故障原因并迅速采取相应措施，既减少了因误报导致机器停机造成的发电量损失，又能快速定位和解决问题减少维护成本和更好服务客户。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为应用本发明的故障检测方法的硬件系统示意图；

图2为一种根据本发明的故障检测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

图1使出了一种光伏逆变器的硬件系统，本发明提供的故障检测方法用于检测该硬件系统的继电器是否存在故障及故障原因。参照图1所示，所述并网继电器包括三相的主relay和副relay，其中，各主relay分别与逆变侧（inverter）相电连，各副relay分别与电网侧（grid）或负载侧相电连，每相的所述主relay和所述副relay相互串接。每相的所述副relay的输出侧、所述主relay和所述副relay之间分别设置有逆变电压采样电路、电网电压采样电路。

本发明的光伏逆变器并网继电器的故障检测方法，包括：采样电路检测；阻抗接地检测；阻抗接地条件下的relay检测；非阻抗接地条件下的relay检测；relay接触阻抗检测。采样电路检测用于判断电网电压采样电路是否存在异常；阻抗接地检测用于判断是否存在火线阻抗接地的情况；阻抗接地条件下relay检测用于火线阻抗接地条件下relay异常检测；非阻抗接地条件下relay检测逻辑用于非火线阻抗接地条件下的relay异常检测；relay接触阻抗检测用于检测relay是否存在接触阻抗过大问题。

参照图2所示的流程图，本发明的光伏逆变器并网继电器的故障检测方法具体包括如下步骤：

a、采样电路检测：

s1、计算三相电压采样ua_sample，ub_sample，uc_sample（分别通过逆变器电网电压采样电路的采样值由dsp芯片的adc模块处理后获得）之和uzero_avg的有效值uzero_rms；

s2、判断n个电网周期内是否存在m(m<n）次满足uzero_rms>uzero_set，否则报采样电路硬件异常故障，是则进入步骤s3。

b、阻抗接地检测：

s3、计算三相逆变电压有效值uinv_a,uinv_b,uinv_c，对三相逆变电压进行排序uinv_max，uinv_mid，uinv_min；

s4、判断uinv_mid是否满足umin_set<uinv_mid<umax_set，满足则进入步骤s9b，不满足则进入步骤s5；

s5、计算三相relay端电压有效值urelay_a，urelay_b，urelay_c；

s6、断至少有两相relay端电压urelay_x<k1*ugrid，是则报relay故障，否则进入步骤s7；

s7、判断仅有一相relay端电压(假设为a相)urelay_a<k1*ugrid，并且三相逆变电压uinv_x<k2*ugrid，是则进行步骤s8，否则进步步骤s9a；

s8、通过三相逆变采样电压减去故障相电网采样电压得新的三相逆变采样电压(如，步骤s7中假设满足urelay_a<k1*ugrid的a相即为故障相)，由新的逆变采样电压计算得到逆变电压有效值uinv_a，uinv_b，uinv_c，进入步骤s9a。

c、非阻抗条件下的relay检测：

s9a、判断urelay_x<c1*ugrid则报relay故障，否则进入步骤s10a；

s10a、根据电网电压ugrid指令开pwm产生开环电压，判断uinv_x>c2*ugrid则报relay故障，否则进入步骤s11a；

s11a、闭合副relay，判断uinv_x<c2*ugrid，是则报relay故障，否则进入步骤s12a；

s12a、闭合主relay，进入步骤s13a；

s13a、关闭pwm，判断uinv_x<c2*ugrid，是则报relay故障，否则进入步骤s14。

d、阻抗条件下的relay检测：

s9b、判断三相逆变电压有效值两两差值绝对值>umin，报relay故障；判断三相逆变电压有效值两两差值绝对值<umin并且电网周期内两相瞬时值乘积小于零的次数>count，报relay故障，否则进步步骤s10b；

s10b、根据电网电压ugrid指令开pwm产生开环电压，判断三相逆变电压有效值两两差值绝对值>umin，是则报relay故障；判断三相逆变电压有效值两两差值绝对值<umin并且电网周期内两相瞬时值乘积小于零的次数>count，是报relay故障，否则进步步骤s11b；

s11b、闭合副relay，判断relay电压有效值两两差值绝对值>umin,报relay故障；判断逆变电压有效值两两差值绝对值>umin并且电网周期内两相瞬时值乘积小于零的次数>count，是报relay故障，否则进入步骤s12b；

s12b、闭合主relay，进入步骤s13b；

s13b、关闭pwm，判断uinv_x<c2*ugrid，是则报relay故障，否则进入步骤s14。

e、relay接触阻抗检测：

s14：机器并网，判断urelay_x>k3*ugrid，是则报relay故障。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。