定位和淬灭电弧的方法和装置制造方法

定位和淬灭电弧的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及定位和淬灭PV系统(1)中的PV发电机(2)中的电弧的方法，所述PV发电机包括至少两个PV子发电机(2.1-2.n)，其中在每个支路中，用于淬灭各个PV子发电机(2.1-2.n)中的电弧的设备与每个PV子发电机(2.1-2.n)相关联。所述方法包括以下步骤：检测PV发电机(2)中的电弧。接着，确定每个PV子发电机(2.1-2.n)的概率值，所述概率值与电弧位于相应的PV子发电机(2.1-2.9)中的概率相关。根据确定的概率值确定激活淬灭电弧的设备的序列(R.1-R.n)。然后，根据确定的序列(R.1-R.n)的次序相继激活淬灭电弧的设备。此外本发明涉及定位和淬灭PV系统(1)中的PV发电机(2)中的电弧的装置，其设计为执行该方法，还涉及包括这样的装置的PV系统(1)。
【专利说明】定位和淬灭电弧的方法和装置

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种定位和淬灭光伏发电机中的电弧的方法和装置，所述光伏发电机包括至少两个光伏子发电机，其中每个光伏子发电机包括用于淬灭各个光伏子发电机中的电弧的设备。此外本发明涉及包括这种装置的光伏系统。

【背景技术】
[0002]具体地说，相对较大的光伏(PV)系统(光伏在下文中称为PV)可以具有PV发电机，所述PV发电机通常包括多个(但是至少两个)并联连接的PV子发电机。这样的PV子发电机可以是所谓的例如由多个串联连接的PV模块形成的串。PV发电机连接到PV系统中的一个或多个逆变器，所述逆变器将PV发电机产生的直流电流(DC)转换为适合于给供电系统供电的交流电流(AC)。在这样的PV系统里，PV发电机和逆变器之间通常需要隔离。根据要求，该隔离可以是仅通过半导体开关、电流隔离或甚至在所有极的电流隔离实现的功能性断开。在电流隔离或在所有极的电流隔离的情况下，这可以借助于机电开关来实现。这种情况下，专用机电开关通常与PV子发电机中的每一个相关联，以便能够(例如在故障的情况下)选择性地断开PV子发电机。机电开关应理解为表示机电式驱动开关，例如由电动机或电磁体驱动。电磁体驱动开关也被称为继电器或接触器。
[0003]在PV系统中，由于高DC电压和占绝对优势的直流电流，电弧代表了不应被低估的问题，并且电弧是引起火灾的主要原因之一。如果识别了电弧，那么应尽快激活用于淬灭各个PV子发电机中的电弧的设备。例如，这样的设备代表提及的将PV子发电机与逆变器的输入端隔离的开关。如果PV子发电机与逆变器隔离，那么流过与PV子发电机串联连接的电弧的电流减少，其结果是电弧被淬灭。例如，文献DE 10 2011 000 737 Al公开了在检测到电弧之后自动激活作为保护器件的一部分的隔离开关，所述隔离开关优选地布置在PV发电机和逆变器之间且靠近PV发电机。
[0004]具体地说，在较大PV系统的情况下，整个PV发电机的同时去耦，也就是说，所有PV子发电机的同时去耦是不利的，因为由逆变器供电的供电系统中可能发生不稳定。另外，接下来的故障探测是复杂的，因为，在这样的所有PV子发电机同时断开的情况下，不可能对电弧进行定位。另一方面，如果PV子发电机相继与逆变器的DC输入电路隔离，那么对电弧的定位可以至少限定到PV子发电机的级别。文献DE 101 55795 Cl中描述了与汽车供电系统结合的类似定位电弧的方法，所述汽车供电系统包括多个供电子系统。
[0005]由于PV子发电机通过其连接到逆变器的机电开关的惯性，单个开关操作具有最小的开关时间，然而，其可以在几十毫秒的范围内。除此之外是在每个情况下确立在开关操作之后先前检测到的电弧仍然存在还是已经被淬灭所需的时间。在带有相应较大数量的PV子发电机的较大PV系统的情况下，在某些情况下连续或相继断开连接会耗费几秒钟。最坏的情况是，电弧可能一直存在直到断开最后一个子发电机为止，即，贯穿开关序列的整个时期一直存在。出于安全原因，这种情况是不期望发生的，例如，会有电弧引起火灾的风险，并且，在某些情况下，例如根据美国标准UL1699B，这种情况也是不允许的。


【发明内容】

[0006]因此，本发明的目的包括提供一种方法和PV系统，其中带有多个PV子发电机的PV发电机中的电弧能够在此过程中被尽可能快地淬灭并且所述电弧被定位。
[0007]该目的通过一种方法和PV系统实现，所述PV系统包括各项独立权利要求的特征。从属权利要求中给出了有利配置。
[0008]根据本发明的在开始提及的该类方法包括如下步骤:首先，在PV发电机中检测电弧。接着，确定PV子发电机中的每一个的概率值，所述概率值与电弧位于相应的PV子发电机中的概率相关。再接着，根据确定的概率值确定激活淬灭电弧的设备的序列的顺序。然后，根据该序列的顺序相继激活淬灭电弧的设备。
[0009]根据本发明，用于淬灭的设备不会以固定不变的预定顺序激活，而是会以同样考虑到电弧位于特定PV子发电机中的概率的顺序激活。优选地，淬灭尝试最先针对其中电弧位于该PV子发电机上的概率最高的PV子发电机。然后针对具有第二高概率的PV子发电机上，等等。以这种方式，在非常短的时间段内淬灭并定位电弧。
[0010]在该方法的一个优选配置中，概率值是基于PV子发电机中AC电压信号的噪声水平来确定的。优选地，在这种情况下，淬灭电弧的设备以噪声水平减少的序列顺序激活。电弧发射宽频带AC电压信号，所述宽频带AC电压信号也称为噪声信号。例如，由于PV子发电机之间的电容性耦合和电感性耦合，该AC电压信号不局限于存在电弧的PV子发电机。因此通过此信号对电弧直接定位是不可能的。然而，AC电压信号水平、噪声水平，与电弧存在于相应PV子发电机的概率相关联，并且可以作为用于在根据本发明的方法中确立淬灭设备的激活序列顺序的易测得变量。
[0011]在该方法的另一优选配置中，概率值由测量到的流经PV子发电机的局部电流的变化计算得到。电弧的出现伴随着流经受影响的PV子发电机的局部电流的变化。然而，由于PV子发电机互相连接以形成整个PV发电机的方式，PV子发电机中电流的变化还势必造成其他PV子发电机中电流的变化。因此，所观察到的局部电流的变化不能引起对电弧的直接定位。然而，反过来，电流的变化可用于在根据本发明的方法中确立淬灭设备的激活序列顺序。
[0012]在该方法的另一优选配置中，如果用于淬灭与该PV子发电机相关联的电弧的设备激活之后，在PV发电机中不再检测到电弧，那么实施信号指示以表明电弧定位在特定的PV子发电机中。
[0013]在该方法的另一优选配置中，概率值基于噪声水平以及基于局部电流的测量值的变化来确定。优选地，在这种情况下实施检查以确定局部电流的变化是否暂时与噪声水平的变化相关联，并且根据该结果执行对电弧存在于PV子发电机中的概率的似然性检查。由于实现了甚至更高程度的可靠性，因此，综合考虑电弧存在的不同指标，用于尽可能快地定位电弧。
[0014]在该方法的另一优选配置中，在激活用于淬灭电弧的设备时，经过相应PV子发电机的局部电流中断。可选地，相应PV子发电机短路。这两种方法都是淬灭存在的电弧的有效方法。通过中断经过PV子发电机的局部电流，淬灭了中断的电路中流动的串联电弧。短路淬灭并联电弧。两种淬灭方法还可以结合在一起，例如通过相继执行的方式结合在一起。
[0015]优选地，为了中断经过相应PV子发电机的局部电流，在每个支路中，使用每个均包括彼此并联布置的机电开关和半导体开关的开关元件，其中，在首先打开开关元件的所有机电开关之后，通过切换开关元件各自的半导体开关来实施中断经过相应PV子发电机的局部电流。以这种方式，可以快速连续地相继检查多个PV子发电机或许多PV子发电机中电弧的存在。
[0016]—种根据本发明的用于定位和淬灭PV系统的PV发电机中的电弧的装置，所述PV发电机包括至少两个PV子发电机，包括与在每一支路中用于淬灭各自的PV子发电机中的电弧的PV子发电机相关联的装置和至少一个用于电弧检测的器件。该装置的特征在于，实际上其还包括每个PV子发电机对应的控制器件和/或中央控制器件。控制器件和/或中央控制器件设计为:确定PV子发电机中的每一个的概率值，所述概率值与电弧位于相应PV子发电机中的概率相关联；根据确定的概率值确定用于激活淬灭电弧的设备的序列顺序；并且根据确定序列的次序相继激活淬灭电弧的设备。因此装置设计为执行上述方法。根据本发明的PV系统包括该装置，所述PV系统包括PV发电机，所述PV发电机包括至少两个PV子发电机。在两种情况下，尤其还提供了结合该方法所提及的益处。

【专利附图】

【附图说明】
[0017]下文将借助于两副附图、参考示例性实施例更详细地说明本发明，在附图中:
[0018]图1显示了 PV系统的电路框图，及
[0019]图2显示了淬灭和定位电弧的方法的流程图。

【具体实施方式】
[0020]图1简要地显示了 PV系统I的基本设计的电路框图，其中可以执行根据本发明的方法。PV系统I包括PV发电机2，所述PV发电机2包括数目η (在这个例子中η = 3)的PV子发电机，例如，PV子发电机2.1、2.2到2.n。PV子发电机2.1-2.η中的每一个可以包括，例如串联串或串联串的并联电路，其中串联串表示多个串联连接的PV模块的布置。通过示例的方式，PV子发电机2.1-2.η由图中的各个光伏电池的电路符号表示。
[0021]PV子发电机2.1-2.η通过DC线3、4连接到逆变器5的DC输入电路。在输出侧，逆变器5耦合到供电系统6来供电。
[0022]供电系统6可以是公共供电电网或私人供电系统(独立供电系统)。通过示例的方式，逆变器5设计为带有用于给供电系统6三相馈电的三个AC输出端。不用说，与所示的三相设计不同的逆变器5和/或供电系统6的不同设计也是可能的，例如单相设计。另夕卜，图1中仅图示在本申请的上下文中重要的PV系统I的部分。例如，为清楚起见，未图示布置在逆变器5的DC侧或AC侧的其他元件，例如其他隔离元件或开关元件、滤波器、监控器件或变压器。
[0023]在示例中显示了 PV子发电机2.1-2.η与其连接件中的一个相连接，这种情况下，例如负极直接彼此连接以及直接连接到DC线4。所述PV子发电机2.1-2.η的其他连接件，在正极的情况下，各自经由分开的电流通路3.1、3.2到3.η通向每个支路中的一个监控单元10.1、10.2到10.η。各自对应的PV子发电机2.1_2.η接着经过各自的监控单元10.1、10.2到10.η连接到公用DC线3和逆变器5。
[0024]监控单元10.1,10.2-10.η中的每一个包括电流测量装置11.Ull.2-11.η，用于电弧检测的器件12.1,12.2-12.η，和开关元件13.1,13.2-13.no
[0025]电流测量装置11.1-11.η用于确定各自的局部电流1.1_Ι.η，所述局部电流
1.1-1.η流过相应的电流通路3.1-3.η并因此流过PV子发电机2.1-2.η。所述电流测量装置具有例如每个支路中的电流测量电阻器(分流器)，在PV系统的操作期间所述电流测量电阻器处产生压降。测量的压降与局部电流1.1-1.η成正比。同样也可以使用测量电流水平的其他测量方法，例如通过Hall传感器测量电流的方法。
[0026]用于电弧检测的器件12.1、12.2-12.η，在下文中称为电弧检测器12.1-12.η，其被设计为检测各自的局部电流1.1-1.η的AC成分，所述AC成分是电弧存在的特性。这种情况下，每个支路中的一个AC电压幅值UA。.1_UA。.η可被输出作为测量值，所述AC电压幅值UAC.1_UA。.η在电弧特性的发射频率范围内被确定。在这种情况下，测量值可以以模拟形式或数字形式放大和可能平滑的方式输出。在下文中，AC电压幅值被称为噪声水平UAe.1-Uac.n，这是因为AC电压幅值通常在宽的频率范围之上确定。然而，原则上电弧检测还可以在单个测量频率或在多个不连续的测量频率处实施。测量的噪声水平UAC.1 (其中i = I到n)越大，相应PV子发电机2.1中存在电弧的概率就越大。然而，在某些情况下，清楚的定位是不可能的，这是由于电弧发射的信号对邻近PV子发电机的串扰，例如通过所述邻近PV子发电机之间的电感性耦合和/或电容性耦合的串扰。
[0027]各个PV子发电机2.1-2.η可以从逆变器5的DC输入端去耦，或经过开关元件13.1-13.η连接到逆变器5的DC输入端。各个开关元件13.1_13.η可以是机电开关，例如接触器或继电器的一组触点。在优选实施例中，机电开关包括在开关操作期间抑制或淬灭电弧的设备。各个开关元件13.1-13.η还可以是半导体开关，例如IGBT(绝缘栅双极型晶体管)或MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)。可能地，在这种情况下，二极管与半导体开关相关联以阻止反向电流。有可能以背靠背的配置(也就是彼此串联链接但是定向为反向平行)使用两个晶体管，或可选地，晶体管连接到整流器上以便实现双向操作半导体开关。机电开关和半导体开关的组合也是可以接受的，其中半导体开关在其驱动期间旁路机电开关以阻止机电开关处出现电弧。为了简洁起见，开关元件13.1-13.η在下文中称为开关 13.1-13.η。
[0028]监控单元10.1-10.η通过控制线14连接到中央控制器件15。控制线14首先用于将在监控单元10.1-10.η内检测到的信息传送到控制器件15且其次用于将来自控制器件15的控制命令传送到监控单元10.1-10.η?信息交换可以以规律的时间间隔几乎连续地执行或可以由控制器件15和/或监控单元10.1-10.η发起。传送的信息和命令涉及电流测量装置11.1-11.η和电弧检测器12.1-12.η输出的测量值以及开关13.1-13.η的驱动。
[0029]除了中央控制器件15和/或作为中央控制器件15的替换器件，可以另外提供专用控制器件，所述专用控制器件布置在监控单元10.1-10.η中的每一个内，例如用于估计各自的电流测量装置11.1-ll.n和/或各自的电弧检测器12.1_12.η输出的测量值和/或用于驱动各自的开关13.1-13.η?
[0030]这种情况下，控制线14为网络链路的形式。然而，可选地，各个控制线实施在监控单元10.1-10.η和控制器件15之间也是可以接受的。可选地，在控制单元15和监控单元10.1-10.η之间以无线方式(例如以无线电交换的方式)进行测量值或信号的传送也是可以接受的。
[0031]快速淬灭和定位PV发电机内的已知电弧的方法在下文中使用图2中的流程图进行图示。所述方法可以例如在图1中所示的PV系统内执行。因此，参考图1且使用图1的参考标记通过示例的方式进行说明。
[0032]在该方法的开始，假定PV系统I处于正常运行状态，在所述正常运行状态下，所有的开关13.1-13.η都闭合，结果是所有的PV子发电机2.1-2.η都连接到逆变器5。
[0033]在该方法的第一步骤S21中，PV系统I的电弧检测器12.1-12.η被激活。在接下来的步骤S22中，做出关于是否在PV子发电机2.1-2.η中的一个中识别到了电弧的询问。为了这个目的，例如，由电弧检测器12.1-12.η测量的噪声水平UAC.1_UAC.η各自通过控制器件15与阈值进行比较。如果噪声水平UAC.1-Uac.η中的至少一个超过了阈值，那么视为已经识别到了电弧。这样的比较还可以在电弧检测器12.1-12.η内执行，其中在识别到电弧时，相应信号被输出到控制器件15。可选地，还可以提供将噪声水平UA。.1-UA。.!!加到一起并与将总值与阈值进行比较。步骤S22重复直到电弧被检测到为止。当检测到电弧时，方法继续进行到步骤S23。
[0034]在步骤S23中，噪声水平UAC.1-Uac.η被中央单元15检测到或由电弧检测器传送到所述中央单元15，如果检测没有在步骤S22中完成的话。
[0035]在接下来的步骤S24中，噪声水平UAC.1-Uac.η根据其幅度彼此比较并分类。为了这个目的，例如，定义序列R.1-R.n的域变量，其中最大噪声水平UAe.l_UAe.n的索引(I, 2，……，n)被存储在域R.1中。第二大噪声水平UAC.1-Uac.η的索引被存储在域R.2中，等等，以此类推，直到最后，最小噪声水平UAe.1-Uac.η的索引被存储在域R.η中。接着，在步骤S24中，计数变量i被设置为零值。
[0036]在接下来的步骤S25中，首先计数变量i以I递增并且接着在第一次传递中具有值i = l。接着，另一索引变量j被设置为值R.1。因此，索引变量j在第一次传递中被设置为最大噪声水平R.1的索引。接着，开关13.j (即在第一次传递中与其中检测到最大噪声水平R.1的PV子发电机2.j相关联的开关)被打开并且因此该PV子发电机2.j从逆变器5去耦，然而剩余的PV子发电机保持和之前一样连接到逆变器5。
[0037]在接下来的步骤S26中，以与步骤S22相似的方式做出关于是否仍在DC电路中检测到电弧的询问。如果不再识别到电弧，那么可以假定先前在步骤S22中识别到的存在的电弧已经通过从DC电路去耦的PV子发电机2.j淬灭。这种情况下，该方法分支到步骤S27，其中执行了发出指示已经在PV子发电机2.j中识别到电弧的信号。如果适当的话，将其中定位并淬灭了电弧的PV子发电机2.j与逆变器5永久电流隔离是有利的或必须的，但至少在必需的修理和维护工作期间是有利的或必须的。在某些边界条件下，可能还需要对受到影响的PV子发电机2.j的所有极进行电流隔离。因此可能需要在DC线3.1-3.η内可能提供其他的开关单元，例如还可能在各个PV子发电机2.1-2.η的负极侧上提供。然而，为清楚起见，未在图1中图示这些其他的开关单元。
[0038]在图示形式的PV系统I和方法中，有可能在所述步骤S27中定位串联电弧并发出定位串联电弧的信号。串联电弧是与电流源串联出现的电弧，即在这种情况下与PV子发电机2.1-2.η中的一个串联。应将其与并联电弧区分开来，所述并联电弧在与电流源并联的电路中形成，即与PV子发电机2.1-2.η中的一个(或所述PV子发电机中的一些)并联。
[0039]由于与PV子发电机2.l-2.n中的一个并联的电弧未被相应的已经被开关单元
10.1-10.η隔离的PV子发电机2.1-2.η淬灭，因此这样的并联电弧不能被所图示的布置定位。然而，当使用以其可以选择性短路PV子发电机2.1-2.η这样的方式布置的开关单元时，本文中所述的方法也可以用于定位并联电弧。例如，相应的开关单元16.1-16.η为可由控制器件15通过其他控制线17个别地或彼此独立地开关的半导体开关。这种情况下，二极管可能与半导体开关相关联以阻止反向电流。在每个情况下，一个与半导体开关并联连接的机电开关(未图示)也是可以接受的，该机电开关在驱动半导体开关的情况下且相对于该半导体开关具有少量时间延迟闭合。因此，另外会在闭合的半导体开关上出现功率损耗并因此半导体开关上的热负荷可显著减少。该变体对于PV子发电机2.1-2.η的较长时间短路特别有利。为清楚起见，与PV子发电机2.1连接的这些开关单元中的仅一个，也即开关单元16.1，在图1中以示例的方式图示。这种情况下，分开的控制线17仅以示例的方式图示。可选地，开关单元16.1-16.η借助于已经存在的线(PLC-电线通信)上的信号传送或借助于无线信号传送(无线电技术)的驱动也是可以的。
[0040]在图1中所示的系统的可选实施例中，开关单元16.1-16.η以不同于图1的方式将电流通路3.1-3.η连接到DC线4。在所述可选实施例中，开关单元16.1 (i = I到η)到不同电流通路3.1(i = I到η)的连接点各自位于电弧检测器12.1和与相关的PV子发电机2.1相关联的开关元件13.1之间。另外，电容器(在图1中未显示)连接在每个开关单元16.1(i = I到η)的两个端子之间以提供带有电弧特性频率的AC电流信号的旁路。以这种方式，即使相关开关单元16.1没有闭合，AC电流信号也可以被传送。
[0041]在该实施例中，确保通过与另一 PV子发电机串扰产生的每个PV子发电机2.1-2.η的电弧典型AC电流甚至在所述PV子发电机2.1中存在打开的开关元件13.1的情况下仍可以在各自的PV子发电机2.1内流动。使用所述可选实施例，还可能区分通过例如来自位于另一 PV子发电机中的电弧的串扰而在PV子发电机中生成的AC电流信号与从位于各自的PV子发电机中的电弧中生成的AC电流信号。
[0042]为了能够以该方法定位和淬灭两种类型的电弧(串联电弧和并联电弧)，可视情况在步骤S25和S26之间执行另一个步骤。在该另一个步骤中，开关单元16.j，即在第一传递中与其中检测到最大噪声水平R.1的PV子发电机2.j并联连接的开关单元闭合。剩余的开关单元16.1-16.η (不包括16.j)和之前一样保持打开。因此，在步骤S25中已经选择性地从逆变器5去耦的PV子发电机2.j现在还可以选择性地短路，然而剩余的PV子发电机2.1-2.η (不包括2.j)继续连接到逆变器5上并且带电。因此，可能存在于PV子发电机2.j中的并联电弧现在也被淬灭了。
[0043]如果在步骤S26仍然检测到电弧，则该方法继续进行到步骤S28，在步骤S28中开关13.j再次闭合。如果适当的话，可能先前闭合的开关单元16.j当前也再次打开。相应的PV子发电机2.j因此再次带电并且再次连接到逆变器5。
[0044]在接下来的步骤S29中，执行确认计数器变量i是否已经达到了存在的PV子发电机2.1-2.η的数值η的询问。如果计数器变量i还没有达到数值n，那么方法绕回步骤S25。在步骤S25中，计数器变量首先递增，即例如设定值i = 2和j = R.2。接着，对于在电弧检测中具有第二高噪声水平UAC.j的PV子发电机2.j重复步骤S25的剩余部分和步骤S26和可能S27或S28、S29。
[0045]噪声水平或噪声水平的放大的和可能平滑的测量值表示观察到的电弧在相应PV子发电机中存在的概率。在所示的方法中，进行通过尝试按照噪声水平减少的序列顺序淬灭的方式对电弧定位，即以电弧存在的概率的减少的序列顺序。以这种方式，具有高概率的电弧在步骤S25至S29的第一次传递中的一个中定位并且因此被尽可能快地淬灭。
[0046]如果在步骤S29中确立计数器变量i已经达到了数值n，那么该方法继续进行到步骤 S30。
[0047]该方法仅可以在电弧不能被淬灭且因此在PV子发电机2.1-2.η中的任何一个中定位时到达该步骤S30。这可能有多种原因。例如，干扰信号可能被错误地认为是电弧。例如，这样的干扰信号可能通过外部干扰发射器耦合到PV系统I中。在步骤30中，现在可以提供用于修改电弧检测的电弧检测器12.1-12.η进行电弧检测的参数，使得其对干扰信号不灵敏。例如，可以提供其中噪声水平UAe.l_UAe.η经确定进行大小改变或减小的频率范围。方法接着从开始继续在步骤S21中用新确定的用于电弧检测的参数进行。在本方法的可选配置中，如果适当地，在步骤30中执行PV系统I的断开连接，同时对逆变器5的DC输入端进行短路以淬灭可能的并联电弧，也是可以接受的。
[0048]在图1中所示的PV系统I和图2中所示的方法的可选配置中，电流测量装置
11.1-ll.n和电弧检测器12.1-12.η的测量值的估计不在中央控制器件15内执行，而是分散在各个控制器件中执行，所述各个控制器件在监控单元10.1-10.η中提供。通过交换测量到的噪声水平UAC.1-Uac.η，在没有中央控制器件15管理的列表的情况下也可以确立序列R.1-R.η。根据确定的序列，监控单元10.1-10.η彼此互相配合以按照确定的顺序对相应的PV子发电机2.1-2.η进行断开连接，直到在PV子发电机2.1_2.η中的一个中定位了电弧或所有的开关13.1-13.η都相继驱动为止。在监控单元10.1-10.η内或通过监控单元10.1-10.η执行驱动开关13.1-13.η和其他开关单元16.1-16.η也是可以接受的。这种情况下，该方法还可能在没有中央控制单元15的情况下执行，这是因为监控单元10.1-10.η可以在彼此之间传递测量到的噪声水平UAC.1-Uac.η以及由此推出的序列R.1-R.η。在该方法的可选配置中，在步骤S23和S24中，在PV子发电机2.1_2.η中的一个中存在电弧的其他概率指标可以作为替代的噪声水平UAC.1-Uac.η和/或除噪声水平UAC.1-Uac.η以外用于确立序列R.1-R.no
[0049]电弧在PV子发电机2.1 (其中i = 1......η)中的一个中的出现通常伴随着与之相关的流过相应PV子发电机2.1的局部电流1.1的变化。这样的变化可以是局部电流1.1的减少(通常是串联电弧的性能特征)或升高(通常为并联电弧的性能特征)。具体来说，在本文中基本上是局部电流1.1的变化与宽频噪声电弧特性的出现或消失有时间相关性。具体来说，该时间相关性还可以用于电弧检测的似然性检查的执行。例如，如果在至少一个局部电流1.1-1.η的变化和至少一个检测到的噪声水平UAC.1-Uac.η的变化(出现或消失)之间存在时间相关性，那么噪声水平可以认为是由电弧引起的概率很高。然而，如果在至少一个局部电流1.1-1.η的变化和噪声水平UAC.1-Uac.η的变化之间不存在时间相关性，那么可能至少一个噪声水平UAC.1-Uac.η是由外界干扰造成的并且特别不能归咎于电弧。如果在噪声水平UAC.1-Uac.η的变化和局部电流的变化之间存在时间相关性，那么可以经由各个局部电流1.1-1.η的变化振幅确定其他概率，其中该其他概率反映了电弧在各个PV子发电机
2.1-2.η中的定位。
[0050]在根据图2的方法中，例如局部电流1.1-1.η的变化可以如以下考虑。一旦在步骤S22中通过电弧检测器12.1-12.η中的一个识别到电弧，就接着可以执行确认是否有与其时间相关的局部电流1.1-1.η中的一个已经减少的检查。该信息可以用于确立序列R.1-R.no这种情况下，可能影响权重，根据所述权重评价用于确立序列R.1-R.η的噪声水平和局部电流1.1-1.η中的电流变化的指标。因为仅在特定延迟时间后电弧可以通过电弧检测器
12.1-12.η检测到，因此在有利的配置中，可以提供局部电流1.1-1.η在过去一个时间段存储测量值，所述过去时间段长度至少相当于电弧检测持续的时间。例如，这可以通过写入循环缓冲器的局部电流1.1-1.η的测量值来实施。所述循环缓冲器可以各自布置在监控单元10.1-10.η内或控制器件15内。
[0051]如果开关单元13.1-13.η包括包含机电开关和半导体开关的并联电路，那么使用特有的速度优化开关序列发现电弧所花费的时间可进一步缩短。这种情况下，开关
13.1-13.η以机电开关的耗时开关操作被大大缩短的形式驱动，并且如果可以被移动以进行对并列连接的半导体开关进行开关操作。例如，为了这个目的，首先闭合与闭合的机电开关相关联的半导体开关。机电开关的开关状态因此转移到相关联的半导体开关。接着，打开相关的机电开关，其中该打开由于并联布置的闭合的半导体开关的开关触点的桥接而发生，从而没有触点之间的开关电弧。接着，半导体开关随后可接连地快速打开以定位先前识别的电弧，其中根据上述根据本申请的方法的顺序是基于电弧定位在相应PV子发电机中的概率确立的。
[0052]参考符号列表
[0053]IPV 系统
[0054]2PV发电机
[0055]2.1-2.n PV 子发电机
[0056]3,4DC 线
[0057]3.1-3.η 电流通路
[0058]5逆变器
[0059]6供电系统
[0060]10.1-10.η 监控单元
[0061]11.1-ll.n 电流测量装置
[0062]12.1-12.η 电弧检测器件(电弧检测器)
[0063]13.1-13.η 开关元件(开关)
[0064]14控制线
[0065]15控制器件
[0066]16.1-16.η 开关单元
[0067]17控制线
[0068]1.1-Ι.η 局部电流
[0069]S21-S30 方法步骤
【权利要求】
1.一种定位和淬灭光伏PV系统(I)中的光伏PV发电机(2)中的电弧的方法，所述PV发电机包括至少两个PV子发电机(2.1-2.η)，其中在每个支路中，淬灭各个PV子发电机(2.1-2.η)中的电弧的设备与每个PV子发电机(2.1-2.η)相关联，所述方法包括以下步骤: -检测所述PV发电机⑵中的电弧； -确定所述PV子发电机(2.1-2.η)中的每一个的概率值，所述概率值与所述电弧位于相应的PV子发电机(2.1-2.η)中的概率相关； -根据所确定的概率值，确定激活淬灭所述电弧的设备的序列(R.1-R.η);以及 -根据所确定的序列(R.1-R.η)的次序相继激活淬灭所述电弧的设备。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述概率值是基于所述PV子发电机(2.1-2.η)中的AC电压信号的噪声水平(UAe.1-Uac.η)确定的。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，淬灭电弧的设备按照噪声水平(UA。.1-Uac.η)降低的序列(R.1-R.η)进行激活。
4.根据权利要求1到3中的一项所述的方法，其中，所述概率值由测量的流经所述PV子发电机(2.1-2.η)的局部电流(1.1-1.η)的变化计算得到。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述局部电流(1.1-1.η)的测量值进行连续存储，并且其中，所述概率值基于所述局部电流(1.1-1.η)的所述测量值确定，所述局部电流在所述电弧发生期间已经被检测。
6.根据权利要求2或3且结合权利要求4或5所述的方法，其中，所述概率值基于所述噪声水平(UA。.1-Uac.η)和基于所述局部电流(1.1-1.η)的所述测量值的变化来确定。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，实施了确认所述局部电流(1.1-1.η)的变化是否与所述噪声水平(UA。.1-Uac.η)的变化时间相关的检查，并且根据该结果实施关于所述PV子发电机(2.1-2.η)中存在电弧的概率的似然性检查。
8.根据权利要求1到7中的一项所述的方法，其中，在激活用于淬灭所述电弧的所述设备时，流经相应的PV子发电机(2.1-2.η)的局部电流(1.1-1.η)中断。
9.根据权利要求1到7中的一项所述的方法，其中，在激活用于淬灭所述电弧的所述设备时，相应的PV子发电机(2.1-2.η)短路。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，为了中断流经相应的PV子发电机(2.1-2.η)的所述局部电流(1.1-1.η)，在每个支路中，提供每一个均包括彼此并联布置的机电开关和半导体开关的一个开关元件(13.1-13.η)，并且其中，流经相应的PV子发电机(2.1-2.η)的所述局部电流(1.1-1.η)的中断通过如下步骤实施:在首先打开所有所述开关元件(13.1-13.η)的所述机电开关之后，对所述开关元件(13.1-13.η)的各自的半导体开关进行开关操作。
11.根据权利要求1到10中的一项所述的方法，其中，如果用于淬灭与该PV子发电机(2.1-2.η)相关联的电弧的设备激活之后，所述PV发电机(2)中不再检测到电弧，那么发出电弧已经被定位在PV子发电机(2.1-2.η)中的信号。
12.一种定位和淬灭光伏PV系统(I)中的光伏PV发电机(2)中的电弧的装置，所述PV发电机包括至少两个PV子发电机(2.1-2.η)，所述PV子发电机包括与每个支路中用于淬灭各个PV子发电机(2.1-2.η)中的电弧的PV子发电机(2.1-2.η)相关联的设备和至少一个电弧检测的器件(12.1-12.η)，其特征在于，所述装置还包括每个PV子发电机(2.1-2.η)对应的控制器件和/或中央控制器件(15)，所述器件设计为: -确定所述PV子发电机(2.1-2.η)中的每一个的概率值，所述概率值与所述电弧位于相应的PV子发电机(2.1-2.η)中的概率相关； -根据所确定的概率值，确定激活用于淬灭所述电弧的设备的序列(R.1-R.η);以及 -根据所确定的序列(R.1-R.η)的次序相继激活淬灭所述电弧的设备。
13.一种PV系统(I)，其包括PV发电机(2)，所述PV发电机⑵包括至少两个PV子发电机(2.1-2.η)，其特征在于，所述PV系统(I)包括如权利要求12所述的装置。
【文档编号】H02H1/00GK104488155SQ201380025941
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2013年5月17日 优先权日:2012年5月18日
【发明者】H·贝伦茨, M·卡拉图彻维利, M·霍普夫 申请人:艾思玛太阳能技术股份公司