一种光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置及方法
【专利摘要】本申请公开了一种光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置，所述电网包括：第一火线、第二火线、第三火线以及零线，所述检测装置包括：第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述光伏逆变器的地线连接，第二端与所述第一火线连接；第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述地线连接，第二端与所述零线连接；串联的第三电阻与第一开关装置，所述第三电阻与所述第一开关装置所在的第一串联支路的第一端与地线连接，第二端与所述零线或所述第一火线连接。本申请所述检测装置以及检测方法可以检测电网的对地电阻，实现对所述电网的对地绝缘检测。
【专利说明】一种光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光伏供电【技术领域】，更具体地说，涉及一种光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置及方法。
【背景技术】
[0002]光伏并网发电系统是将太阳能电池发出的直流电转化为和电网电压同频、同相的交流电，是既能向负载供电，又能向电网输送电能的系统。其中，光伏逆变器是光伏并网发电系统的重要组成部件，其将光伏组件阵列与电网连接。
[0003]为了使得光伏并网发电系统的安全稳定，需要对与光伏逆变器连接的电网进行对地绝缘检测，即检测所述电网的对地电阻。如何实现电网的对地绝缘检测是光伏供电领域一个亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]为解决上述技术问题，本发明提供一种光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置及方法，能够实现对所述电网进行对地绝缘检测，获取所述电网的对地电阻。
[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0006]一种光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置，所述电网包括:第一火线、第二火线、第三火线以及零线，所述检测装置包括:
[0007]第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述光伏逆变器的地线连接，第二端与所述第一火线连接；
[0008]第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述地线连接，第二端与所述零线连接；
[0009]串联的第三电阻与第一开关装置，所述第三电阻与所述第一开关装置所在的第一串联支路的第一端与地线连接，第二端与所述零线或所述第一火线连接。
[0010]优选的，在上述检测装置中，还包括:
[0011]第四电阻；
[0012]串联的第五电阻与第二开关装置，所述第五电阻与所述第二开关装置所在的第二串联支路与所述第四电阻并联；
[0013]其中，所述第二串联支路与所述第四电阻所在的第一并联支路的第一端与地线连接，第二端与所述第二火线连接。
[0014]优选的，在上述检测装置中，还包括:
[0015]第六电阻；
[0016]串联的第七电阻与第三开关装置，所述第七电阻与所述第三开关装置所在的第三串联支路与所述第六电阻并联；
[0017]其中，所述第三串联支路与所述第六电阻所在的第二并联支路的第一端与所述地线连接，第二端与所述第三火线连接。
[0018]优选的，在上述检测装置中，还包括:[0019]串联的第五电阻与第二开关装置，所述第五电阻与所述第二开关装置所在的第二串联支路的第一端与所述地线连接；所述第二串联支路的第二端与所述第一串联支路的第二端其中的一个与所述零线连接，另一个与所述第一火线连接。
[0020]优选的，在上述检测装置中，还包括:
[0021]第六电阻；
[0022]串联的第七电阻与第三开关装置，所述第七电阻与所述第三开关装置所在的第三串联支路与所述第六电阻并联；
[0023]其中，所述第三串联支路与所述第六电阻所在的第二并联支路的第一端与所述地线连接，第二端与所述第三火线连接。
[0024]本发明还提供了一种光伏逆变器电网对地绝缘检测方法，采用上述检测装置对所述电网进行对地绝缘检测，所述检测方法包括:
[0025]改变所述检测装置中的开关装置的开关状态，在不同开关状态下获取所述地线与设定火线的电压值；
[0026]根据所述电压值计算所述电网的对地电阻。
[0027]优选的，在上述检测方法中，所述电压值的获取方法包括:
[0028]在所述第一开关装置断开时，获取所述地线与所述第一火线的电压，在所述第一开关装置闭合时，获取所述地线与所述第一火线的电压。
[0029]优选的，在上述检测方法中，所述对地电阻是所述电网的零线与三条火线的并联对地电阻；
[0030]所述计算方法包括:
[0031]根据所述电压，采用节点电流法计算所述电网的零线与三条火线的并联对地电阻。
[0032]优选的，在上述检测方法中，所述检测装置还包括:第四电阻；串联的第五电阻与第二开关装置，所述第五电阻与所述第二开关装置所在的第二串联支路与所述第四电阻并联；其中，所述第二串联支路与所述第四电阻所在的第一并联支路的第一端与所述地线连接，第二端与所述第二火线连接；
[0033]所述电压值的获取方法包括:改变所述第一开关装置与所述第二开关装置的开关组合状态，获取所述电网各火线与所述地线所有开关组合状态时的电压。
[0034]优选的，在上述检测方法中，所述检测装置还包括:串联的第五电阻与第二开关装置，所述第五电阻与所述第二开关装置所在的第二串联支路的第一端与地线连接；所述第二串联支路的第二端与所述第一串联支路的第二端其中的一个与所述零线连接，另一个与所述第一火线连接；第六电阻；串联的第七电阻与第三开关装置，所述第七电阻与所述第三开关装置所在的第三串联支路与所述第六电阻并联；其中，所述第三串联支路与所述第六电阻所在的第二并联支路的第一端与所述地线连接，第二端与所述第三火线连接；
[0035]所述电压值的获取方法包括:改变所述第一开关装置、所述第二开关装置以及所述第三开关装置的开关组合状态，获取所述电网各火线与所述地线至少四种开关组合状态时的电压。
[0036]优选的，在上述检测方法中，所述对地电阻包括:所述第一火线的对地电阻、所述第二火线的对地电阻、所述第三火线的对地电阻以及所述零线的对地电阻；[0037]所述计算方法包括:
[0038]根据所述电压，采用节点电流法计算所述第一火线的对地电阻、所述第二火线的对地电阻、所述第三火线的对地电阻以及所述零线的对地电阻。
[0039]从上述技术方案可以看出，本发明所提供的光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置包括:第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述光伏逆变器的地线连接，第二端与所述第一火线连接；第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述地线连接，第二端与所述零线连接；串联的第三电阻与第一开关装置，所述第三电阻与所述第一开关装置所在的第一串联支路的第一端与地线连接，第二端与所述零线或所述第一火线连接。本发明提供的所述检测方法，通过所述检测装置可以获取所述地线以及设定火线在不同开关状态时的电压，根据所述电压可以计算所述电网的对地电阻，实现对所述电网的对地绝缘检测。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0041]图1为本申请实施例一提供的一种光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置的结构示意图；
[0042]图2为本申请实施例一提供的另一种光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置的结构示意图；
[0043]图3为图1所示检测装置的等效电路图；
[0044]图4为本申请实施例二提供的一种光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置的结构示意图；
[0045]图5为本申请实施例三提供的一种光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置的结构示意图；
[0046]图6为本申请实施例四提供的一种光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置的结构示意图；
[0047]图7为本申请实施例五提供的一种光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0048]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
[0049]实施例一
[0050]本实施例提供了 一种光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置，用于对所述电网进行对地绝缘检测。
[0051]参考图1，图1为本申请实施例一提供的一种光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置的结构示意图，所述电网包括:第一火线R、第二火线S、第三火线T以及零线N，所述检测装置包括:第一电阻R1、第二电阻R2以及第一串联支路。其中，R_R是第一火线的对地电阻，R_S是所述第二火线的对地电阻，R_T是所述第三火线的对地电阻，R_N是所述零线的对地电阻，PE是所述光伏逆变器的地线。
[0052]所述第一电阻Rl的第一端与所述地线PE连接，第二端与所述第一火线R连接。所述电网的三条火线是等效的，即所述第二端可以与所述电网的任一条火线连接。
[0053]所述第二电阻R2的第一端与所述地线PE连接，第二端与所述零线N连接。N为所述电网的零线，以其为电路的参考零电位。所述第二电阻R2可以为一个电阻也可以为多个串联电阻，如可以为图1中所示串联的分压电阻R21以及分压电阻R22。
[0054]所述第一串联支路包括:串联的第三电阻R3以及第一开关装置Q1。所述第一串联支路的第一端与所述地线PE连接,第二端与所述零线连接。
[0055]图1所示实施方式是所述第一串联支路与所述零线N的对地电阻并联R_N，在其他实施方式中，所述第一串联支路的第二端还可以与所述第一火线R连接，即所述第一串联支路与所述第一火线R的对地电阻并联R_R，如图2所示，图2为本申请实施例一提供的另一种光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置的结构示意图。
[0056]参考图3，图3为图1所示检测装置的等效电路图，由于所述电网的第一火线R、第二火线S、第三火线T以及零线N是并联的，其各自的对地电阻可以等效为一个并联对地电阻Req，所述并联对地电阻Req —端与所述地线PE连接，另一端等效电压Ueq0通过改变所述第一开关装置的开关状态，可以获取所述第一火线R与所述地线PE的两组电压，进而可以求得所述并联对地电阻Req。通过将所述并联对地电阻Req与标准值比较即可判定所述电网的对地绝缘性是否正常。
[0057]在获取所述地线PE的电压时，还可以通过检测所述分压电阻R21以及分压电阻R22之间的电压，根据该电压通过分压计算获取所述地线的电压。
[0058]对于图2所示实施方式同理可以求得所述电网的并联对地电阻Req。
[0059]实施例二
[0060]基于上述实施例，本实施例提供了一种光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置，参考图4，图4为本申请实施例二提供的一种光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置的结构示意图，在实施例一所述基础上，本实施例所述检测装置进一步包括:第四电阻R4 ;串联的第五电阻R5与第二开关装置Q2，所述第五电阻R5与所述第二开关装置Q2所在的第二串联支路与所述第四电阻R4并联。
[0061]其中，所述第二串联支路与所述第四电阻R4所在的第一并联支路的第一端与地线PE连接，第二端与所述第二火线S连接，即所述第二并联支路与所述第二火线S的对地电阻R_S并联。所述第一并联支路的第二端还可以与所述第三火线T连接，即所述第一并联支路与所述第三火线T的对地电阻并联。
[0062]本实施例中，图4仅示出了第一串联支路与所述第一火线R的对地电阻R_R并联的实施方式，如上述实施例所述，所述第一串联支路还可以与所述零线N的对地电阻R_N并联。
[0063]在本实施例中，由于具有第一开关装置Ql与第二开关装置Q2，具有四个开关组合状态。通过测量四种开关组合状态下第一火线R、第二火线S、第三火线T以及地线PE各自的电压，可以计算各火线以及零线的对地电阻值，实现所述电网的对地绝缘检测。将所述第一火线R、第二火线S、第三火线T以及零线N各自的对地电阻与标准值比较即可判定所述电网的对地绝缘性是否正常。
[0064]实施例三
[0065]基于实施例二，本实施例提供了一种光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置，参考图5，图5为本申请实施例三提供的一种光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置的结构示意图，在实施例二所述基础上，本实施例所述检测装置进一步包括:第六电阻R6 ;串联的第七电阻R7与第三开关装置Q3，所述第七电阻R7与所述第三开关装置Q3所在的第三串联支路与所述第六电阻R6并联。
[0066]其中，所述第三串联支路与所述第六电阻R6所在的第二并联支路的第一端与所述地线连接，第二端与所述第三火线连接T，即所述第三串联支路与所述第三火线T的对地电阻R_T并联。
[0067]本实施例中，图5仅示出了第一串联支路与所述第一火线R的对地电阻R_R并联的实施方式，如上述实施例所述，所述第一串联支路还可以与所述零线N的对地电阻R_N并联。
[0068]在本实施例中，由于具有第一开关装置Ql/第二开关装置Q2以及第三开关装置Q3，具有八个开关组合状态。只需要测量所述八个开关组合状态中的任意四个组合状态时，第一火线R、第二火线S、第三火线T以及地线PE各自的电压，可以各火线以及零线N对应的对地电阻值，实现所述电网的对地绝缘检测。将所述第一火线R、第二火线S、第三火线T以及零线N各自的对地电阻与标准值比较即可判定所述电网的对地绝缘性是否正常。
[0069]实施例四
[0070]基于上述实施例，例本实施例提供了一种光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置，参考图6，图6为本申请实施例四提供的一种光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置的结构示意图，在实施例一的基础上，本实施例所述的检测装置进一步包括:串联的第五电阻R5与第二开关装置Q2，所述第五电阻R5与所述第二开关装置Q2所在的第二串联支路的第一端与地线PE连接；所述第二串联支路的第二端与所述第一串联支路的第二端其中的一个与所述零线N连接，另一个与所述第一火线连接R。在图1所示方式中第二串联之路的第二端与所述第一火线R连接，第一串联支路的第二端与所述零线N连接。
[0071]本实施例所述检测装置包括两个开关装置，所述两个开关装置具有四个开关状态，与实施例二所述实施方式相同，可以四个开关组合状态下各火线以及地线PE的电压计算各火线以及零线对应的对地电阻值，实现所述电网的对地绝缘检测。将所述第一火线R、第二火线S、第三火线T以及零线N各自的对地电阻与标准值比较即可判定所述电网的对地绝缘性是否正常。
[0072]实施例五
[0073]基于实施例四，本实施例提供了一种光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置，参考图7，图7为本申请实施例五提供的一种光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置的结构示意图，在实施例四的基础上，本实施例所述检测装置进一步包括:第六电阻R6 ;串联的第七电阻R7与第三开关装置Q3，所述第七电阻R7与所述第三开关装置Q3所在的第三串联支路与所述第六电阻R6并联。[0074]其中，所述第三串联支路与所述第六电阻R6所在的第二并联支路的第一端与所述地线PE连接,第二端与所述第三火线T连接。所述第二火线S与所述第三火线T可等位替换，即所述第二并联支路可以如图7所示与所述第三火线T的对地电阻R_T并联，在其他实施方式中，也可以与所述第二火线S的对地电阻R_S并联。
[0075]本实施例中所述检测装置包括三个开关装置，所述三个开关装置具有八个开关组合状态，与实施例三相同，可以通过所述八个开关组合中的任意四个开关组合状态下各火线以及地线PE的电压计算各火线以及零线对应的对地电阻值，实现所述电网的对地绝缘检测。将所述第一火线R、第二火线S、第三火线T以及零线N各自的对地电阻与标准值比较即可判定所述电网的对地绝缘性是否正常。
[0076]实施例六
[0077]本实施例提供了一种光伏逆变器电网对地绝缘检测方法，所述检测方法采用实施例一所述检测装置对所述电网进行对地绝缘检测，所述检测方法包括:
[0078]步骤Sll:改变所述检测装置中的开关装置的开关状态，在不同开关状态下获取所述地线与设定火线的电压值。
[0079]采用实施例一所示检测装置，需要获取所述地线以及第一火线不同开关状态时的电压。
[0080]无论是图1所示实施方式，还是图2所示实施方式，所述检测装置仅存在一个开关装置，故开关装置包括两个开关状态，即第一开关装置断开或是闭合。
[0081]使所述第一开关装置断开，获取所述地线PE电压Ull以及所述第一火线的电压U21。可通过电压测试装置直接测量获取所述电压Ull以及电压U21。使所述第一开关装置闭合，获取所述地线PE电压U12以及所述第一火线的电压U22。
[0082]当所述第二电阻包括两个分压电阻时，为了获取所述地线PE电压，也可以先获取所述两个分压电阻公共点的电压，通过分压计算得到所述地线PE的电压。
[0083]步骤S12:根据所述电压值计算所述电网的对地电阻。
[0084]以图1所示实施方式为例，当获取所述第一火线以及地线在不同开关状态的电压后，参考其等效电路图3，根据所述电压，采用节点电流法计算所述电网的零线与三条火线的并联对地电阻。
[0085]在第一开关装置断开时，有节点方程:
【权利要求】
1.一种光伏逆变器电网对地绝缘阻抗检测装置，所述电网包括:第一火线、第二火线、第三火线以及零线，其特征在于，所述检测装置包括: 第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述光伏逆变器的地线连接，第二端与所述第一火线连接； 第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述地线连接，第二端与所述零线连接； 串联的第三电阻与第一开关装置，所述第三电阻与所述第一开关装置所在的第一串联支路的第一端与地线连接，第二端与所述零线或所述第一火线连接。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，还包括: 第四电阻； 串联的第五电阻与第二开关装置，所述第五电阻与所述第二开关装置所在的第二串联支路与所述第四电阻并联； 其中，所述第二串联支路与所述第四电阻所在的第一并联支路的第一端与地线连接，第二端与所述第二火线连接。
3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，还包括: 第六电阻 ； 串联的第七电阻与第三开关装置，所述第七电阻与所述第三开关装置所在的第三串联支路与所述第六电阻并联； 其中，所述第三串联支路与所述第六电阻所在的第二并联支路的第一端与所述地线连接，第二端与所述第三火线连接。
4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，还包括: 串联的第五电阻与第二开关装置，所述第五电阻与所述第二开关装置所在的第二串联支路的第一端与所述地线连接；所述第二串联支路的第二端与所述第一串联支路的第二端其中的一个与所述零线连接，另一个与所述第一火线连接。
5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，还包括: 第六电阻； 串联的第七电阻与第三开关装置，所述第七电阻与所述第三开关装置所在的第三串联支路与所述第六电阻并联； 其中，所述第三串联支路与所述第六电阻所在的第二并联支路的第一端与所述地线连接，第二端与所述第三火线连接。
6.一种光伏逆变器电网对地绝缘检测方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的检测装置对所述电网进行对地绝缘检测，所述检测方法包括: 改变所述检测装置中的开关装置的开关状态，在不同开关状态下获取所述地线与设定火线的电压值； 根据所述电压值计算所述电网的对地电阻。
7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述电压值的获取方法包括: 在所述第一开关装置断开时，获取所述地线与所述第一火线的电压，在所述第一开关装置闭合时，获取所述地线与所述第一火线的电压。
8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述对地电阻是所述电网的零线与三条火线的并联对地电阻；所述计算方法包括: 根据所述电压，采用节点电流法计算所述电网的零线与三条火线的并联对地电阻。
9.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述检测装置还包括:第四电阻；串联的第五电阻与第二开关装置，所述第五电阻与所述第二开关装置所在的第二串联支路与所述第四电阻并联；其中，所述第二串联支路与所述第四电阻所在的第一并联支路的第一端与地线连接，第二端与所述第二火线连接； 所述电压值的获取方法包括:改变所述第一开关装置与所述第二开关装置的开关组合状态，获取所述电网各火线与所述地线所有开关组合状态时的电压。
10.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述检测装置还包括:串联的第五电阻与第二开关装置，所述第五电阻与所述第二开关装置所在的第二串联支路的第一端与所述地线连接；所述第二串联支路的第二端与所述第一串联支路的第二端其中的一个与所述零线连接，另一个与所述第一火线连接；第六电阻；串联的第七电阻与第三开关装置，所述第七电阻与所述第三开关装置所在的第三串联支路与所述第六电阻并联；其中，所述第三串联支路与所述第六电阻所在的第二并联支路的第一端与所述地线连接，第二端与所述第三火线连接； 所述电压值的获取方法包括:改变所述第一开关装置、所述第二开关装置以及所述第三开关装置的开关组合状态，获取所述电网各火线与所述地线至少四种开关组合状态时的电压。
11.根据权利要求9或10所述的检测方法，其特征在于，所述对地电阻包括:所述第一火线的对地电阻、所述第二火线的对地电阻、所述第三火线的对地电阻以及所述零线的对地电阻； 所述计算方法包括: 根据所述电压，采用节点电流法计算所述第一火线的对地电阻、所述第二火线的对地电阻、所述第三火线的对地电阻以及所述零线的对地电阻。
【文档编号】G01R27/18GK104034968SQ201410308858
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】李晓迅, 李浩源, 梅晓东, 韩志强, 吴透明, 何超, 宋炀 申请人:阳光电源股份有限公司