分布式光伏发电安全评估与智能监控维护技术研究

With the rapid growth of the photovoltaic generation applications, the PV system DC-arc hazards and the arc suppression methods become the forefront issues to improve the functional safety features of PV system. By studying DC-arc discharge characteristics of the photovoltaic generation system which fit with China's geography and climate conditions of environment and grid characteristics, and electrical circuit topology impedance characteristics, this project proposed to establish the arc failure mode, and the solving boundary conditions of the DC-arc mathematical model and the DC-arc transfer impedance model in photovoltaic systems; and use adaptive singular local operator to realize DC-arc fault signal waveform characterization, which combined with the M random sequence scan proactive detection data to generate arc diagnostic threshold, and build a model change point analysis algorithms and the ideal arc reference model in the adaptive inverse-filter to achieve strong robustness and fast speed of the arc fault identification algorithm; study the laboratory environment with actual on-site detection and mapping relations, establish the arc detection threshold value and the confidence interval under multi-source confidence constraints.

随着太阳能光伏发电应用的快速增长，光伏系统直流电弧的危害与消弧对策成为提高光伏系统功能安全特性的前沿热点问题。本项目通过研究符合中国地理气候环境和电网特征条件下的光伏发电系统直流电弧放电特征、电气回路拓扑阻抗特征，建立电弧导致的故障模式和光伏系统直流电弧数学模型的求解边界条件，求解直流电弧的传递阻抗模型；利用自适应奇异局部算子实现直流故障电弧信号的波形表征，结合M序列随机扫描的主动侦测的数据生成电弧诊断阈值，并构建模型变点分析算法和自适应逆滤波器中的理想电弧参考模型，实现故障电弧辨识算法的强鲁棒性和快速性；研究实验室环境与实际现场检测的之间的相关程度及它们之间相关映射关系，建立多信源置信度约束下的电弧检测阈值和置信度区间。

随着分布式电源应用的快速增长，分布式光伏电站的安全评估与智能监控维护技术成为国内外专家研究的前沿领域，由于分布式光伏电站接入大电网会对运行、控制和保护产生影响，因此也成为IEC国际技术标准体系重要课题。.本项目将分布式电源安规标准体系与风险评估技术相结合，形成具备高可靠性的分布式光伏电站评估及优化技术：1）建立了光伏逆变器IGBT并联驱动的安全评估系统，获得不同工况下的动态电流平衡策略、潜在电流回路检测及短路故障保护方法，大大降低并联带来的影响；2）针对光伏结构，研究了基于实证测试数据形成的失效模型，在此基础上建立了电站的可靠性评估计算方法及优化方案。.同时，本项目在研究分布式电源与电网互联标准体系并承担国标主编工作时，融入半实物仿真及直流电弧检测技术，形成高智能化的分布式电站监控维护技术：1）针对分布式光伏系统结构，以半实物仿真器与逆变器控制板建立分布式电站LVRT、孤岛测试等并网运行适应性检验，并形成分布式电站主要检测项目和智能化数据平台，保证电站长周期运营，并给出了置信度评价的算法；2）基于分开式起弧方法，在不同气候下现场实验获取光伏系统直流电弧电气典型特征，通过FFT、贝叶斯向量机等算法总结及提取故障电弧的时域及频域特征和判定阈值，最终形成具备高准确度的多重判据检测算法。.项目承担中电联主管的国家标准《光伏发电系统防火和电气防护》标准的主编，已提交送审稿；与中国电力科学研究院合作开展“用户侧分布式电源与电网互联技术标准”标准体系研究，并形成汇总报告；承担并完成中国质量认证中心主管的“分布式光伏发电系统电气安全技术要求”标准的主编工作。项目过程形成了SCI/EI论文6篇，发明专利授权1项，发明专利申请4项，实用新型3项。.本项目的研究成果可有效推动国内分布式光伏发电未来几年的发展，完善国家标准体系，促进分布式光伏电站的合理有序建设。