一種應用于光伏逆變系統的直流接地電阻檢測電路技術方案

本實用新型專利技術涉及一種應用于光伏逆變系統的直流接地電阻檢測電路，該方案采用直流檢測法，并實時檢測直流電源系統母線電壓，通過電路計算，可在較大范圍內準確測量接地電阻阻值。母線正極PV+與大地間設有正極接地電阻Rx；母線正極PV+和母線負極PV-分別經過相應的濾波電路后，通過檢測母線正極PV+和母線負極PV-的電壓，分別經相應的濾波電路后送入邏輯處理電路。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及的是一種應用于光伏逆變系統的直流接地電阻檢測電路。
技術介紹
在現有技術中，直流電源系統是光伏電站、發電廠、變電站中重要的電源之一。當直流電源系統發生接地故障時，可能引發嚴重的電力系統事故，因此直流電源系統的絕緣水平關系著電網、光伏電站、發電廠和變電站的安全運行。目前，直流電源系統接地故障檢測的主要方法有交流檢測法和直流檢測法。交流檢測法是通過在母線上施加一交流信號，利用交流電流傳感器檢測漏電流，從而計算出接地電阻，其優點是母線或所有接地支路正接地或負接地均能檢出；其缺點是受系統對地分布電容的影響較大，需要復雜的交流信號源，在向直流電源系統注入交流信號的同時也引入了干擾。直流檢測法是將母線的正、負兩極通過一限流電阻接地，從而將直流電源系統的總電壓施加于正、負極對地絕緣電阻上， 產生一直流電流，通過檢測該電流值，可計算出系統正、負極對地電阻值，其優點是不受系統對地分布電容的影響，不需要復雜的交流信號源，不產生干擾，成本低；其缺點是只能在單根母線接地或所有接地支路都正接地或者負接地時檢測出接地電阻，同時因母線輸入電壓范圍、接地電阻阻值范圍及精度等因素，可準確計算的接地電阻范圍較小，電路參數設計困難。根據上述兩種檢測方法的優缺點，結合光伏逆變系統接地故障的特點，使用直流檢測法是最佳選擇，所以直流檢測法應用于光伏逆變器系統中存在的問題是提高接地電阻準確測量范圍
技術實現思路
本技術是針對現有技術的不足，而提出一種應用于光伏逆變系統的直流接地電阻檢測電路，該方案采用直流檢測法，并實時檢測直流電源系統母線電壓，通過電路計算，可在較大范圍內準確測量接地電阻阻值。本方案是通過如下技術措施來實現的它主要包括正極接地電阻Rx，連接在母線正極PV+與大地間；正極接地電阻檢測濾波電路，其正輸入端與母線正極PV+連接，負輸入端接地；負極接地電阻檢測濾波電路，其負輸入端與母線負極PV-連接，正輸入端接地；正極接地電阻檢測濾波電路的輸出端與正極電壓采樣電路的輸入端連接，負極接地電阻檢測濾波電路的輸出端與負極電壓采樣電路的輸入端連接；正極電壓采樣電路的輸出端與正極信號濾波電路的輸入端連接，負極電壓采樣電路的輸出端與負極信號濾波電路的輸入端連接；母線電壓采樣電路的正輸入端與母線正極PV+連接，負輸入端與母線負極PV-連接，輸出端與母線電壓信號調理電路的輸入端連接；母線電壓信號調理電路的輸出端與母線電壓信號濾波電路的輸入端連接，正極信號濾波電路、負極信號濾波電路和母線電壓信號濾波電路的輸出端分別與邏輯處理電路連接。本方案的特點是所述的正極接地電阻檢測濾波電路是由電阻和電容組成，其具體電路是,母線正極PV+接電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端接電阻R2的一端，同時接電阻R5的一端，電阻R2的另一端接大地，電容Cl并接在電阻R2兩端；所述的負極接地電阻檢測濾波電路是由電阻和電容組成，其具體電路是，母線負極PV-接電阻R4的一端，電阻R4的另一端接電阻R3的一端，同時接電阻R12的一端，電阻R3的另一端接大地，電容C2并接在電阻R3兩端；所述的正極電壓采樣電路是由電阻、電容和運算放大器KlA組成，其具體電路是，KlA的4腳接+15V，電容C4 一端接KlA的4腳，另一端接電源地，KlA的11腳接-15V，電容C5 —端接KlA的11腳，另一端接電源地，電阻R6的一端接KlA的3腳，同時接電阻R5的另一端，電阻R6的另一端接電源地，電容C3并接在電阻R6兩端，電阻R7的一端接KlA的2腳，另一端接大地，電阻R8的一端接KlA的2腳，另一端接KlA的I腳，電容C6并接在電阻R8兩端；所述的負極電壓采樣電路是由電阻、電容和運算放大器KlB組成，其具體電路是，電阻RlO的一端接KlB的5腳，另一端接大地，電阻Rll的一端KlB的5腳，另一端接電源地，電容C8并接在電阻Rll兩端，電阻R12的一端接KlB的6腳，另一端接電阻R4的一端，電阻R13的一端接KlB的6腳，另一端接KlB的7腳，電容C9并接在電阻R13兩端；所述的正極信號濾波電路是由電阻和電容組成，其具體電路是，電阻R9的一端接KlA的I腳，另一端接電容C7的一端，同時接邏輯處理電路，電容C7的另一端接電源地；所述的負極信號濾波電路是由電阻和電容組成，其具體電路是，電阻R14的一端接KlB的7腳，另一端接電容ClO的一端，同時接邏輯處理電路，電容ClO的另一端接電源地；所述的母線電壓采樣電路是由電阻和運算放大器KlC組成，其具體電路是，母線正極PV+接電阻R15的一端，電阻R15的另一端接KlC的10腳，母線負極PV-接電阻R16的一端，電阻R16的另一端接KlC的9腳，電阻R17的一端接KlC的10腳，另一端接電源地，電阻R18的一端接KlC的9腳，另一端接KlC的8腳；所述的母線電壓信號調理電路是由電阻、電容和運算放大器KlD組成，其具體電路是，電阻R19的一端接KlC的8腳，另一端接KlD的12腳，電阻R20的一端接KlD的12腳，另一端接電源地，電容Cll并接在電阻R20兩端，電阻R21的一端接KlD的13腳，另一端接KlD的14腳；所述的母線電壓信號濾波電路是由電阻和電容組成，其具體電路是，電阻R22的一端接KlD的14腳，另一端接電阻R23的一端，同時接邏輯處理電路，電阻R23的另一端接電源地，電容C12并接在電阻R23兩端；所述的運算放大器Kl采用的是型號為LM248的運算放大器。所述母線電壓采樣電路、正極電壓采樣電路和負極電壓采樣電路分別使用電壓傳感器采樣電路代替。本方案的有益效果可根據對上述方案的敘述得知，通過檢測母線電壓信號，參與接地電阻計算，使得硬件電路參數設計簡單，易于調試，成本低，可提高接地電阻測量范圍，公式推導如下條件R1=R4，R2=R3，VC1=K1XV1，VC2=K2XV2，VPV+/_=K3XV3，其中K1、K2、K3 為由硬件電路參數決定的比例系數。V2表示經過信號處理后得到的負極電壓信號。Rx為正極接地電阻，當Rx未接在正極與大地之間時， VVn =-江~xi 2公式 IL 」C1 2{R\ tR2) Λ工、當Rx接在正極與大地之間時，Vci =---X R Y //(/n + R2) X R1 公式 2L J ° RJ!{R\ + RT)^Kl + RA x^1 + /^2由公式I和公式2可見，Vci電壓與母線電壓有關，當無接地電阻時，Vci電壓隨著母線電壓線性變化；當有接地電阻時，且接地電阻阻值不變時，Vci電壓同樣隨著母線電壓線性變化，所以在只檢測Va電壓信號VI，不檢測母線電壓信號V3的情況下，無法確定接地電阻阻值。由公式2可推導出下式Kri Klx ΠIH ,,, D.R 2「00151 ——=-=-X Rv //{R[ + R2) X-公式 3L 」Vpv. — K3 X V3 K//(RI + R2) + IU -I R4Rl + Rl由公式3可見，通過檢測母線電壓信號V3，將正極電壓信號Vl除以V3后，可得到的含有Rx (接地電阻阻值)的等式，可求出確定的接地電阻Rx阻值。 附圖說明圖I為本技術具體實施方式的電路結構圖。圖2為本技術母線電壓采樣電路一種變相形式的電路示意圖。圖3為本技術正極本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種應用于光伏逆變系統的直流接地電阻檢測電路，其特征是，它主要包括：正極接地電阻Rx，連接在母線正極PV+與大地間；正極接地電阻檢測濾波電路（2），其正輸入端與母線正極PV+連接，負輸入端接地；負極接地電阻檢測濾波電路（3），其負輸入端與母線負極PV？連接，正輸入端接地；正極接地電阻檢測濾波電路（2）的輸出端與正極電壓采樣電路（4）的輸入端連接，負極接地電阻檢測濾波電路（3）的輸出端與負極電壓采樣電路（5）的輸入端連接；正極電壓采樣電路（4）的輸出端與正極信號濾波電路（6）的輸入端連接，負極電壓采樣電路（5）的輸出端與負極信號濾波電路（7）的輸入端連接；母線電壓采樣電路（8）的正輸入端與母線正極PV+連接，負輸入端與母線負極PV？連接，輸出端與母線電壓信號調理電路（9）的輸入端連接；母線電壓信號調理電路（9）的輸出端與母線電壓信號濾波電路（10）的輸入端連接，正極信號濾波電路（6）、負極信號濾波電路（7）和母線電壓信號濾波電路（10）的輸出端分別與邏輯處理電路（11）連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張光先，張洪亮，劉晨，劉國平，趙愛光，劉路，
申請(專利權)人：山東奧太電氣有限公司，
類型：實用新型
國別省市：