光伏系统直流侧故障电弧

一次能源日益枯竭，我国政府正大力发展可再生能源。其中因太阳能具有清洁、安全且取之不尽的显著特点，已经成为规模发展快的可再生能源。但光伏电站通常建立在各种不适宜居住的地区，如荒山、荒地、沙漠以及滩涂等，难免发生各种故障，从而降低了光伏电站的发电效率，甚至存在火灾等安全隐患。故障发生的原因大部分归因于直流侧故障电弧。

光伏系统相当于一个直流电源系统，由于光伏电站的直流端输出电压高，直流端会在任何位置出现电子元器件接触不良或氧化腐蚀等现象，所形成的间隙易产生电弧。光伏电池板特殊的伏安特性使得电弧一旦产生，就容易形成稳定的燃烧，使电压进一步上升，导致电弧的温度骤升，引起附近可燃物及导体的燃烧，危及电源及电路的安全，进而引发火灾造成财产损失或人员伤亡事故。再者，现有的保护装置只能对电路过电流引起的故障起到保护作用，而无法检测到此类电弧，因此存在安全隐患。

考虑到光伏系统中电弧发生位置的不确定性，因此无法利用电弧电压进行电弧检测，但是，无论电弧发生在何处位置，电弧电流的特征都将在系统直流端的总电流中反映出来。因此，本文采用电弧电流的特征作为判断依据。

早在2007年，美国亚国家实验室利用电弧产生的高热特性对光伏系统故障电弧进行检测，研究表明高热同时会引起光伏线缆上的聚合物纤维产生形变，导致光信号回路受阻，系统容易发生误判。我国复旦大学电光源所和国家能源太阳能发电研发中心于2010年10月在国内展开光伏系统直流故障电弧特性及保护方法的研究，由于起步相对较晚，且大部分研究方法是针对单一时域或者频域特征进行检测，存在检出率低、误判率高等缺点。

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