本文關(guān)鍵詞：光伏系統(tǒng)直流故障電弧特征及識(shí)別方法研究

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【摘要】：隨著光伏發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用,歐美等地陸續(xù)發(fā)生多起光伏系統(tǒng)火災(zāi)事件,造成一定的經(jīng)濟(jì)損失,事后對(duì)這類(lèi)事故調(diào)查發(fā)現(xiàn)多數(shù)電氣火災(zāi)的原因都指向直流端故障電弧。隨著光伏電站投入運(yùn)行年限增加,電子元件老化、電纜破裂、觸點(diǎn)松動(dòng)或者動(dòng)物抓咬等原因都可能引發(fā)故障電弧,且大多數(shù)光伏陣列的安裝,利用的都是長(zhǎng)串的高電壓直流電源,也增加了與電弧有關(guān)的安全問(wèn)題。鑒于目前的熔斷器、斷路器等保護(hù)裝置只能對(duì)過(guò)流、短路等情況進(jìn)行防護(hù),對(duì)這類(lèi)故障電弧的檢測(cè)無(wú)能為力。因此為保障光伏系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行,本課題研究了一種針對(duì)此類(lèi)電弧的檢測(cè)方法。國(guó)內(nèi)外對(duì)此類(lèi)電弧的檢測(cè)剛起步,對(duì)其特征不甚了解,且電弧具有隨機(jī)性和復(fù)雜性,無(wú)法建立精確的電弧模型,故只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)先探究電弧特征。本課題自制了電弧發(fā)生器,利用實(shí)驗(yàn)室的光伏電源搭建了光伏系統(tǒng)故障電弧試驗(yàn)平臺(tái),在光伏電源不同工作點(diǎn),分別記錄不同電極間隙、不同位置處發(fā)生電弧時(shí)的電弧電壓、電流、電源直流端電壓等波形初步研究了電弧的特征及其影響因素�？紤]到光伏系統(tǒng)中電弧易發(fā)地點(diǎn)多且不固定,無(wú)法利用電弧電壓進(jìn)行電弧檢測(cè),相比之下,無(wú)論電弧發(fā)生在哪條支路,電弧電流的特征都將在系統(tǒng)直流端的干路電流中反映出來(lái),故本課題重點(diǎn)對(duì)不同實(shí)驗(yàn)條件下的電弧電流信號(hào)進(jìn)行時(shí)域和頻域兩方面特征的綜合計(jì)算分析,找出有利于電弧識(shí)別的共性、多重特征,避免使用單一判據(jù)造成誤判。為克服多數(shù)研究者通過(guò)閾值法檢測(cè)電弧存在閾值難以確定的缺點(diǎn),本課題最后借助具有自學(xué)習(xí)能力的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行此類(lèi)電弧的檢測(cè)并通過(guò)實(shí)驗(yàn)離線驗(yàn)證了該算法的可行性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：光伏系統(tǒng) 直流電弧檢測(cè) 電弧特征 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 緒論15-18
• 1.1 課題的研究背景及意義15
• 1.2 該領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外的研究情況15-17
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容17
• 1.4 本文創(chuàng)新點(diǎn)17-18
• 第二章 光伏系統(tǒng)直流故障電弧基本理論及分析18-27
• 2.1 電弧基本理論18-22
• 2.1.1 氣體放電過(guò)程18-20
• 2.1.2 電弧的組成和導(dǎo)電機(jī)理20-21
• 2.1.3 電弧的能量平衡21-22
• 2.2 光伏系統(tǒng)中直流電弧的產(chǎn)生22-25
• 2.2.1 光伏系統(tǒng)直流故障電弧產(chǎn)生原因23
• 2.2.2 光伏系統(tǒng)直流故障電弧的分類(lèi)23-25
• 2.3 直流故障電弧的特性分析25-26
• 2.3.1 直流故障電弧的一般特征25-26
• 2.3.2 光伏系統(tǒng)直流故障電弧特征26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 光伏系統(tǒng)直流故障電弧試驗(yàn)研究27-48
• 3.1 直流故障電弧試驗(yàn)平臺(tái)27-33
• 3.1.1 光伏系統(tǒng)直流故障電弧發(fā)生器28-30
• 3.1.2 電弧數(shù)據(jù)采集和儲(chǔ)存系統(tǒng)30-33
• 3.2 故障電弧實(shí)驗(yàn)過(guò)程及實(shí)驗(yàn)結(jié)果33-45
• 3.2.1 光伏系統(tǒng)直流串聯(lián)型故障電弧實(shí)驗(yàn)結(jié)果33-42
• 3.2.2 光伏系統(tǒng)直流并聯(lián)型故障電弧實(shí)驗(yàn)波形及分析42-45
• 3.3 用于判斷串并聯(lián)電弧的基本特征分析45-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第四章 基于電流時(shí)頻特征的故障電弧識(shí)別方法48-73
• 4.1 故障電弧電流時(shí)域特性分析48-57
• 4.2 電弧電流信號(hào)的頻域分析57-68
• 4.2.1 離散傅立葉變換(Discrete Fourier Transformation)57-60
• 4.2.2 快速傅立葉變換(FFT)60-62
• 4.2.3 諧波特征分析62-68
• 4.3 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障電弧識(shí)別方法68-72
• 4.3.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特征向量空間選取和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)68-69
• 4.3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練和測(cè)試69-70
• 4.3.3 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電弧檢測(cè)算法及驗(yàn)證70-72
• 4.4 本章小結(jié)72-73
• 第五章 總結(jié)和展望73-75
• 參考文獻(xiàn)(References)75-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況78

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本文編號(hào)：989686