ES2589148B1

ES2589148B1 - Método para el diagnóstico de fallo en inversores solares

Info

Publication number: ES2589148B1
Application number: ES201630704A
Authority: ES
Inventors: David SALVO LILLO; Abelardo Salvo Lillo; Antonio Poveda Lerma
Original assignee: Power Electronics Espana SL
Current assignee: Power Electronics Espana SL
Priority date: 2016-05-30
Filing date: 2016-05-30
Publication date: 2017-09-05
Anticipated expiration: 2036-05-30
Also published as: ES2589148A1

Abstract

Método para el diagnóstico de fallos en inversores solares que ante un evento de fuga de corriente DC, el inversor activa la protección correspondiente, interrumpiendo la producción de energía; y posteriormente activa una secuencia de maniobras de diagnóstico de fallos, configuradas para detectar la cadena de paneles que tiene la fuga; y donde dicha secuencia de maniobras comprende el descartar el fallo en la parte de corriente alterna (AC) abriéndola en primer lugar; donde si al abrir la parte de AC desaparece el fallo no se realiza un diagnóstico por canales; y donde en caso de no desaparecer el fallo, se procede a la apertura de los contactores de DC; a continuación se cierran y abren uno a uno comprobando la resistencia de aislamiento; y donde los canales que al cerrarse reporten fallo de aislamiento deben abrirse y permanecer abiertos hasta que se corrija el fallo.

Description

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ES 2 589 148 A1

DESCRIPCION

METODO PARA EL DIAGNOSTICO DE FALLO EN INVERSORES SOLARES Sector de la tecnica

El objeto de la presente invencion es un nuevo metodo de diagnostico de fallos para inversores solares en plantas fotovoltaicas que pueden abrir y cerrar por comunicaciones cada uno de los strings (cadenas de paneles solares) de un parque fotovoltaico.

Estado de la tecnica

Actualmente son conocidas las unidades de desconexion que pueden efectuar el cierre de los contactores en bloque con la orden de marcha. No obstante, se desconocen sistemas que permitan introducir un bloqueo de apertura de contactores en caso de corriente continua (DC) no nula. Tampoco se conocen sistemas en los que sea posible accionar individualmente cada contactor para efectuar la secuencia de diagnostico de fallo por aislamiento.

Descripcion de la invencion

Es un objeto de la invencion un metodo para el diagnostico de fallos en inversores solares que permitan introducir un bloqueo de apertura de contactores en caso de lectura de corriente continua (DC) no nula. Tambien es un objeto de la invencion accionar individualmente cada contactor para efectuar la secuencia de diagnostico de fallo de aislamiento.

Para ello, la invencion esta configurada para la medicion individual de tension y corriente de cada uno de los strings (cadenas de paneles solares) lo que permite el analisis del envejecimiento del campo fotovoltaico a partir de las medidas de corriente, tension y radiacion solar. Las medidas de tension y corriente recibidas en el procesador principal del sistema de la invencion se transmiten al controlador central.

La presente invencion tambien esta configurada para la deteccion y proteccion de sobretensiones y fallos de aislamiento. Todo ello gracias a los distintos aspectos indicados en las reivindicaciones independientes que acompanan a la presente memoria descriptiva y que se incorporan aquf por referencia. Otras realizaciones practicas de la invencion se describen en las reivindicaciones dependientes que

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igualmente quedan incorporadas en la presente memoria descriptiva por referenda a las mismas.

A lo largo de la descripcion y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras caractensticas tecnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y caractensticas de la invencion se desprenderan en parte de la descripcion y en parte de la practica de la invencion. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustracion, y no se pretende que restrinjan la presente invencion. Ademas, la presente invencion cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aqu indicadas.

Exposicion de un modo detallado de realizacion de la invencion

En una realizacion particular de la invencion, el funcionamiento del metodo para el diagnostico de fallos en aislamiento de canales establece las siguientes etapas:

a) Ante un evento de fuga de corriente DC en el campo fotovoltaico, el inversor activa la proteccion correspondiente, interrumpiendo la produccion de energfa previo paso al estado de fallo.

b) Una vez en el estado de fallo, el inversor activa una secuencia de maniobras de diagnostico de fallos que estan configuradas para detectar el string (cadena de paneles solares) que tiene la fuga de corriente.

Las maniobras de diagnostico de fallos es una de las funciones del sistema y permite averiguar donde se localiza el fallo de aislamiento. Para ello, tras detectar mediante el vigilante un fallo de aislamiento (la resistencia de aislamiento registrada es inferior a la resistencia mfnima prefijada) se procede como sigue:

(b.1) En primer lugar se abre la parte de corriente alterna (AC) para descartar el fallo a este lado. Es posible que el fallo de aislamiento haya tenido lugar en AC, si es asf y al abrir desaparece, evitaremos efectuar el diagnostico por canales en DC.

(b.2) En caso de no desaparecer el fallo tras efectuarse el paso (b.1) se procede a la apertura de todos los contactores de DC. A continuacion se

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cierran y abren uno a uno comprobando la resistencia de aislamiento en cada caso. Aquel/aquellos canal/es que al cerrarse reporten fallo de aislamiento deben abrirse y permanecer abiertos hasta que se corrija el fallo. A traves de una pantalla debe ser posible visualizar el estado de cada uno de los canales (basicamente si esta correcto o hay un fallo).

La secuencia diagnostico de fallos se inicia en cada uno de los modulos de potencia que forman el inversor a traves de un bus de campo. La secuencia para la deteccion de la fuga de corriente en los strings se lleva a cabo mediante la activacion/desactivacion de los contactores electromagneticos incluidos en la unidad de desconexion (DU). No obstante, las funciones de activacion/desactivacion de los contactores seran comandadas desde un sistema de control. Este sistema de control, esencialmente un procesador implementa las configuraciones de maniobra en funcion de la topologfa del inversor en los distintos circuitos del campo fotovoltaico y que se describen a continuacion en la presente memoria descriptiva. Finalmente, tras detectar el circuito o circuitos con corriente de fuga, los contactores correspondientes quedaran abiertos, mientras que el inversor queda en operacion tras desconectar el circuito correspondiente de corriente continua.

Existen tres configuraciones de maniobra asociadas al diagnostico de fallos y que se describen a continuacion en detalle:

(a) Una primera configuracion con polos aislados. En esta configuracion se realiza la lectura continua de la resistencia de aislamiento:

(a.1) Si la resistencia medida es inferior a la resistencia de aislamiento de ALERTA configurada en el sistema, entonces se envfa una senala de alerta al control central.

(a.2) Si la resistencia medida es inferir a la resistencia de FALLO configurada. Entonces el sistema transmite una senal de FALLO al control central que va asociado a un rele conectado en serie con la seta de emergencia o a una entrada digital del control central asociada a su vez a la seta de emergencia. El sistema no se rearmara hasta que el fallo de aislamiento desaparezca, es decir, hasta que la lectura de la resistencia de aislamiento sea superior a la resistencia de aislamiento de FALLO ajustada mas una histeresis tambien ajustable. La lectura de la resistencia es continua.

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(b) Una segunda configuracion de polo a tierra sin vigilante de aislamiento o GFDI (Ground Detection Fault Interrupter, literalmente interruptor de deteccion de fallo de tierra). En caso de fallo de aislamiento, funde el GFDI, cuyo aviso se transmite a la unidad de desconexion (DU) y de la DU al control central provocando la parada del equipo. El sistema no se rearmara hasta que el GFDI sea sustituido.

(c) Una tercera configuracion con polo a tierra con vigilante de aislamiento. En esta configuracion, cuando el procesador detecta condiciones de arranque manda la orden de apertura del contactor en serie al GFDI y a la DU que, a su vez, abre el contactor.

(c.1) Si transcurrido el tiempo pertinente para efectuar la medida, el vigilante de aislamiento deja de dar fallo, el contactor vuelve a cerrarse por orden del control central.

(c.2) Se comprueba entonces que el vigilante de aislamiento deja de dar fallo, el contactor vuelve a cerrarse por orden del control central. Se comprueba entonces que el vigilante de aislamiento entra en fallo, si el contactor se ha cerrado asf es como debe ser. Entonces el equipo arranca.

(c.3) En caso de detectar el vigilante un fallo de aislamiento estando el contactor en serie al GFDI abierto, es decir, hasta que la lectura de la resistencia de aislamiento sea superior a la resistencia de aislamiento de FALLO ajustada mas una histeresis tambien ajustable. En caso de fallo de aislamiento en operacion (es decir, con polo a tierra/contactor cerrado) funde el GFDI cuyo aviso se transmite a la DU y de la DU al control central provocando la parada del equipo. El sistema no se rearmara hasta que el GFDI sea sustituido.

Claims

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REIVINDICACIONES

1 - Metodo para el diagnostico de fallos en inversores solares que comprende las etapas de:

(a) ante un evento de fuga de corriente DC en el campo fotovoltaico, el inversor activa la proteccion correspondiente, interrumpiendo la produccion de energfa previo paso al estado de fallo; y

(b) una vez en el estado de fallo, el inversor activa una secuencia de maniobras de diagnostico de fallos que estan configuradas para detectar la cadena de paneles solares que tiene la fuga de corriente; y que se caracteriza porque dicha secuencia de maniobras de diagnostico de fallos comprende las etapas de

(b.1) descartar el fallo en la parte de corriente alterna (AC) abriendola en primer lugar; donde si al abrir la parte de AC desaparece el fallo no se realiza un diagnostico por canales en corriente continua DC; y

(b.2) En caso de no desaparecer el fallo tras efectuarse el paso (b.1) se procede a la apertura de todos los contactores de DC; a continuacion se cierran y abren uno a uno comprobando la resistencia de aislamiento en cada caso; y donde los canales que al cerrarse reporten fallo de aislamiento deben abrirse y permanecer abiertos hasta que se corrija el fallo.
2. - El metodo de la reivindicacion 1 donde la secuencia diagnostico de fallos se inicia en cada uno de los modulos de potencia que forman el inversor a traves de un bus de campo.
3. - El metodo de cualquiera de las reivindicaciones 1-2 donde la secuencia para la deteccion de la fuga de corriente en los strings se lleva a cabo mediante la activacion/desactivacion de los contactores electromagneticos incluidos en la unidad de desconexion (DU) mientras que las funciones de activacion/desactivacion de los contactores seran comandadas desde un sistema de control.
4. - El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 donde existe una secuencia de maniobra para una primera configuracion con polos aislados; y donde en esta configuracion se realiza la lectura continua de la resistencia de aislamiento de tal forma que:

(a.1) Si la resistencia medida es inferior a la resistencia de aislamiento de

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ALERTA configurada en el sistema, entonces se envfa una senala de alerta al control central; y donde

(a.2) Si la resistencia medida es inferir a la resistencia de FALLO configurada entonces el sistema transmite una senal de FALLO al control central que va asociado a un rele conectado en serie con la seta de emergencia o a una entrada digital del control central asociada a su vez a la seta de emergencia; y donde el inversor no se rearmara hasta que el fallo de aislamiento desaparezca, es decir, hasta que la lectura de la resistencia de aislamiento sea superior a la resistencia de aislamiento de FALLO ajustada mas una histeresis tambien ajustable.
5. - El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3 donde existe una secuencia de maniobra con una segunda configuracion de polo a tierra sin vigilante de aislamiento o GFDI; y donde en caso de fallo de aislamiento, funde el GFDI, cuyo aviso se transmite a la unidad de desconexion (DU) y de la DU al control central provocando la parada del equipo; y donde el sistema no se rearmara hasta que el GFDI sea sustituido.
6. - El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3 donde existe una secuencia de maniobra con una tercera configuracion con polo a tierra con vigilante de aislamiento; y donde en esta tercera configuracion, cuando el procesador detecta condiciones de arranque manda la orden de apertura del contactor en serie al GFDI y a la DU que, a su vez, abre el contactor; y donde, ademas:

(c.1) si transcurrido el tiempo pertinente para efectuar la medida, el vigilante de aislamiento deja de dar fallo, el contactor vuelve a cerrarse por orden del control central;

(c.2) se comprueba entonces que el vigilante de aislamiento deja de dar fallo, el contactor vuelve a cerrarse por orden del control central; se comprueba entonces que el vigilante de aislamiento entra en fallo, si el contactor se ha cerrado asf es como debe ser, entonces el equipo arranca;

(c.3) En caso de detectar el vigilante un fallo de aislamiento estando el contactor en serie al GFDI abierto, es decir, hasta que la lectura de la resistencia de aislamiento sea superior a la resistencia de aislamiento de FALLO ajustada mas una histeresis tambien ajustable; y donde en caso de fallo de aislamiento en operacion funde el GFDI cuyo aviso se transmite a la DU y de la DU al control central provocando

la parada del equipo; y donde el inversor no se rearmara hasta que el GFDI sea sustituido.