[發(fā)明專(zhuān)利]一種具有防雷隔離與電弧檢測(cè)功能的有源濾波器及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710407647.X
• 申請(qǐng)日: 2017-06-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107069734B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁敞;袁洋波;李曠
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京英瑞來(lái)科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/01
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/01;H02J3/26;H02H3/44;H02H9/04;G01R31/12;G01R19/10
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

本發(fā)明提供一種具有防雷隔離與電弧檢測(cè)功能的有源濾波器及方法，所述的有源濾波器是一種兼具地電位反擊隔離、故障電弧檢測(cè)、諧波電流抑制和三相不平衡電流補(bǔ)償功能的安全用電裝置，將故障電弧的電流檢測(cè)與諧波電流抑制與補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)部分進(jìn)行共享，采用同一檢測(cè)信號(hào)，使用共同的主控制單元同時(shí)進(jìn)行故障電弧分析和補(bǔ)償指令電流計(jì)算，使裝置能夠在故障電弧特征電流被濾掉前被采樣出來(lái)，保證故障電弧的準(zhǔn)確檢測(cè)。所述的方法利用電流差異參數(shù)的判定結(jié)果作為前提，采用諧波含有率變化率對(duì)故障電弧進(jìn)行判斷，可以有效排除非線性負(fù)載的干擾，同時(shí)采用四種判斷手段進(jìn)行判斷，準(zhǔn)確檢測(cè)出故障電弧。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電能質(zhì)量檢測(cè)管理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有防雷隔離與電弧檢測(cè)功能的有源濾波器及方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，由于電氣原因造成的火災(zāi)現(xiàn)象頻有發(fā)生，造成大量人員傷害和物資損失。引起電氣火災(zāi)的原因主要有兩個(gè)：(1)電流。包括短路、過(guò)載、諧波和不平衡等原因引起的電氣火災(zāi)；(2)故障電弧。如電氣部件接觸不良、接地故障等原因產(chǎn)生電弧或電火花引起的電氣火災(zāi)。其中，電弧現(xiàn)象在供電線路中常常出現(xiàn)，且故障電弧溫度比較高，嚴(yán)重危害消防安全，是引起電氣火災(zāi)的重要原因之一，因此對(duì)故障電弧檢測(cè)的研究顯得尤為重要。

而隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性要求越來(lái)越高，大量電能質(zhì)量控制裝置廣泛安裝在電網(wǎng)之中。這些電能質(zhì)量控制裝置的裝設(shè)對(duì)電弧檢測(cè)也產(chǎn)生極大影響，如有源電力濾波器(APF)的應(yīng)用雖然對(duì)諧波和不平衡電流有明顯改善作用，但是當(dāng)故障電弧出現(xiàn)時(shí)，電流中的高頻諧波分量有可能被APF濾除導(dǎo)致原有故障電弧檢測(cè)設(shè)備無(wú)法正常檢測(cè)到故障電弧。

與此同時(shí)，隨著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的不斷進(jìn)步，自動(dòng)化控制水平也越來(lái)越高，越來(lái)越多的集散控制系統(tǒng)及智能儀表廣泛應(yīng)用，為了防止這些自動(dòng)化產(chǎn)品受到雷擊災(zāi)害，電力系統(tǒng)采取大量避雷接地措施，通常在防雷地和保護(hù)地之間裝設(shè)地電位反擊隔離，以防雷擊時(shí)，由于地電位反擊對(duì)保護(hù)地連接設(shè)備造成損害。地電位反擊隔離通常在沒(méi)有浪涌電流時(shí)呈現(xiàn)低阻抗，出現(xiàn)浪涌電流時(shí)呈現(xiàn)高阻抗，對(duì)雷電流起到隔離作用。然而地電位反擊隔離設(shè)備也有可能會(huì)對(duì)故障電弧產(chǎn)生的高頻電流產(chǎn)生隔離作用，影響故障電弧檢測(cè)設(shè)備的正常工作。

因此，當(dāng)?shù)仉娢环磽舾綦x設(shè)備，故障電弧檢測(cè)設(shè)備，電能質(zhì)量控制設(shè)備獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，有可能互相產(chǎn)生不利影響，造成難以估計(jì)的損失。

同時(shí)，電容、電感、晶閘管、IGBT等非線性負(fù)載的使用，會(huì)引起電路中的電流諧波，也會(huì)使常規(guī)的故障電弧檢測(cè)方法出現(xiàn)漏判、誤判。而如果利用諧波含有率的變化率可以排除非線性負(fù)載的干擾，用這種方法，重點(diǎn)比較其變化率，若是電路中接入非線性負(fù)載，引發(fā)諧波含有率增加超限，但其變化率不會(huì)超限。只有發(fā)生故障電弧時(shí)，諧波含有率會(huì)劇烈變化，相鄰兩周期間諧波含有率的變化率會(huì)超限，從而判定為故障電弧。目前，還沒(méi)有這種利用諧波含有率的變化率對(duì)故障電弧進(jìn)行判定的方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中所述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種具有防雷隔離與電弧檢測(cè)功能的有源濾波器及方法，將故障電弧的電流檢測(cè)與諧波電流抑制與補(bǔ)償?shù)碾娏鳈z測(cè)部分進(jìn)行共享，采用同一檢測(cè)信號(hào)，使用共同的主控制單元同時(shí)進(jìn)行故障電弧分析和補(bǔ)償指令電流計(jì)算，使裝置能夠在故障電弧特征電流被濾掉前被采樣出來(lái)，保證故障電弧的準(zhǔn)確檢測(cè)。其中的故障電弧檢測(cè)方法利用電流差異參數(shù)的判定結(jié)果作為前提，采用諧波含有率變化率對(duì)故障電弧進(jìn)行判斷，可以有效排除非線性負(fù)載的干擾，同時(shí)采用四種判斷手段進(jìn)行判斷，能夠在復(fù)雜設(shè)備情況下準(zhǔn)確檢測(cè)出故障電弧。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種具有防雷隔離與電弧檢測(cè)功能的有源濾波器，是一種兼具地電位反擊隔離、故障電弧檢測(cè)、諧波電流抑制和三相不平衡電流補(bǔ)償功能的安全用電裝置，包括電壓傳感器、電流傳感器、采樣電路、信號(hào)處理電路、主控MCU、電弧故障報(bào)警電路、開(kāi)關(guān)量隔離輸出電路、IGBT驅(qū)動(dòng)電路、諧波電流抑制與補(bǔ)償主電路和地電位反擊隔離模塊。