[實用新型]一種具有防雷隔離與電弧檢測功能的有源濾波器

有效

• 申請號: 201720637877.0
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN206947949U
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 袁敞;袁洋波;李曠
• 申請（專利權）人: 北京英瑞來科技有限公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/26;H02H3/44;H02H9/04;G01R31/12;G01R19/10
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所21224
• 代理人: 張群

技術領域

本實用新型涉及電能質量檢測管理技術領域，特別涉及一種具有防雷隔離與電弧檢測功能的有源濾波器。

背景技術

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

而隨著電力系統的發展，對電網穩定性要求越來越高，大量電能質量控制裝置廣泛安裝在電網之中。這些電能質量控制裝置的裝設對電弧檢測也產生極大影響，如有源電力濾波器(APF)的應用雖然對諧波和不平衡電流有明顯改善作用，但是當故障電弧出現時，電流中的高頻諧波分量有可能被APF濾除導致原有故障電弧檢測設備無法正常檢測到故障電弧。

與此同時，隨著我國工業生產的不斷進步，自動化控制水平也越來越高，越來越多的集散控制系統及智能儀表廣泛應用，為了防止這些自動化產品受到雷擊災害，電力系統采取大量避雷接地措施，通常在防雷地和保護地之間裝設地電位反擊隔離，以防雷擊時，由于地電位反擊對保護地連接設備造成損害。地電位反擊隔離通常在沒有浪涌電流時呈現低阻抗，出現浪涌電流時呈現高阻抗，對雷電流起到隔離作用。然而地電位反擊隔離設備也有可能會對故障電弧產生的高頻電流產生隔離作用，影響故障電弧檢測設備的正常工作。

因此，當地電位反擊隔離設備，故障電弧檢測設備，電能質量控制設備獨立運行時，有可能互相產生不利影響，造成難以估計的損失。

發明內容

為了解決背景技術中所述問題，本實用新型提供一種具有防雷隔離與電弧檢測功能的有源濾波器，將故障電弧的電流檢測與諧波電流抑制與補償的電流檢測部分進行共享，采用同一檢測信號，使用共同的主控制單元同時進行故障電弧分析和補償指令電流計算，使裝置能夠在故障電弧特征電流被濾掉前被采樣出來，保證故障電弧的準確檢測。

為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案實現：

一種具有防雷隔離與電弧檢測功能的有源濾波器，是一種兼具地電位反擊隔離、故障電弧檢測、諧波電流抑制和三相不平衡電流補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、信號處理電路、主控MCU、電弧故障報警電路、開關量隔離輸出電路、IGBT驅動電路、諧波電流抑制與補償主電路和地電位反擊隔離模塊。

所述的主控MCU通過信號處理電路和采樣電路連接電壓傳感器和電流傳感器，主控MCU還連接電弧故障報警電路和IGBT驅動電路，同時還通過IGBT驅動電路連接諧波電流抑制與補償主電路，主控MCU通過IGBT驅動電路輸出IGBT的觸發脈沖，控制諧波電流抑制與補償主電路實時補償負載諧波和不平衡電流。

主控MCU將同一電壓和電流采樣信號分別經過故障電弧分析和指令電流計算后，分別進行故障電弧報警輸出和IGBT觸發指令輸出；使裝置能夠在故障電弧特征電流被濾掉前被采樣出來，保證故障電弧的準確檢測。

所述地電位反擊隔離模塊由一個雷電流頻率阻抗器構成，串聯安裝在防雷地與保護地之間形成雷電隔離保護，在正常情況下呈現低阻抗，保證設備的正常安全接地；當雷電流從防雷地端反擊時，在雷電流頻率下，該元件呈現出高阻抗，隔離雷電的反擊，迫使雷電流只能向地網進行泄放，使得保護地端免遭雷電反擊危害，當雷電流泄放完成后，該防雷隔離元件又恢復到低阻抗狀態。

所述的主控MCU在輸出故障電弧報警的同時還通過開關量隔離輸出電路控制電源斷路器的斷開，故障時切斷電源。

所述的諧波電流抑制與補償主電路為電力電子變流器，包括多組IGBT單元，組成兩電平或三電平三相電壓源型換流器拓撲，還可以組成分相H橋結構拓撲。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型的一種具有防雷隔離與電弧檢測功能的有源濾波器，將故障電弧的電流檢測與諧波電流抑制與補償的電流檢測部分進行共享，采用同一檢測信號，使裝置能夠在故障電弧特征電流被濾掉前被采樣出來，保證故障電弧的準確檢測。

2、本實用新型的一種具有防雷隔離與電弧檢測功能的有源濾波器，利用同一主控MCU對同一電流數據進行處理，分別計算故障電弧特征值和補償指令電流值，分別對故障電弧報警電路和濾波的IGBT驅動電路進行控制，完美的實現了用單個設備實現兩種功能的同時兼顧使用，有效解決由于有源電力濾波器的使用而造成故障電弧被漏判、誤判的問題。