[发明专利]一种具有故障电弧检测功能的无源滤波装置及方法

说明书

本发明提供一种具有故障电弧检测功能的无源滤波装置及方法，所述装置包括电压传感器、电流传感器、采样电路、信号处理电路、主控MCU、电弧故障报警电路、开关量隔离输出电路、晶闸管驱动电路、晶闸管开关、电容和电感。将故障电弧的电流检测与无源滤波的电流检测部分进行共享，采用同一检测信号，使用共同的主控制单元同时进行故障电弧分析和谐波含量计算，使装置能够在故障电弧特征电流被滤波前被采样出来，保证故障电弧的准确检测。其中的故障电弧检测方法利用电流差异参数的判定结果作为前提，采用谐波含有率变化率对故障电弧进行判断，可以有效排除非线性负载的干扰，同时采用四种判断手段进行判断，准确检测出故障电弧。

技术领域

本发明涉及电能质量检测管理技术领域，特别涉及一种具有故障电弧检测功能的无源滤波装置及方法。

背景技术

无源滤波器是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可除去某一次或多次谐波，是最普通易于采用的而无源滤波器结构，其结构简单、成本低廉、运行可靠、费用低等优点广泛应用于系统的谐波治理。无源滤波器分为单调谐滤波器、双调谐滤波器和高通滤波器。

电弧是一种气体放电现象，是电流通过某些绝缘介质所产生的瞬间火花。随着我国经济水平的提高，生活用电量增加迅速，配电系统也越来越复杂。由于配电线路空间有限，配电箱中许多导线捆绑一起，当用电处于过负荷状态时会使得电缆绝缘受到损害，进而产生故障电弧引发电气火灾。另外，当线路与线路之间接触不良或环境因数的影响，出现用电通断情况时，连接点处会产生故障电弧进而引发火灾。由于故障电弧的电压有效值与非故障时电压有效值接近，当发生故障电弧时，保护装置将很难发现。

然而，由于无源滤波装置的安装，电流中的高频谐波分量有可能被滤除导致原有故障电弧检测设备无法正常检测到故障电弧，影响故障电弧检测设备的正常工作。

同时，电容、电感、晶闸管等非线性负载的使用，会引起电路中的电流谐波，也会使常规的故障电弧检测方法出现漏判、误判。而如果利用谐波含有率的变化率可以排除非线性负载的干扰，用这种方法，重点比较其变化率，若是电路中接入非线性负载，引发谐波含有率增加超限，但其变化率不会超限。只有发生故障电弧时，谐波含有率会剧烈变化，相邻两周期间谐波含有率的变化率会超限，从而判定为故障电弧。目前，还没有这种利用谐波含有率的变化率对故障电弧进行判定的方法。

发明内容

为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种具有故障电弧检测功能的无源滤波装置及方法，所述装置将故障电弧的电流检测与无源滤波的电流检测部分进行共享，采用同一检测信号，使用共同的主控制单元同时进行故障电弧分析和谐波含量计算，使装置能够在故障电弧特征电流被滤波前被采样出来，保证故障电弧的准确检测。其中的故障电弧检测方法利用电流差异参数的判定结果作为前提，采用谐波含有率变化率对故障电弧进行判断，可以有效排除非线性负载的干扰，同时采用四种判断手段进行判断，准确检测出故障电弧。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种具有故障电弧检测功能的无源滤波装置，包括电压传感器、电流传感器、采样电路、信号处理电路、主控MCU、电弧故障报警电路、开关量隔离输出电路、晶闸管驱动电路、晶闸管开关、电容和电感。

所述的主控MCU通过信号处理电路和采样电路连接电压传感器和电流传感器，主控MCU将同一电压和电流采样信号分别经过故障电弧分析和谐波电流分析后，分别进行故障电弧报警输出和TSF投切输出；使装置能够在故障电弧特征电流被滤波前被采样出来，保证故障电弧的准确检测。

所述的电容和电感串联星型连接于三相交流电源端，并且在电容和电感中间连接有晶闸管开关。所述的主控MCU在输出故障电弧报警的同时还通过开关量隔离输出电路控制电源断路器的断开，故障时切断电源。

所述的主控MCU通过晶闸管驱动电路控制晶闸管开关的导通或关断，从而通过晶闸管开关控制主回路中电容和电感的投切。