[发明专利]电气谐波探测与抑制装置及方法

说明书

本发明公开了一种电气谐波探测与抑制装置及方法，包括系统电源、三相四线制用电负荷、电气谐波抑制单元、控制系统；在系统电源与电气谐波抑制单元间连有电压互感器，电压互感器输出端连到控制系统的系统电压采样端口；电气谐波抑制单元与三相四线制用电负荷间穿有负荷电流互感器，负荷电流互感器的输出端连到控制系统的负荷电流采样端口；控制系统的PWM驱动信号端口连接到电气谐波抑制单元的驱动电路。本发明利用负荷电流、系统电压的采样数据，可以实现对电气谐波的预警；通过抑制单元，可以实现对电气谐波的抑制；能够从灾前预警和灾前抑制两个方面有效降低电气火灾的发生概率。

技术领域

本发明专利涉及一种电气谐波探测与抑制装置，尤其涉及一种针对电气火灾安全隐患之一电气谐波的探测与抑制装置的方法。

背景技术

随着社会经济的飞速发展，社会电气化程度不断提高，用电负荷过大等原因导致电气火灾发生越来越频繁，火灾数量呈上升趋势。综合数据统计显示电气火灾在火灾整体数量里占到30％以上，尤其是较为发达的地方，这个数据会上升到50％。电气火灾的原因主要有以下几种：过载、局部过热、绝缘老化、放电火花、照明灯具电热器、过欠电压、非线性负荷等。其中由于电气谐波的存在而导致的结果有：功率因数低，导致线路过载，使补偿电容的电流增大，形成过热型火灾隐患；使过电流保护器或剩余电流保护器误动作；3次谐波形成中线电流导致中性线过载；某次谐波形成串联或并联谐振回路，形成大电流、高电压；产生肌肤效应，使电缆温度升高、加速绝缘层老化。由此可见，电气谐波是主要电气火灾的根源，要想从根源上降低电气火灾的隐患，就要从电气谐波预警和抑制做起。

电气谐波探测与抑制装置通过对系统电压和负荷电流的采样数据进行技术分析，计算出负荷电路的电气谐波含量，根据电气谐波含量定值给与超标预警；采用现代电力电子器件，逆变出与负荷相位相反数量相等的谐波与之抵消，抑制了系统的电气谐波，降低了因为电气谐波存在而导致的电气火灾的安全隐患。通过抑制谐波减小了谐波电流的肌肤效应，减缓了电气绝缘老化，降低了电缆温升，减小了系统谐振的危险和设备误动作的发生概率。电气谐波探测与抑制装置的预警和抑制功能在电气谐波根源上降低电气火灾的发生概率。

电气谐波探测与抑制装置是降低电气火灾安全隐患的重要手段之一，在火灾没有发生前抑制火灾的发生，防范于未然；并且具有数据分析功能，针对能够引起电气火灾的电气量突变，能够起到一定的预警作用。

发明内容

本发明专利的目的在于降低因用电负荷中存在电气谐波而引发的电气火灾隐患，对用电负荷中存在的电气谐波起到预警及抑制作用，降低用电负荷中的电气谐波，减少因肌肤效应而导致的电缆发热、绝缘老化、系统谐振等电气火灾根源。

本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述的电气谐波探测与抑制装置，包括系统电源、与系统电源的输出端相连接的三相四线制用电负荷、并接在系统电源与用电负荷之间的电气谐波抑制单元。

在系统电源与电气谐波抑制单元之间连接有系统电压互感器，电压互感器的输出端连接到控制系统的系统电压采样端口；

在三相四线制用电负荷与电气谐波抑制单元之间穿有负荷电流互感器，负荷电流互感器的输出端连接到控制系统的负荷电流采样端口；

在控制系统中设有报警通讯端口、系统电压采样端口、负荷电流采样端口、PWM输出端口、输出电流采样端口、直流电压采样端口；控制系统的PWM脉冲输出信号端口直接连接到电气谐波抑制单元的驱动电路。

进一步的优选，所述的电气谐波抑制单元是由输出电抗器、由绝缘栅双极型晶体管IGBT构成的三相全桥逆变单元、两组串接的电容组成；在输出电抗器和三相全桥逆变单元之间穿接有输出电流互感器，输出电流互感器的输出端连接到控制系统的输出电流采样端口；三相全桥逆变单元的直流侧连接两组串接的电容，与两组串接的电容的中点相连的是零线n，两组串接的电容的正负两端连接到直流电压互感器，直流电压互感器的输出端连接到控制系统的直流电压采样端口。