The present invention provides a reactive power compensation device and method has the function of fault arc detection, the device comprises a voltage sensor, current sensor, sampling circuit, signal processing circuit, the main control MCU, arc fault alarm circuit, switch isolation and output circuit, thyristor drive circuit and capacitor compensation circuit. The current detection of arc fault and the current detecting part of reactive power compensation to share the same detection signal, using the main control unit and common arc fault analysis and power factor calculation, the characteristics of arc fault current in the device can be filtered before sampling, to ensure accurate detection of arc fault. The results to determine the fault arc detection method which uses current difference parameters as the premise, using harmonic rate to judge arc fault, can effectively eliminate the interference of nonlinear load, at the same time to judge by four judgment means, to accurately detect the fault arc.
【技术实现步骤摘要】
一种具有故障电弧检测功能的无功补偿装置及方法
本专利技术涉及电能质量检测管理
,特别涉及一种具有故障电弧检测功能的无功补偿装置及方法。
技术介绍
随着工业化的发展,电能质量问题越来越受人们关注。近20年来,使用晶闸管控制电抗器与固定电容器(FC)或机械投切电容器(MSC)混合使用的无功补偿装置是常用低成本的一种无功补偿装置。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,由于无功补偿装置的安装,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。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
...
【技术保护点】
一种具有故障电弧检测功能的无功补偿装置,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、晶闸管驱动电路和电容投切补偿主电路;其特征在于,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功率因数计算后,分别进行故障电弧报警输出和电容投切输出;使装置能够在故障电弧特征电流被补偿掉前被采样出来,保证故障电弧的准确检测。
【技术特征摘要】
1.一种具有故障电弧检测功能的无功补偿装置,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、晶闸管驱动电路和电容投切补偿主电路;其特征在于,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功率因数计算后,分别进行故障电弧报警输出和电容投切输出;使装置能够在故障电弧特征电流被补偿掉前被采样出来,保证故障电弧的准确检测。2.根据权利要求1所述的一种具有故障电弧检测功能的无功补偿装置,其特征在于,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。3.根据权利要求1所述的一种具有故障电弧检测功能的无功补偿装置,其特征在于,所述的电容投切补偿主回路包括连接于三相电源上的多组由晶闸管开关控制的电容器,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器的投切。4.一种具有故障电弧检测功能的无功补偿装置的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、系统初始化,装置上电;步骤二、采集系统三相电压和三相电流,并将信号送至信号调制处理电路;步骤三、信号调制处理电路分别对电压和电流信号进行调制处理,并将调制过后的信号送至主控MCU单元;步骤四、主控MCU单元由采样电流、电压参数计算出系统的功率因数值;同时,对电流信号处理,提取电弧电流特征值;步骤五、主控MCU单元根据计算结果进行判断,根据用户设定的功率因数范围进行电容投切控制,若功率因数大于设定范围则切除电容器,若功率因数位于功率因数设置范围内则不动作,若功率因数小于设定范围则准备进行电容器投入;在电容器准备投入时,需要在交流电源的电压波形周期内,进行系统电压与电容器残压的判断,寻找二者相等的交流电源电压周期时刻投入电容器;同时,主控MCU单元根据经过逻辑计算,对提取电弧电流特征值进行分析判断,如符合故障电弧信号,则向故障电弧预警模块发出指令,并通过输出信号切断电源断路器,切断故障电弧;如不符合则不发出指令,并返回步骤二;步骤六、驱动电路由步骤五接收到主控MCU单元的投切指令,向晶闸管发出投切指令,同时向主控MCU单元反馈电容器的投入状态。5.一种具有故障电弧检测功能的无功补偿装置中的故障电弧检测方法,其特征在于,采用四种条件共同判断,并且其中一种判定条件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,能够在复杂情况下有效检测出故障电弧,包括如下步骤:步骤1:持续对电流进行采样,根据实际硬件情况,每周期采64或128个点;步骤2:电流的采样值为128点每周期或64点每周期;以64点为...
【专利技术属性】
技术研发人员:袁敞,袁洋波,李旷,
申请(专利权)人:北京英瑞来科技有限公司,
类型:发明
国别省市:北京,11
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