一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器及方法技术

本发明专利技术提供一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器及方法，所述的有源电力滤波器包括电压传感器、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、IGBT驱动电路和APF主电路。将故障电弧的电流检测与有源电力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补偿指令电流计算，使装置能够在故障电弧特征电流被滤掉前被采样出来，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。

An active power filter with fault arc detection function and its method

The invention provides a has the function of arc fault detection method for active power filter and active power filter, comprising a voltage sensor, current sensor, sampling circuit, signal processing circuit, the main control MCU, arc fault alarm circuit, switch isolation and output circuit, IGBT drive circuit and APF circuit. The current detection of arc fault current detection and active power filter for sharing the same signal, using the main control unit and common arc fault analysis and compensation current calculation, so that the device can be in the characteristics of arc fault current is 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有源电力滤波器及方法
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有源电力滤波器及方法。
技术介绍
而随着电力系统的发展，对电网稳定性要求越来越高，大量电能质量控制装置广泛安装在电网之中。这些电能质量控制装置的装设对电弧检测也产生极大影响，如有源电力滤波器(APF)的应用虽然对谐波和不平衡电流有明显改善作用，但是当故障电弧出现时，电流中的高频谐波分量有可能被APF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。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，由于有源电力滤波器的安装，电流中的高频谐波分量有可能被滤除导致原有故障电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器，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、IGBT驱动电路和APF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指令电流计算后，分别进行故障电弧报警输出和IGBT触发指令输出；使装置能够在故障电弧特征电流被滤掉前被采样出来，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有源电力滤波器，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、IGBT驱动电路和APF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指令电流计算后，分别进行故障电弧报警输出和IGBT触发指令输出；使装置能够在故障电弧特征电流被滤掉前被采样出来，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有源电力滤波器，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有源电力滤波器，其特征在于，所述的APF主回路为电力电子变流器，包括多组IGBT单元，组成两电平或三电平三相电压源型换流器拓扑，还可以组成分相H桥结构拓扑，所述的主控MCU通过IGBT驱动电路输出IGBT的触发脉冲，实时补偿负载谐波和不平衡电流。4.一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器的控制方法，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APF需要补偿的指令电流值；同时，对电流信号处理，提取电弧电流特征值；步骤五、主控MCU单元根据计算的补偿的指令电流，通过指令电流跟踪模块，生成触发脉冲，控制IGBT，实时补偿负载谐波和不平衡电流；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。5.一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器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点为例，将电流采样值记为I0、I1、…...

【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