一种具有故障电弧检测功能的无功补偿装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供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。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滤掉前被采样出来，保证故障电弧的准确检测将故障电弧的电流检测与无功补偿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功率因数计算，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。

A reactive power compensation device with fault arc detection function

The utility model provides a reactive power compensation device has the function of fault arc detection, including 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 switching compensation circuit. The main control MCU and the sampling signal respectively through the arc fault analysis and calculation of power factor with a voltage and current, respectively, arc fault alarm output and capacitor switching output; the device can in the characteristics of arc fault current is filtered before sampling, to ensure accurate detection of arc fault current and arc fault current detection detection of reactive power compensation for sharing the same 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.

【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
本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。
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)混合使用的装置是常用的低成本无功补偿装置。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。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中所述问题，本技术提供一种具有故障电弧检测功能的无功补偿装置，所述装置将故障电弧的电流检测与无功补偿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功率因数计算，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。为了达到上述目的，本技术采用以下技术方案实现：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，所述的电容投切补偿主电路包括晶闸管开关和电容器。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还连接电弧故障报警电路和晶闸管驱动电路，同时还通过晶闸管驱动电路连接晶闸管开关，主控MCU通过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。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滤掉前被采样出来，保证故障电弧的准确检测。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。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1、本技术的一种具有故障电弧检测功能的无功补偿装置，将故障电弧的电流检测与无功补偿的电流检测部分进行共享，采用同一检测信号，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、本技术的一种具有故障电弧检测功能的无功补偿装置，利用同一主控MCU对同一电流数据进行处理，分别计算故障电弧特征值和功率因数，分别对故障电弧报警电路和无功补偿的晶闸管驱动电路进行控制，完美的实现了用单个设备实现两种功能的同时兼顾使用，有效解决由于无功补偿装置的使用而造成故障电弧被漏判、误判的问题。附图说明图1为本技术的一种具有故障电弧检测功能的无功补偿装置的结构示意图；图2为本技术的一种具有故障电弧检测功能的无功补偿装置的主控MCU控制结构示意图；图3为本技术的一种具有故障电弧检测功能的无功补偿装置的电容投切主回路结构图；图4为本技术的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流程图。具体实施方式以下结合附图对本技术提供的具体实施方式进行详细说明。如图1所示，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，所述的电容投切补偿主电路包括晶闸管开关和电容器。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还连接电弧故障报警电路和晶闸管驱动电路，同时还通过晶闸管驱动电路连接晶闸管开关，主控MCU通过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。如图2所示，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滤掉前被采样出来，保证故障电弧的准确检测。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。如图3所示，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为单片机控制电路，由单片机芯片及其外围电路组成。所述的晶闸管驱动电路为现有技术的晶闸管驱动电路。所述的电弧故障报警电路包括蜂鸣器及其驱动电路。所述的开关量隔离输出电路由光耦构成。一种具有故障电弧检测功能的无功补偿装置的控制方法，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(例如0.9-0.99)进行电容投切控制，若功率因数大于设定范围(例如大于0.99)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(例如小于0.9)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。如图4所示，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，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、……、I63，正常周期电流记为In0、In1、……、In63(采样值和正常值均为标幺值)。计算当前的采样周期电流与正常周期电流的差异参数：将Iper与阈值S1比较，若Iper≤S1，则将采样电流值幅给正常周期电流值，更新正常周期电流值；若Iper＞S1，则进行进一步的分析计算来判断是否由故障电弧发生；步骤3：计算电流的平均值：用电流的平均值来判断电流的正负半周是否对称。若Iave大于给定阈值S2，则认本文档来自技高网...

【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；所述的电容投切补偿主电路包括晶闸管开关和电容器；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还连接电弧故障报警电路和晶闸管驱动电路，同时还通过晶闸管驱动电路连接晶闸管开关，主控MCU通过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；所述的主控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；所述的电容投切补偿主电路包括晶闸管开关和电容器；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还连接电弧故障报警电路和晶闸管驱动电路，同时还通过晶闸管驱动电路连接晶闸管开关，主控MCU通过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；所述的主控M...

【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：新型
国别省市：北京,11