用于直流电气母线的电弧故障检测装备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于直流电气母线的电弧故障检测装备，所述DC电气母线具有适于将电气装置500的源部分200和负载部分300电连接的多个电气线路L1,L2,LN，所述电弧故障检测装备包括适于接收并处理指示沿所述电气线路L1,L2,LN流动的AC电流的检测信号DS的电弧故障检测器10，其特征在于，电弧故障检测装备50包括电流感测设备1。所述电流感测设备包括：‑初级绕组单元21，包括多个第一初级绕组导体PW11,PW12,PW1N，其适于与所述电气线路L1,L2,LN的对应的第一线路导体C1的源部分C1S和负载部分C1L串联电连接；‑次级绕组单元22，与所述第一初级绕组单元磁耦合，所述次级绕组单元至少包括与所述电弧故障检测器10电连接的第一次级绕组导体SW1，以将所述检测信号DS提供给所述电弧故障检测器。

【技术实现步骤摘要】
用于直流电气母线的电弧故障检测装备
本专利技术涉及用于直流(DC)电气母线的电弧故障检测装备。
技术介绍
DC电气母线广泛地用于许多类型的电气装置中，诸如光伏发电系统。如已知的，典型地设置电弧故障检测系统以检测DC电气母线中的电弧故障。事实上，电弧故障的发生对于电气装置的操作寿命可能有严重的后果。作为示例，在光伏发电系统中发生的电弧故障(例如，由于DC电气母线中的连接松动)可能导致其上安装有光伏面板的结构(例如，建筑物的屋顶)中发生火灾事件，并且对操作人员和居民的安全可能是相当危险的。用于DC电气母线的传统的电弧故障检测系统安装起来相当麻烦和耗时，因为其采用多个感测设备来感测指示电弧故障的存在的物理量并采用多个电弧故障检测器(AFD)来处理由所述感测设备提供的检测信号。由于其具有相对复杂的结构，目前可用的电弧故障检测系统通常难以与其中安装有该电弧故障检测系统的电气装置的其它部件或组件在结构上集成，从而导致总的占用体积和安装成本增加。最后，以工业级别制造这些装备通常是昂贵的。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种用于DC电气母线的电弧故障检测装备，其使得能够克服上述缺点。在此目的下，本专利技术的另一个目标是提供一种电弧故障检测装备，其具有特别简单的结构，可以容易地在现场安装并且容易地与其专用的电气装置的其它部件或组件集成。本专利技术的又一个目标是提供一种电弧故障检测装备，其可容易且廉价地以工业级生产，并且需要短时间来现场安装。根据本专利技术，通过根据权利要求1和相关从属权利要求的电弧故障检测装备，实现了该目的和这些目标以及根据后续描述和附图将更加清楚的其它目标。另一方面，本专利技术涉及根据后面的权利要求14的光伏发电装置。另一方面，本专利技术涉及根据后面的权利要求15的电流感测设备。附图说明参考以下给出的描述和附图，本专利技术的特征和优点将更加明显，描述和附图仅仅为了解释和非限制性的目的而提供，其中：图1-4示意性地图示了根据本专利技术的电弧故障检测装备的一些实施例；图5-7示意性地图示了根据本专利技术的电弧故障检测装备的另一个实施例；图8-10示意性地图示了根据本专利技术的电弧故障检测装备的另一个实施例；图11示意性地图示了根据本专利技术的电弧故障检测装备的另一个实施例。具体实施方式参考上述附图，本专利技术涉及一种用于低压电气装置500的DC电气母线100的电弧故障检测装备50。为了清楚起见，指定术语“低电压”是指低于1kVAC和1.5kVDC的操作电压。原则上，根据需要，电气装置500可以是任何类型。作为示例，其可以是低电压开关设备或配电网。但是，电弧故障检测装备50特别适于安装在光伏发电装置中，并且将特别地参考这种应用进行描述，但这不意图限制本专利技术的范围。DC电气母线100具有将电气装置500的源部分200和负载部分300电连接的多个DC电气线路L1，...，LN(N>＝2)。作为示例，电气装置500是光伏发电装置500时，源部分200可以是包括一个或多个光伏面板并适于提供DC电力的部分，而负载部分300可以是包括适于接收DC电力并提供AC电力的逆变器的部分。为了允许电流从源部分200流到负载部分300，电气母线100的每个电气线路L1，...，LN至少包括形成相应电气线路的供给导体第一导体C1。每个电气线路L1，...，LN的第一导体C1S具有与源部分200电连接并具有第一源端子ST1的第一源部分C1S以及与负载部分300电连接并具有第一负载端子LT1的第一负载部分C1L。每个电气线路L1，...，LN的每个导体C1的源部分C1S和负载部分C1L电连接，以确保电气装置500的源部分200和负载部分300之间的电连续性。在一些情况下，返回电流通过地，可以不为电气线路L1，...，LN提供返回导体。但是，更经常地，电气线路L1，...，LN也包括返回导体。在这些情况下，如所引用的图中所示，每个电气线路L1，...，LN具有第一导体C1(例如，形成相应电气线路的供给导体)和第二导体C2(例如，形成相应电气线路的返回导体)。每个电气线路L1，...，LN的第一导体C1具有与源部分200电连接并具有第一源端子ST1的第一源部分C1S，以及与负载部分300电连接并具有第一负载端子LT1的第一负载部分C1L。每个电气线路L1，...，LN的第二导体C2具有与源部分200电连接并具有第二源端子ST2的第二源部分C2S，以及与负载部分300电连接并具有第二负载端子LT2的第二负载部分C2L。当然，同样在这些情况下，每个电气线路L1，...，LN的每个导体C1、C2的源部分C1S、C2S和负载部分C1L、C2L以确保装置500的源部分200和负载部分300之间的电连续性的方式电连接。装置500可以包括与电气线路L1，...，LN的导体可操作地相关联的合适的开关设备(未示出)，以选择性地中断这些电气线路。在电气母线100的正常操作中，DC电流(负载电流)沿着电气线路L1，...，LN的导体流动。但是，AC噪声电流也可以沿着电气线路L1，...，LN的导体流动(与所述负载电流重叠)。一般有明确限定的频谱成分的这种噪声电流通常由电气装置500的源部分200和负载部分300中所包括的电气组件或电子组件生成。当发生电弧故障时，AC电弧电流沿着电气线路L1，...，LN的导体流动(与所述负载电流和所述噪声电流重叠)。一般具有宽带频谱成分量(粉红噪声)的这种电弧电流通常由于在电弧故障期间形成的电弧等离子体的湍流以及由于与发生电弧现象相关的其它因素而生成。当然，沿着电气线路L1，...，LN的导体流动的电流(DC或AC)可以是共模型或差模型。本专利技术的电弧故障检测装备50涉及检测沿着电气线路L1，...，LN的导体流动的AC电流，以及确定所述电流是否包括指示电弧故障发生的电弧电流。根据本专利技术，电弧故障检测装备50包括电弧故障检测器10，其适于接收和处理指示沿着电气线路L1，...，LN流动的AC电流(例如，与DC负载电流重叠的噪声电流以及可能的电弧电流)的检测信号DS，从而检测所述电气线路中电弧故障的发生。优选地，电弧故障检测器10适于处理指示沿着电气线路L1，...，LN流动的AC电流的检测信号DS，并且通过在其第一频谱成分上选择性地识别电弧电流来确定可能的电弧电流的存在(因而，其指示即将出现的或正在发生的电弧故障)。优选地，电弧故障检测器10提供指示电气母线100的电气线路L1，...，LN中电弧故障的存在的控制信号CS。控制信号CS可以被发送到其它控制设备和/或直接发送到适于中断电气线路L1，...，LN的开关设备。电弧故障检测器10可以是已知类型的设备，并且为了简洁起见将不进一步详细描述。根据本专利技术，电弧故障检测装备50包括适于检测沿着电气线路L1，...，LN流动的AC电流的电流感测设备1，并将检测信号DS提供给电弧故障检测器10。一般而言，电流感测设备1被配置为具有与电气线路L1，...，LN链接的单个磁路的电流互感器(被配置为磁线圈或罗氏(Rogowski)线圈)。磁路2可以由一个或多个成形的磁性材料片(磁芯)形成。这种磁性材料片可以被布置成沿着磁路2形成一个或多个气隙，或者可以由具有相对低的磁导率的磁性材料形成。作为替代，磁路2可以由一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于DC电气母线(100)的电弧故障检测装备(50)，所述DC电气母线具有适于将电气装置(500)的源部分(200)和负载部分(300)电连接的多个电气线路(L1，L2，LN)，所述电弧故障检测装备包括电弧故障检测器(10)，所述电弧故障检测器(10)适于接收并处理指示沿所述电气线路(L1，L2，LN)流动的AC电流的检测信号(DS)，其特征在于，所述电弧故障检测装备(50)包括电流感测设备(1)，所述电流感测设备(1)包括：‑初级绕组单元(21)，包括多个第一初级绕组导体(PW11，PW12，PW1N)，其适于与所述电气线路(L1，L2，LN)的对应的第一线路导体(C1)的源部分(C1S)和负载部分(C1L)串联电连接；‑次级绕组单元(22)，与所述第一初级绕组单元磁耦合，所述次级绕组单元至少包括与所述电弧故障检测器(10)电连接的第一次级绕组导体(SW1)，以将所述检测信号(DS)提供给所述电弧故障检测器。

【技术特征摘要】
2016.08.11 EP 16183695.21.一种用于DC电气母线(100)的电弧故障检测装备(50)，所述DC电气母线具有适于将电气装置(500)的源部分(200)和负载部分(300)电连接的多个电气线路(L1，L2，LN)，所述电弧故障检测装备包括电弧故障检测器(10)，所述电弧故障检测器(10)适于接收并处理指示沿所述电气线路(L1，L2，LN)流动的AC电流的检测信号(DS)，其特征在于，所述电弧故障检测装备(50)包括电流感测设备(1)，所述电流感测设备(1)包括：-初级绕组单元(21)，包括多个第一初级绕组导体(PW11，PW12，PW1N)，其适于与所述电气线路(L1，L2，LN)的对应的第一线路导体(C1)的源部分(C1S)和负载部分(C1L)串联电连接；-次级绕组单元(22)，与所述第一初级绕组单元磁耦合，所述次级绕组单元至少包括与所述电弧故障检测器(10)电连接的第一次级绕组导体(SW1)，以将所述检测信号(DS)提供给所述电弧故障检测器。2.如权利要求1所述的电弧故障检测装备，其特征在于，所述初级绕组单元(21)包括多个第二初级绕组导体(PW21，PW22，PW2N)，其适于与所述电气线路(L1，L2，LN)的对应的第二线路导体(C2)的源部分(C2S)和负载部分(C2L)串联电连接。3.如权利要求2所述的电弧故障检测装备，其特征在于，所述第一初级绕组导体(PW11，PW12，PW1N)和第二初级绕组导体(PW21，PW22，PW2N)适于以使得沿所述第一初级绕组导体(PW11，PW12，PW1N)和所述第二初级绕组导体(PW21，PW22，PW2N)流动的共模电流生成具有相反方向的磁通的方式与所述电气线路(L1，L2，LN)的对应的第一线路导体(C1)和第二线路导体(C2)的源部分(C1S，C2S)和负载部分(C1L，C2L)串联电连接。4.如前述权利要求中一项或多项所述的电弧故障检测装备，其特征在于，所述次级绕组单元(22)至少包括第二次级绕组导体(SW2)，其与所述电弧故障检测器(10)电连接，以接收由所述电弧故障检测器提供的测试电流。5.如前述权利要求中的一项或多项所述的电弧故障检测装备，其特征在于，所述第一初级绕组导体(PW11，PW12，PW1N)由对应的刚性导电元件形成。6.如权利要求1至4中的一项或多项所述的电弧故障检测装备，其特征在于，所述第一初级绕组导体(PW11，PW12，PW1N)由对应的导电轨道形成。7.如权利要求2所述的电弧故障检测装备，其特征在于，所述第二初级绕组导体(PW21，PW22，PW2N)...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·玛瑟里尼，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH