一种电容器电流谐波保护器制造技术

一种电容器电流谐波保护器包括采样电路、模数转换器、中央处理器、可编程存储器和保护出口继电器。采样电路用于采集电容器支路的电流信号。模数转换器用于对所述电流信号进行模数转换以获取数字电流信号。中央处理器用于对数字电流信号进行傅里叶级数分析以获取数字电流信号的电流谐波数据。可编程存储器用于存储数字电流信号的电流谐波数据。保护出口继电器用于按照中央处理器的指令通过断路器断开电容器支路。该电容器电流谐波保护器具有数据存储和谐波分析、电流和谐波保护功能。

A capacitor current harmonic protector

A capacitor current harmonic protector includes a sampling circuit, an analog to digital converter, a central processor, a programmable memory, and an outlet relay. The sampling circuit is used to collect the current signal of the branch of the capacitor. The analog - to digital converter is used to convert the current signal to the digital current signal. The central processor is used to analyze the digital current signal by Fourier series to obtain the current harmonic data of the digital current signal. The programmable memory is used to store the current harmonic data of the digital current signal. The protective outlet relay is used to disconnect the capacitor branch through a circuit breaker in accordance with the instruction of the central processor. The capacitor current harmonic protector has the function of data storage and harmonic analysis, and the protection of current and harmonic waves.

【技术实现步骤摘要】
一种电容器电流谐波保护器
本技术涉及电容器保护
，具体涉及一种电容器电流谐波保护器。
技术介绍
随着电力电子设备及非线性电气设备的应用日趋广泛，电网受到谐波的干扰也越来越严重，谐波可导致电气设备故障，尤其是可导致电力电容器装置与电网发生并联谐振及谐波放大，使电容器过流发热，壳体鼓涨甚至爆炸。因此对于电容器装置的电流及谐波进行检测和保护显得非常必要。现有技术对于高压电容器和低压电容器的保护措施不同。目前国内市场上针对高压电容器的保护设备包括以下两种：由分立元件组成的电容器过电流保护装置，因为采用的是模拟技术，不能进行谐波测量和分析，因此不具备谐波保护的功能。2)电子式电容器综合数字保护装置,具有过流、速断、过压、失压等保护功能，但是也没有谐波分析及谐波保护功能，原因是进行谐波分析必须采用高精度的计算芯片和编制相关程序，技术复杂。低压电容器装置一般只是配备电流继电器进行过电流保护，但是由于使用模拟器件，不能对电流信号进行频谱分析，因此也不具有谐波保护功能。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种具有数据存储和谐波分析、电流和谐波保护功能的电容器电流谐波保护器。为解决上述技术问题，本技术的技术方案如下：一种电容器电流谐波保护器,包括：采样电路、模数转换器、中央处理器、可编程存储器和保护出口继电器。采样电路用于采集电容器支路的电流信号。模数转换器用于对所述电流信号进行模数转换以获取数字电流信号。中央处理器用于对数字电流信号进行傅里叶级数分析以获取数字电流信号的电流谐波数据。可编程存储器用于存储数字电流信号的电流谐波数据。保护出口继电器用于按照中央处理器的指令断开电容器支路。进一步的，电容器电流谐波保护器还包括通讯模块。通讯模块用于中央处理器与外部PC机通讯。进一步的，电容器电流谐波保护器还包括显示器。显示器用于显示数字电流信号和数字电流信号的电流谐波数据。进一步的，电容器电流谐波保护器还包括键盘。键盘用于向所述中央处理器输入数据。进一步的，中央处理器的型号为STM32F103RET6；可编程存储器的型号为AT45DB081DSV；模数转换器采用三相电能计量芯片，其型号为ATT7022D。进一步的，采样电路包括三路结构相同的采样电路，分别用于采集电容器支路的A相电流、B相电流和C相电流。以用于采集电容器支路的A相电流的采样电路为例，其包括电流互感器、电阻R1—R3以及电容C1—C2，电阻R1与电流互感器的二次侧L1并联，电流互感器的二次侧L1一端经电阻R2接模数转换器的3脚，电流互感器的二次侧L1另一端经电阻R3接模数转换器的4脚，电容C1接在模数转换器的3脚与地之间，电容C2接在模数转换器的4脚与地之间。进一步的，模数转换器和中央处理器通过SPI总线通信。进一步的，中央处理器的36脚接可编程存储器的1脚，中央处理器的34脚接可编程存储器的2脚，中央处理器的33脚接可编程存储器的4脚，中央处理器的35脚接可编程存储器的8脚。进一步的，通讯模块型号为RSM485。进一步的，电容器电流谐波保护器还包括时钟电路，时钟电路用于为中央处理器的工作提供时钟信号。上述电容器电流谐波保护器，由于利用中央处理器对电容器支路的三相电流进行傅里叶级数分析，可以计算出电流信号中的谐波分量，一方面可编程存储器可以将电流以及谐波电流的历史数据进行保存；另一方面中央处理器将电流以及谐波电流与设定的阈值进行比较，超限后启动保护出口继电器进行保护跳闸，实现对于电容器支路电流及谐波电流的保护。保护动作后显示故障类型并锁屏，便于技术人员查找和排除故障点。中央处理器中设定的阈值可以根据需要修改，使用键盘输入即可。另外，可编程存储器可以将电流以及谐波电流的历史数据保存365天，当多于365天时初始存储的数据将自动溢出，这样就可以根据需要随时直接读取或通过通讯模块传送电流的历史数据。显示器可以同步显示电流的波形以及谐波电流的频谱柱状图，以便实时查询电能质量状况。附图说明图1为实施例中电容器电流谐波保护器的结构示意图；图2为实施例中采样电路与模数转换器的电路原理图；图3为实施例中中央处理器与可编程存储器及通讯单元的电路原理图；图4为实施例中电流变化记录图；图5为实施例中电流谐波柱状图。图中，U1为模数转换器，U2为中央处理器，U3为可编程存储器，Ia为电容器支路的A相采样电流，Ib为电容器支路的B相采样电流，Ic为电容器支路的C相采样电流。具体实施方式国家标准《并联电容器装置设计规范》GB50227-2008第6.1.8条规定：“并联电容器装置.....,并宜有过负荷保护或谐波超值保护”。现有技术无论对于高压电容器还是低压电容器，均缺少电流谐波分析以及保护的装置。本申请采用数字技术进行电容器的过电流保护和谐波电流超限保护，以满足国家标准对于电容器电流及谐波保护的要求。本申请对于电容器过电流保护和谐波电流超限保护包括以下三个方面：1.总电流过流保护电容器的电流中含有基波分量和谐波分量，例如1个电容支路的总电流Ic为100A，根据标准要求，当实际电流超过1.3Ic(即130A)时，就要启动保护。2.总谐波畸变率(THDi％)保护谐波畸变率指2～25次谐波的总值与基波电流的比值，用THDi％表示。对于电容器支路，一般设定此项保护为20％Ic，以防止谐波电流过大而损坏电容器。3.单次谐波电流(HRi％)保护单次谐波畸变率指单次谐波电流占总电流的百分比，用HRi％表示。它可以对重点关注的某一项或几项谐波电流次数进行保护。基于上述专利技术构思，本技术实施例提供了一种电容器电流谐波保护器，包括采样电路、模数转换器、中央处理器、可编程存储器、通讯模块、显示器、键盘、时钟电路和保护出口继电器，如图1所示。采样电路用于采集电容器支路的电流信号。模数转换器用于对所述电流信号进行模数转换以获取数字电流信号。中央处理器用于对数字电流信号进行傅里叶级数分析以获取数字电流信号的电流谐波数据。模数转换器和中央处理器通过SPI总线通信。可编程存储器用于存储数字电流信号的电流谐波数据。保护出口继电器用于按照中央处理器的指令断开电容器支路。通讯模块用于中央处理器与外部PC机通讯。显示器用于显示数字电流信号和数字电流信号的电流谐波数据。键盘用于向所述中央处理器输入数据。时钟电路用于为中央处理器的工作提供时钟信号。本实施例中，中央处理器的型号为STM32F103RET6；可编程存储器的型号为AT45DB081DSV；模数转换器采用三相电能计量芯片，其型号为ATT7022D；通讯模块型号为RSM485。采样电路包括三路结构相同的采样电路，分别用于采集电容器支路的A相电流、B相电流和C相电流，如图2所示。以用于采集电容器支路的A相电流的采样电路为例进行介绍，其包括电流互感器、电阻R1—R3以及电容C1—C2，电阻R1与电流互感器的二次侧L1并联，电流互感器的二次侧L1一端经电阻R2接模数转换器的3脚，电流互感器的二次侧L1另一端经电阻R3接模数转换器的4脚，电容C1接在模数转换器的3脚与地之间，电容C2接在模数转换器的4脚与地之间。中中央处理器与可编程存储器的具体接线方式为：中央处理器的36脚接可编程存储器的1脚，中央处理器的34脚接可编程存储器的2脚，中央处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容器电流谐波保护器,其特征在于包括：采样电路、模数转换器、中央处理器、可编程存储器和保护出口继电器；所述采样电路用于采集电容器支路的电流信号；所述模数转换器用于对所述电流信号进行模数转换以获取数字电流信号；所述中央处理器用于对所述数字电流信号进行傅里叶级数分析以获取所述数字电流信号的电流谐波数据；所述可编程存储器用于存储所述数字电流信号的电流谐波数据；所述保护出口继电器用于按照所述中央处理器的指令断开电容器支路。

【技术特征摘要】
1.一种电容器电流谐波保护器,其特征在于包括：采样电路、模数转换器、中央处理器、可编程存储器和保护出口继电器；所述采样电路用于采集电容器支路的电流信号；所述模数转换器用于对所述电流信号进行模数转换以获取数字电流信号；所述中央处理器用于对所述数字电流信号进行傅里叶级数分析以获取所述数字电流信号的电流谐波数据；所述可编程存储器用于存储所述数字电流信号的电流谐波数据；所述保护出口继电器用于按照所述中央处理器的指令断开电容器支路。2.如权利要求1所述的电容器电流谐波保护器，其特征在于，还包括通讯模块，所述通讯模块用于中央处理器与外部PC机通讯。3.如权利要求1所述的电容器电流谐波保护器，其特征在于，还包括显示器，所述显示器用于显示所述数字电流信号和所述数字电流信号的电流谐波数据。4.如权利要求1所述的电容器电流谐波保护器，其特征在于，还包括键盘，所述键盘用于向所述中央处理器输入数据和调取数据。5.如权利要求1所述的电容器电流谐波保护器，其特征在于，所述中央处理器的型号为STM32F103RET6；所述可编程存储器的型号为AT45DB081DSV；所述模数转换器采用三相电能计量芯片，其型号为ATT7022D。6.如权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾保军，
申请(专利权)人：贾保军，
类型：新型
国别省市：河北,13