一种直流电弧故障检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及电弧检测技术领域，尤其是指一种直流电弧故障检测装置，其包括传感器、信号采集电路、ADC转换模块以及处理器，所述传感器用于采集直流电流模拟量发送至信号采集电路，所述信号采集电路用于将直流电流模拟量转换成所述ADC转换模块能够采集的电压值，所述ADC转换模块将采集到的电压值转换为离散数字量发送至处理器，所述处理器根据接收到的数据进行比对产生电弧故障信号，所述传感器与所述信号采集电路电连接，所述信号采集电路与所述ADC转换模块电连接，所述ADC转换模块与所述处理器通讯连接。本实用新型专利技术能准确去除直流负载变动时电弧故障误判现象，当电弧产生时，能及时、有效的检测到电弧故障。

【技术实现步骤摘要】
一种直流电弧故障检测装置
本技术涉及电弧检测
，尤其是指一种直流电弧故障检测装置。
技术介绍
电弧是太阳能光伏和其他电流转换应用中可能发生的一种危险情况，有引发火灾的风险。对潜在起弧情况的检测和反应(系统关停)是此类系统必须具备的一项关键安全特性。太阳能逆变器的直流侧极有可能产生电弧。例如，当电缆中有大电流通过时，断开这样的电缆可能引起直流电弧。另外，在太阳能电池发生辐照的同时，光伏阵列会持续供应电流，这使问题进一步复杂化，可能引发连续起弧，导致火灾。因此，光伏逆变器的直流侧非常容易发生危险。虽然逆变器有断开太阳能面板连接的要求，但这只是用于维护，而非正常工作。传统电弧检测主要使用时域电流波形分析法，即对电流信号进行采样，提取时域波形的特征量，然后对提取的特征量进行分析比较，大于设定的阈值则判断为电弧故障，这种方法虽然算法简单，但是当光伏在光照不稳定状态下，很容易产生电弧故障误报。
技术实现思路
本技术针对现有技术的问题提供一种直流电弧故障检测装置，能准确去除直流负载变动时电弧故障误判现象，当电弧产生时，能及时、有效的检测到电弧故障。为了解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：本技术提供的一种直流电弧故障检测装置，包括传感器、信号采集电路、ADC转换模块以及处理器，所述传感器用于采集直流电流模拟量发送至信号采集电路，所述信号采集电路用于将直流电流模拟量转换成所述ADC转换模块能够采集的电压值，所述ADC转换模块将采集到的电压值转换为离散数字量发送至处理器，所述处理器根据接收到的数据进行比对产生电弧故障信号，所述传感器与所述信号采集电路电连接，所述信号采集电路与所述ADC转换模块电连接，所述ADC转换模块与所述处理器通讯连接。其中，所述处理器为DSP处理器。其中，所述DSP处理器型号为TMS320F28034。其中，所述传感器为电流CT传感器。其中，所述信号采集电路包括运算放大器U15A、运算放大器U15B、运算放大器U18B、电阻R60、电阻R61、电阻R62、电阻R63、电阻R64、电阻R65、电容C56、电容C57、电容C58、电容C59、电容C60和电容C61，所述电阻R65的一端与传感器的输出端连接，所述电阻R65的另一端分别与电容C59的一端和电阻R64的一端连接，电阻R64的另一端分别与电容C61的一端和运算放大器U18B的同相输入端连接，所述电容C61的另一端接基准电压，所述电容C59的另一端分别与运算放大器U18B的反相输入端和电阻R62的一端连接；运算放大器U18B的输出端与电阻R62的一端连接，所述电阻R62的另一端分别与电容C57的一端、电阻R63的一端连接，所述电阻R63的另一端分别与电容C60的一端、运算放大器U15B的同相输入端连接，所述电容C57的另一端分别与运算放大器U15B的反相输入端、电容C58的一端连接，所述电容C60的另一端接基准电压，所述运算放大器U15B的输出端与电容C58的一端连接；所述电容C58的另一端与所述电阻R61的一端连接，所述电阻R61的另一端分别与电阻R60的一端、电容C56的一端和运算放大器U15A的反相输入端连接，所述运算放大器U15A的同相输入端与基准电压连接，所述电阻R60的另一端、电容C56的另一端和运算放大器U15A的输出端与所述ADC转换模块的输入端连接。本技术的有益效果：本技术能准确去除直流负载变动时电弧故障误判现象，当电弧产生时，能及时、有效的检测到电弧故障。附图说明图1为本技术的一种直流电弧故障检测装置的结构示意图。图2为本技术的有电弧故障和无电弧故障的频域特性示意图。图3为本技术的信号采集电路的电路图。在图1至图3中的附图标记包括：1—传感器2—信号采集电路3—ADC转换模块4—处理器。具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本技术作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本技术的限定。以下结合附图对本技术进行详细的描述。一种直流电弧故障检测装置，如图1至图3所示，包括传感器1、信号采集电路2、ADC转换模块3以及处理器4，所述传感器1用于采集直流电流模拟量发送至信号采集电路2，所述信号采集电路2用于将直流电流模拟量转换成所述ADC转换模块3能够采集的电压值，所述ADC转换模块3将采集到的电压值转换为离散数字量发送至处理器4，所述处理器4根据接收到的数据进行比对产生电弧故障信号，所述传感器1与所述信号采集电路2电连接，所述信号采集电路2与所述ADC转换模块3电连接，所述ADC转换模块3与所述处理器4通讯连接。具体地，一次回路电流信号经过传感器1采集直流电流模拟量，通过信号采集电路2将电流进行缩小到ADC转换模块3满量程电压范围内，经过200K采样速率将模拟量转换为离散数字量，再通过SPI通信将离散数字量传输到处理器4中，所述处理器4将数据进行存储、快速傅立叶变换、电弧阈值比对，最终产生电弧故障信号，并将故障信号通过SCI通信传输至外部监控器；本技术能准确去除直流负载变动时电弧故障误判现象，当电弧产生时，能及时、有效的检测到电弧故障。本实施例所述的一种直流电弧故障检测装置，所述处理器4为DSP处理器4，所述DSP处理器4型号为TMS320F28034。其中，SPI通信采用三线同步通信方式，TMS320F28034的DSP处理器4每间隔10毫秒执行一次SPI读取任务，每次读取1024个电流值，然后将电流值存储在处理器4的RAM中，为后续的傅立叶变换提供基础数据。具体地，根据图2可知，只需要获取到直流电流0～100KHz的各频率分量的值，就可判断是否发生电弧故障。首先需要将SPI读取的1024个电流数据进行复数处理，定义一个1024单元的二维数组，将1024个电流数据依次存入复数的实部，虚部清零。通过SPI通信得到的数字信号，作为FFT变换的数据来源，1024个采样点，经过FFT之后，可以得到1024个点的FFT结果。通过FFT离散变换，可获取数据的各频率分量，频率分量将覆盖原来实部存储单元与虚部存储单元，实部存储单元存放余弦波的各频率分量值，虚部存储单元存放正弦波的各频率分量值，则在单个频率点上的振幅为公式通过公式可获取到0Hz～100KHz的频谱，然后对频谱进行形态滤波，提取出频谱轮廓图。最后对得到的频谱轮廓进行峰值检测，并按峰值由大到小的顺序对其对应的的频率点进行排序，取前M个频率点得到的向量即为特征向量。特征向量结构如下：F＝[f1,f2,f3,..fm]；上式中，f1对应形态滤波后最大幅值点对应频率，其他频率点按峰值点幅值大小依次排序。为了减小误动率，对提取的特征向量进行相关性分析，当连续若干周期提取的特征向量复合下式的相关性判据，即判断有电弧故障发生式中：Fref为参考特征向量；M为常量，一般可选取为0～1023的整本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流电弧故障检测装置，其特征在于：包括传感器、信号采集电路、ADC转换模块以及处理器，所述传感器用于采集直流电流模拟量发送至信号采集电路，所述信号采集电路用于将直流电流模拟量转换成所述ADC转换模块能够采集的电压值，所述ADC转换模块将采集到的电压值转换为离散数字量发送至处理器，所述处理器根据接收到的数据进行比对产生电弧故障信号，所述传感器与所述信号采集电路电连接，所述信号采集电路与所述ADC转换模块电连接，所述ADC转换模块与所述处理器通讯连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种直流电弧故障检测装置，其特征在于：包括传感器、信号采集电路、ADC转换模块以及处理器，所述传感器用于采集直流电流模拟量发送至信号采集电路，所述信号采集电路用于将直流电流模拟量转换成所述ADC转换模块能够采集的电压值，所述ADC转换模块将采集到的电压值转换为离散数字量发送至处理器，所述处理器根据接收到的数据进行比对产生电弧故障信号，所述传感器与所述信号采集电路电连接，所述信号采集电路与所述ADC转换模块电连接，所述ADC转换模块与所述处理器通讯连接。


2.根据权利要求1所述的一种直流电弧故障检测装置，其特征在于：所述处理器为DSP处理器。


3.根据权利要求2所述的一种直流电弧故障检测装置，其特征在于：所述DSP处理器型号为TMS320F28034。


4.根据权利要求1所述的一种直流电弧故障检测装置，其特征在于：所述传感器为电流CT传感器。


5.根据权利要求1所述的一种直流电弧故障检测装置，其特征在于：所述信号采集电路包括运算放大器U15A、运算放大器U15B、运算放大器U18B、电阻R60、电阻R61、电阻R62、电阻R63、电阻R64、电阻R65、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈飞龙，
申请(专利权)人：东莞市峰谷科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44