[实用新型]一种具有防雷隔离与电弧检测功能的有源滤波器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电能质量检测管理技术领域，特别涉及一种具有防雷隔离与电弧检测功能的有源滤波器。

背景技术

近年来，由于电气原因造成的火灾现象频有发生，造成大量人员伤害和物资损失。引起电气火灾的原因主要有两个：(1)电流。包括短路、过载、谐波和不平衡等原因引起的电气火灾；(2)故障电弧。如电气部件接触不良、接地故障等原因产生电弧或电火花引起的电气火灾。其中，电弧现象在供电线路中常常出现，且故障电弧温度比较高，严重危害消防安全，是引起电气火灾的重要原因之一，因此对故障电弧检测的研究显得尤为重要。

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。

与此同时，随着我国工业生产的不断进步，自动化控制水平也越来越高，越来越多的集散控制系统及智能仪表广泛应用，为了防止这些自动化产品受到雷击灾害，电力系统采取大量避雷接地措施，通常在防雷地和保护地之间装设地电位反击隔离，以防雷击时，由于地电位反击对保护地连接设备造成损害。地电位反击隔离通常在没有浪涌电流时呈现低阻抗，出现浪涌电流时呈现高阻抗，对雷电流起到隔离作用。然而地电位反击隔离设备也有可能会对故障电弧产生的高频电流产生隔离作用，影响故障电弧检测设备的正常工作。

因此，当地电位反击隔离设备，故障电弧检测设备，电能质量控制设备独立运行时，有可能互相产生不利影响，造成难以估计的损失。

发明内容

为了解决背景技术中所述问题，本实用新型提供一种具有防雷隔离与电弧检测功能的有源滤波器，将故障电弧的电流检测与谐波电流抑制与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。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种具有防雷隔离与电弧检测功能的有源滤波器，是一种兼具地电位反击隔离、故障电弧检测、谐波电流抑制和三相不平衡电流补偿功能的安全用电装置，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、IGBT驱动电路、谐波电流抑制与补偿主电路和地电位反击隔离模块。

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IGBT驱动电路，同时还通过IGBT驱动电路连接谐波电流抑制与补偿主电路，主控MCU通过IGBT驱动电路输出IGBT的触发脉冲，控制谐波电流抑制与补偿主电路实时补偿负载谐波和不平衡电流。

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。

所述地电位反击隔离模块由一个雷电流频率阻抗器构成，串联安装在防雷地与保护地之间形成雷电隔离保护，在正常情况下呈现低阻抗，保证设备的正常安全接地；当雷电流从防雷地端反击时，在雷电流频率下，该元件呈现出高阻抗，隔离雷电的反击，迫使雷电流只能向地网进行泄放，使得保护地端免遭雷电反击危害，当雷电流泄放完成后，该防雷隔离元件又恢复到低阻抗状态。

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。

所述的谐波电流抑制与补偿主电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。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的一种具有防雷隔离与电弧检测功能的有源滤波器，将故障电弧的电流检测与谐波电流抑制与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、本实用新型的一种具有防雷隔离与电弧检测功能的有源滤波器，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补偿指令电流值，分别对故障电弧报警电路和滤波的IGBT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，有效解决由于有源电力滤波器的使用而造成故障电弧被漏判、误判的问题。