CN106019108A - 闪络检测电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种闪络检测电路及方法。其中，该电路包括：信号处理电路，用于筛选待检测的电信号；比较检测电路，与信号处理电路电连接，用于判断筛选后的电信号是否大于和/或等于零电位的电信号，并输出判断结果。本发明解决了由于现有技术中检测时间滞后于闪络发生时间，导致无法满足对闪络的准确检测的技术问题。

Description

闪络检测电路及方法

技术领域

本发明涉及电气技术应用领域，具体而言，涉及一种闪络检测电路及方法。

背景技术

目前，常见的检测技术手段有两种，方式一，是采用二次电流信号变化超过阈值作为检测标记；方式二，是采用二次电压信号突变作为检测标记；方式三，是采用二次电流(或二次电压)的幅值以及频率的变化特征作为检测标记。

其中，方式一，采用二次电流信号变化信号作为检测标记的检测方案而言，检测标记特征明显，误检或漏检的可能性极低，但最大的问题在于只有在二次电流因闪络增大超过额定值之后才能被检测到，检测时间较长。由于电场的电容效应，闪络发生后的电流开始增加存在一个滞后时间，这个时间与电场的特性有关，大约在1毫秒左右。电流增加到超过额定值，还要需要一定的时间，其中，该时间和系统的等效阻抗有关，大约在1毫秒到1.5毫秒时间，因此检测滞后时间至少是2毫秒。这个滞后时间对于电除尘单相工频高压电源应用没有问题，但在电除尘三相高压电源上会造成二次侧出现3～4倍额定值的冲击电流。原因在于，现有的可控硅移相调压技术只能控制导通，不能控制关断，电除尘单相工频高压电源每只可控硅控制周期为10毫秒，而电除尘三相高压电源每只可控硅控制周期为3.3毫秒，2毫秒的检测延时加上控制响应的时间(一般在1毫秒左右)，闪络响应时间已经超过3.3毫秒，使得不应该给出触发信号的可控硅由于没有得到关断而被触发起来，触发起来的可控硅又不可能被关断，电源系统只好继续向闪络短路的电场注入能量，进一步增大了冲击电流。

方式二，采用二次电压信号突变作为检测标记的检测方案而言，如果采用微分电路检测方式，无法区分背景干扰的跳变信号和闪络出现跳变信号，闪络误检几率将超过50％，严重影响电源设备的正常电压输出。如果采用对波形进行采样分析的技术方案，经过模数转换环节和单片机(或类似的微处理器)的运算过程能提供非常高的检测精度，设计合理的情况下，误检率低于1％。但检测处理时间较长，一般在2毫秒以上。应用于电除尘三相高压电源时，检测效果优于方式一，是目前主流技术手段。但仍有一定的机率会出现3～4倍额定值的冲击电流的情况。

方式三，是采用二次电流(或二次电压)的幅值以及频率的变化特征作为检测标记方案而言，具有较好的闪络检测速度，可以满足电除尘三相高压电源高速检测的要求。但对于不同的工作情况下，以及工作于不同的电压等级，闪络发生时的二次电流的幅值以及频率的变化特征并不相同。若采用使用同一种检测基准，容易发生闪络漏检，造成闪络扩大发展成弧光放电。现有的技术手段是通过增加检测基准的调节装置，由技术人员根据现场的实际情况调节检测基准进行部分校准，但仍有较大的漏检几率。因此，此方式多应用于试验设备上。

针对上述由于现有技术中检测时间滞后于闪络发生时间，导致无法满足对闪络的准确检测的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种闪络检测电路及方法，以至少解决由于现有技术中检测时间滞后于闪络发生时间，导致无法满足对闪络的准确检测的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种闪络检测电路，包括：信号处理电路，用于筛选待检测的电信号；比较检测电路，与信号处理电路电连接，用于判断筛选后的电信号是否大于和/或等于零电位的电信号，并输出判断结果。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种闪络检测方法，应用于上述闪络检测电路，包括：依据信号处理电路对输入的待检测的电信号进行筛选，输出筛选后的电信号；判断筛选后的电信号是否大于和/或等于预设的零电位的电信号；在判断结果为是的情况下，得到电信号为闪络发生时产生的电信号。

在本发明实施例中，通过信号处理电路，用于筛选待检测的电信号；比较检测电路，与信号处理电路电连接，用于判断筛选后的电信号是否大于和/或等于零电位的电信号，并输出判断结果，达到了快速检测闪络发生的目的，从而实现了对闪络的产生进行准确检测的技术效果，进而解决了由于现有技术中检测时间滞后于闪络发生时间，导致无法满足对闪络的准确检测的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的闪络检测电路的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的一种闪络检测电路的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的一种闪络检测电路中的截取采样电路的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的另一种闪络检测电路中的截取采样电路的结构示意图；

图5是根据本发明实施例的又一种闪络检测电路中的截取采样电路的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的一种闪络检测电路中的滤波电路的结构示意图；

图7是根据本发明实施例的一种闪络检测电路中的比较检测电路的结构示意图；

图8是根据本发明实施例的另一种闪络检测电路的结构示意图；

图9是根据本发明实施例的闪络检测方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本申请实施例涉及的技术名词：

弧光放电：无论在稀薄气体、金属蒸气或大气中，当电源功率较大，能提供足够大的电流(几安到几百安)，使气体击穿，发出强烈光辉，产生高温(几千到上万度)，这种气体自持放电的形式就是弧光放电；

电晕放电：曲率半径很小的尖端电极附近，在高电压作用下，由于局部电场强度超过气体的电离场强气体,使气体发生电离和激励。介质在不均匀电场中的局部自持放电称之为“电晕放电”(英文：corona discharge)。发生电晕时在电极周围可以看到光亮，并伴有咝咝声；

二次电流：电除尘器高压电源设备高压侧输出的电流，也是电场电晕电流；

二次电压：电除尘器高压电源设备高压侧输出的电压，也是电场的工作电压。

实施例一

根据本发明实施例，提供了一种闪络检测电路实施例，图1是根据本发明实施例的闪络检测电路的结构示意图，如图1所示，该电路包括：信号处理电路12和比较检测电路14，其中，

信号处理电路12，用于筛选待检测的电信号；

比较检测电路14，与信号处理电路12电连接，用于判断筛选后的电信号是否大于和/或等于零电位的电信号，并输出判断结果。

由上可知，本申请实施例提供的闪络检测电路可以适用于静电除尘器，用于在静电除尘器内部出现闪络状态的情况下，及时检测到闪络，以使得抑制由于闪络对静电除尘器带来的危害。其中，本申请实施例提供的闪络检测电路通过检测闪络过程中产生的冲击波形信号来检测闪络，首先利用信号处理电路12对经由分压(或分流)电路获得的二次电压(或二次电流)信号进行隔离、滤波、筛选等处理，再通过比较检测电路14，将处理后的信号与零电位比较检测。在本申请实施例中比较检测电路14设计成当静电除尘器正常运行时，比较检测电路14中的比较器输出低电平信号；当闪络发生时，比较检测电路14的输入端将出现冲击波形信号，比较检测电路14中的比较器将输出高电平信号。此信号就是闪络发生信号，传输给后续电路系统进行处理。至此完成了一次闪络的采样。其中，本申请实施例中的电信号可以为反向冲击波形信号；此外，当闪络发生时，本申请实施例中的零电位的电信号为上述比较器输出的高电平信号。

需要说明的是，用于判断闪络是否发生的零电位的电信号的电平状态设定可以依据实际发生的反向冲击波形信号进行设定，本申请实施例中在闪络发生时，仅以零电位的电信号为上述比较器输出的高电平信号为例进行说明，以实现本申请实施例提供的闪络检测电路为准，具体不做限定。

本申请实施例提供的闪络检测电路，通过信号处理电路，用于筛选待检测的电信号；比较检测电路，与信号处理电路电连接，用于判断筛选后的电信号是否大于和/或等于零电位的电信号，并输出判断结果，达到了快速检测闪络发生的目的，从而实现了对闪络的产生进行准确检测的技术效果，进而解决了由于现有技术中检测时间滞后于闪络发生时间，导致无法满足对闪络的准确检测的技术问题。

具体的，图2是根据本发明实施例的一种闪络检测电路的结构示意图，如图2所示，本申请实施例提供的闪络检测电路具体如下：

可选的，信号处理电路12包括：截取采样电路121和滤波电路122，其中，

截取采样电路121，用于采集电信号；

滤波电路122，与截取采样电路121电连接，用于过滤电信号。

具体的，本申请实施例提供的信号处理电路12可以由截取采样电路121和滤波电路122组成，其中，截取采样电路121起到对输入信号(二次电压或二次电流)截取采样并进行隔离的作用。当输入信号是二次电压的情况下，滤波电路122起到对采样得到的二次电压信号有着梳理的作用，即，通过选定滤波电路122的通带宽度，可以有效滤除与火花产生瞬间信号无关的其他信号，避免产生火花误判。

进一步地，可选的，图3是根据本发明实施例的一种闪络检测电路中的截取采样电路的结构示意图，如图3所示，截取采样电路121包括：放大器1211，其中，

放大器1211，用于滤除电信号的共模干扰。

具体的，放大器1211将采集到的电信号进行过滤，消除采集到的电信号的共模干扰。

进一步地，可选的，图4是根据本发明实施例的另一种闪络检测电路中的截取采样电路的结构示意图，如图4所示，截取采样电路121包括：二极管1211’和放大器1212，其中，

二极管1211’，用于采集反向电信号；

放大器1212，与二极管1211’电连接，用于滤除反向电信号中的共模干扰。

区别于图3，图4中的截取采样电路中，由于添加了二极管1211’，对采集到的电信号进一步的进行了过滤，将满足闪络特征的电信号进行反转，更加准确的检测闪络。

除此之外，截取采样电路121还包括：电压抑制器，其中，该电压抑制器的输入端与二极管1211’电连接，电压抑制器的输出端与放大器1212电连接，用于降低反向电信号的能量；

其中，图5是根据本发明实施例的又一种闪络检测电路中的截取采样电路的结构示意图，如图5所示，电压抑制器与电容并联接入截取采样电路121。

由上可知，如图5所示，进行截取隔离的电路是由快恢复二级管(即，本申请实施例中的二极管1211’)以及若干瞬间电压抑制器所构成。在闪络发生时刻，电路采样得到的电信号能量很大，会对本模块电路造成很大的冲击，因此在本级输入对后续电路要进行一定的保护，通过图5中的瞬间电压抑制器(即，本申请实施例中的电压抑制器)和电容，可以起到保护后续电路的作用。

其中，本申请实施例中进行闪络判断的有效信号是闪络冲击得到的反向冲击波形信号。在电路前端的优化增加响应时间大概在35ns左右的快恢复二级管，可以有效阻隔对火花判断无用的正常运行电平，而只保留用于闪络判断的反向冲击信号，也对后续对信号的梳理，起到辅助作用。本申请实施例中的放大器1212可以滤除输入信号中不必要的共模干扰，免除输入信号的振荡所带来的影响。

可选的，放大器1212包括：差分运算放大器。

可选的，图6是根据本发明实施例的一种闪络检测电路中的滤波电路的结构示意图，如图6所示，滤波电路122包括：第一电阻集合1221、第一电容集合1222和滤波器1223，其中，

滤波器1223，通过第一电阻集合1221和第一电容集合1222与截取采样电路121的输出端电连接，用于依据预设通带宽度过滤电信号。

具体的，如图6所示，滤波电路122起到对采样得到的电压信号有着梳理的作用。除了火花产生的瞬间，接触器吸合，主回路可控硅动作，都有可能产生电压信号为正值的情形。通过选定滤波电路的通带宽度，可以有效滤除与火花产生瞬间信号无关的其他信号，避免产生火花误判。

其中，第一电阻集合1221和第一电容集合1222用于设定滤波的频率范围，以及改变信号幅值的大小(例如，放大或缩小幅值)。

可选的，图7是根据本发明实施例的一种闪络检测电路中的比较检测电路的结构示意图，如图7所示，比较检测电路14，通过电阻与滤波电路122电连接，用于判断过滤后的电信号是否大于或等于零电位的电信号，在判断结果为是的情况下，输出电信号为闪络发生时产生的电信号。

具体的，比较检测电路14通过电阻与滤波电路122电连接，判断过滤后的反向电信号是否大于零电位的电信号，其中，该电阻为限流电阻。

进一步地，可选的，如图7所示，比较检测电路14包括：比较器141，其中，

比较器141的第一极接滤波电路的输出端，用于接收过滤后的电信号；

比较器141的第二极接零电位的电信号，用于判断过滤后的电信号是否大于零电位的电信号；

比较器141的输出端输出判断结果；

其中，比较器141包括：放大器1411和第二电阻集合1412，其中，放大器1411，与第二电阻集合1412电连接，用于通过调节第二电阻集合1412中的电阻调节比较器141的响应速度。

具体的，如图7所示，比较器141为由运算放大器(即，本申请实施例中的放大器1411)和电阻(即，本申请实施例中的第三电阻集合1412)构成的滞环比较器，其中，运算放大器的(+)端接输入信号，(-)端连接用于判断的基准0电位，通过电位器和固定电阻实现对其基准电压正值的微调，确保火花的检测精度，可通过选择比较器电阻值(第三电阻集合1412)以调整该比较的滞环比较器。这里当由运算放大器(+)口的信号输入电压高于(-)口的比较0电位时，比较器141输出有效，此信号为火花信号。

由上可知，图8是根据本发明实施例的另一种闪络检测电路的结构示意图，如图8所示，本申请实施例提供的闪络检测电路具体如下：

图8中，由截取采样电路121、滤波电路122和比较检测电路14所组成。其中，用于截取采样电路121的快恢复二极管，满足响应时间在30ns，反向压降在大于200V，搭配用于保护的瞬间电压抑制器，可以保证取到用于火花判断的有效正信号，并且后续电路不受电压瞬时速变冲击的破坏。截取采样电路121的采样是由共模抑制比不小于86db(即，大于或等于86db)的差分运算放大器构成的，可以有效滤除输入信号无法避免的共模干扰。滤波电路122可以为滤波器，其中，该滤波器的滤波频率可以在200kHz到600kHz之间，且包括200kHz和600kHz该端点值。比较检测电路14是由运算放大器(即，本申请实施例中的放大器1411)和电阻(即，本申请实施例中的第二电阻集合1412)构成的滞环比较器。运算放大器的(+)端接输入信号，(-)端连接用于判断的基准0电位，通过电位器和固定电阻实现对其基准电压正值的微调，确保火花的检测精度，可通过选择比较器电阻值以调整其比较的滞环。

其中，本申请实施例提供的闪络检测电路的工作过程是静电除尘器通过该静电除尘器中的变压器上的二次电压采样输出送入闪络检测电路，其中，采样电路通过电阻进行分压，接到闪络检测电路的截取采样电路121。截取采样电路121的输出后接滤波电路122，滤波电路122的输出通过限流电阻与比较检测电路14相连。当由运算放大器(+)口的信号输入电压高于(-)口的比较0电位时，比较检测电路14中的比较器输出有效，得到判断结果为：该信号为火花信号。

本申请实施例提供的闪络检测电路解决了目前存在闪络检测速度较慢和闪络检测准确性不高的两大问题。采用本申请实施例提供的闪络检测电路，闪络检测时间缩短至500微秒以内，较现有检测办法2毫秒，大大加快了检测速度，实现了闪络的快速检测。并在闪络发生后，需要电场高压电源供电设备做出抑制闪络的控制。闪络检测的时间越短，做出抑制闪络的控制越快，闪络过程中的冲击电流和电压也越小。

其中，闪络放电过程中瞬间产生的强烈电磁振荡是闪络的一个固有物理特征，检测这个物理特性引发的二次电压和二次电流信号产生反向的电信号可以大大提高检测精度，有效减少闪络误检和漏检。提高高压电源供电设备的控制调节品质。

实施例二

根据本发明实施例，提供了一种闪络检测方法实施例，图9是根据本发明实施例的闪络检测方法的流程示意图，应用于实施例一中提供的闪络检测电路，如图9所示，该方法包括如下步骤：

步骤S902，依据信号处理电路对输入的待检测的电信号进行筛选，输出筛选后的电信号；

步骤S904，判断筛选后的电信号是否大于和/或等于预设的零电位的电信号；

步骤S906，在判断结果为是的情况下，得到电信号为闪络发生时产生的电信号。

结合步骤S902至步骤S906，对应实施例一中提供的闪络检测电路，本申请实施例提供的闪络检测方法可以适用于图1至图8中实施例以提供的闪络检测电路，其中，在检测闪络的过程中，本申请实施例中的闪络检测电路依据信号处理电路对输入的待检测的电信号进行筛选，输出筛选后的电信号，进而通过比较检测电路14对筛选后的电信号是否大于和/或等于预设的零电位的电信号进行判断，最后在判断结果为是的情况下，得到电信号为闪络发生时产生的电信号。

需要说明的是，比较检测电路14中的比较电位由零电位提升至略高于零电位的电压值。一则解决零电位漂移带来的干扰。二来解决电除尘电源设备低功率运行时可控硅打开冲击波形造成的误检火花问题。此外，通过增加截取采样电路121可以保护后续的隔离滤波电路122不在强闪络状态下损坏，同时可以有效阻隔对火花判断无用的正常运行电平，而只保留用于闪络判断的冲击信号。

本申请实施例提供的闪络检测方法，通过依据信号处理电路对输入的待检测的电信号进行筛选，输出筛选后的电信号；判断筛选后的电信号是否大于和/或等于预设的零电位的电信号；在判断结果为是的情况下，得到电信号为闪络发生时产生的电信号，达到了快速检测闪络发生的目的，从而实现了对闪络的产生进行准确检测的技术效果，进而解决了由于现有技术中检测时间滞后于闪络发生时间，导致无法满足对闪络的准确检测的技术问题。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种闪络检测电路，其特征在于，包括：信号处理电路和比较检测电路，其中，

所述信号处理电路，用于筛选待检测的电信号；

所述比较检测电路，与所述信号处理电路电连接，用于判断筛选后的所述电信号是否大于和/或等于零电位的电信号，并输出判断结果。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述信号处理电路包括：截取采样电路和滤波电路，其中，

所述截取采样电路，用于采集所述电信号；

所述滤波电路，与所述截取采样电路电连接，用于过滤所述电信号。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述截取采样电路包括：放大器，其中，

所述放大器，用于滤除所述电信号的共模干扰。

4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述截取采样电路还包括：二极管和放大器，其中，

所述二极管，用于将所述电信号转换为反向电信号；

所述放大器，与所述二极管电连接，用于滤除所述反向电信号中的共模干扰。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电路，其特征在于，所述放大器包括：差分运算放大器。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的电路，其特征在于，所述滤波电路包括：第一电阻集合、第一电容集合和滤波器，其中，

所述滤波器，通过所述第一电阻集合和所述第一电容集合与所述截取采样电路的输出端电连接，用于依据预设通带宽度过滤所述电信号。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的电路，其特征在于，所述比较检测电路，通过电阻与所述滤波电路电连接，用于判断过滤后的所述电信号是否大于或等于所述零电位的电信号，在判断结果为是的情况下，输出所述电信号为闪络发生时产生的电信号。

8.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述比较检测电路包括：比较器，其中，

所述比较器的第一极接所述滤波电路的输出端，用于接收过滤后的所述电信号；

所述比较器的第二极接所述零电位的电信号，用于判断所述过滤后的所述电信号是否大于所述零电位的电信号；

所述比较器的输出端输出所述判断结果；

其中，所述比较器包括：放大器和第二电阻集合，其中，所述放大器，与所述第二电阻集合电连接，用于通过调节所述第二电阻集合中的电阻调节所述比较器的响应速度。

9.一种闪络检测方法，其特征在于，应用于权利要求1至8中任一项所述的闪络检测电路，包括：

依据所述信号处理电路对输入的待检测的电信号进行筛选，输出筛选后的所述电信号；

判断筛选后的所述电信号是否大于和/或等于预设的零电位的电信号；

在判断结果为是的情况下，得到所述电信号为闪络发生时产生的电信号。