CN107294108A - 一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器及方法 - Google Patents

一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107294108A
CN107294108A CN201710407952.9A CN201710407952A CN107294108A CN 107294108 A CN107294108 A CN 107294108A CN 201710407952 A CN201710407952 A CN 201710407952A CN 107294108 A CN107294108 A CN 107294108A
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
electric arc
fault electric
fault
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710407952.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107294108B (zh
Inventor
袁敞
袁洋波
李旷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Eray Technology Ltd Co
Original Assignee
Beijing Eray Technology Ltd Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Eray Technology Ltd Co filed Critical Beijing Eray Technology Ltd Co
Priority to CN201710407952.9A priority Critical patent/CN107294108B/zh
Publication of CN107294108A publication Critical patent/CN107294108A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107294108B publication Critical patent/CN107294108B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1821Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators
    • H02J3/1835Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control
    • H02J3/1842Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control wherein at least one reactive element is actively controlled by a bridge converter, e.g. active filters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/01Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/20Active power filtering [APF]

Abstract

本发明提供一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器及方法,所述的有源电力滤波器包括电压传感器、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驱动电路和APF主电路。将故障电弧的电流检测与有源电力滤波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。其中的故障电弧检测方法利用电流差异参数的判定结果作为前提,采用谐波含有率变化率对故障电弧进行判断,可以有效排除非线性负载的干扰,同时采用四种判断手段进行判断,准确检测出故障电弧。

Description

一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电能质量检测管理技术领域,特别涉及一种具有故障电弧检测功能的 有源电力滤波器及方法。
背景技术
[0002] 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。
[0003] 电弧是一种气体放电现象,是电流通过某些绝缘介质所产生的瞬间火花。随着我 国经济水平的提高,生活用电量增加迅速,配电系统也越来越复杂。由于配电线路空间有 限,配电箱中许多导线捆绑一起,当用电处于过负荷状态时会使得电缆绝缘受到损害,进而 产生故障电弧引发电气火灾。另外,当线路与线路之间接触不良或环境因数的影响,出现用 电通断情况时,连接点处会产生故障电弧进而引发火灾。由于故障电弧的电压有效值与非 故障时电压有效值接近,当发生故障电弧时,保护装置将很难发现。
[0004] 然而,由于有源电力滤波器的安装,电流中的高频谐波分量有可能被滤除导致原 有故障电弧检测设备无法正常检测到故障电弧,影响故障电弧检测设备的正常工作。
[0005] 同时,电容、电感、晶闸管、IGBT等非线性负载的使用,会引起电路中的电流谐波, 也会使常规的故障电弧检测方法出现漏判、误判。而如果利用谐波含有率的变化率可以排 除非线性负载的干扰,用这种方法,重点比较其变化率,若是电路中接入非线性负载,引发 谐波含有率增加超限,但其变化率不会超限。只有发生故障电弧时,谐波含有率会剧烈变 化,相邻两周期间谐波含有率的变化率会超限,从而判定为故障电弧。目前,还没有这种利 用谐波含有率的变化率对故障电弧进行判定的方法。
发明内容
[0006] 为了解决背景技术中所述问题,本发明提供一种具有故障电弧检测功能的有源电 力滤波器及方法,将故障电弧的电流检测与有源电力滤波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。其中的故障 电弧检测方法利用电流差异参数的判定结果作为前提,采用谐波含有率变化率对故障电弧 进行判断,可以有效排除非线性负载的干扰,同时采用四种判断手段进行判断,准确检测出 故障电弧。
[0007] 为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
[0008] —种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器,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 和APF主电路。
[0009] 所述的主控M⑶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。
[0010] 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。
[0011] 所述的APF主回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,所述的主控M⑶通过IGBT驱动电路 输出IGBT的触发脉冲,实时补偿负载谐波和不平衡电流。
[0012] —种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器的控制方法,包括以下步骤:
[0013] 步骤一、系统初始化,装置上电;
[0014] 步骤二、采集系统三相电压和三相电流,并将信号送至信号调制处理电路;
[0015] 步骤三、信号调制处理电路分别对电压和电流信号进行调制处理,并将调制过后 的信号送至主控MCU单元;
[0016] 步骤四、主控MCU单元由采样电流、电压参数计算出APF需要补偿的指令电流值;同 时,对电流信号处理,提取电弧电流特征值;
[0017] 步骤五、主控MCU单元根据计算的补偿的指令电流,通过指令电流跟踪模块,生成 触发脉冲,控制IGBT,实时补偿负载谐波和不平衡电流;
[0018] 同时,主控MCU单元根据经过逻辑计算,对提取电弧电流特征值进行分析判断,如 符合故障电弧信号,则向故障电弧预警模块发出指令,并通过输出信号切断电源断路器,切 断故障电弧;如不符合则不发出指令,并返回步骤二。
[0019] —种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器中的故障电弧检测方法,采用四种 条件共同判断,并且其中一种判定条件利用电流差异参数的判定结果作为前提,采用谐波 含有率变化率对故障电弧进行判断,能够在复杂情况下有效检测出故障电弧,包括如下步 骤:
[0020] 步骤1:持续对电流进行采样(根据实际硬件情况,每周期采64或128个点);
[0021] 步骤2:电流的采样值为128点每周期或64点每周期。以64点为例,将电流采样值记 为I〇、Il、......、163,正常周期电流记为InO、Ini、......、In63 (采样值和正常值均为标幺值)。计算 当前的采样周期电流与正常周期电流的差异参数:
Figure CN107294108AD00051
[0023] 将I Per与阈值S1比较,若I per < S1,则将采样电流值幅给正常周期电流值,更新正常 周期电流值;若,则进行进一步的分析计算来判断是否由故障电弧发生;
[0024] 步骤3:计算电流的平均值:
Figure CN107294108AD00052
[0026] 用电流的平均值来判断电流的正负半周是否对称。若Iare大于给定阈值S2,则认为 波形对称性不满足要求,为波形对称指示参数ml赋值1,否则为ml赋值0;
[0027] 步骤4:计算采样电流相邻两个采样值的差值:
[0028] a Ik=Ik+1-Ik(k = 0,l,2……62) (3)
[0029] 用该差值的最大值Kv=max[ Δ IQ,Δ I1, . . .,Δ I62]来表示电流的最大变化率。若Kv 大于阈值S3,则认为电流变化率过大,为电流变化率参数m2赋值1,否则m2赋值为零;
[0030] 步骤5:计算电流的波型参数:
Figure CN107294108AD00061
[0033] 其中,α根据实际电流进行设置,一般取正常电流峰值。用电流的波型参数可以表 示出电流是否含有平肩部。若心大于阈值S4,则认为电流含有平肩部,为平肩部指示参数m3 赋值1,否则m3赋值为零;
[0034] 步骤6:用FFT检测采样电流谐波,计算采样电流高次谐波(此处计算第3、5、7、9次 谐波)含有率变化率A Pn,若△ ?„大于阈值S4,则认为采样电流谐波含量不正常,为谐波指示 参数m4赋值为1,否则赋值为0;
[0035] 步骤7:计算上述步骤3〜步骤6中四个指示参数的和,即m = ml+m2+m3+m4;若m> = 2,故障电弧周波数指示参数sum = sum+1,若sum〉= 6,则触发报警信号;若sum〈6,则返回步 骤2继续判别;若m〈2,则认为没有故障电弧发生,为sum赋值0,并将正常电流更新为此时的 米样电流。
[0036] 步骤6的具体步骤如下:
[0037] 步骤601.计算出采样周期奇次谐波含有率变化率△ Pn和设定阈值△ Pth比较;谐波 含有率定义为
Figure CN107294108AD00062
,其中I i为基波电流,I h为第h次谐波电流的均方根值,
Figure CN107294108AD00063
,xhl为第h次谐波电流采样值,M为采样点数,本例中取3、5、7、9次谐 波,计算奇次谐波含有率为_
Figure CN107294108AD00064
[0038] 步骤602.以步骤2判断出的第1个正常工频采样周期电流奇次谐波含有率P为基础 值,计算相邻两个工频采样周期电流奇次谐波含有率变化率A Ρη,Δ Pn = Pn-P,两次采样周 期之间电流奇次谐波含有率之差为采样周期奇次谐波含有率变化率A Ρη。
[0039] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0040] 1、本发明的一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器,将故障电弧的电流检 测与有源电力滤波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。
[0041] 2、本发明的一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器及其控制方法,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。
[0042] 3、本发明的一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器的故障电弧检测方法, 利用电流差异参数的判定结果作为前提,采用谐波含有率变化率对故障电弧进行判断,可 以有效排除非线性负载的干扰,同时采用四种判断手段进行判断,准确检测出故障电弧。
附图说明
[0043] 图1为本发明的一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器的结构示意图;
[0044] 图2为本发明的一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器的主控MCU控制结 构示意图;
[0045] 图3为本发明的一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器的实施例的两电平 APF主回路结构图;
[0046] 图4为本发明的一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器的实施例的三电平 APF主回路结构图;
[0047] 图5为本发明的一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器的实施例的分相H 桥结构APF主回路结构图;
[0048] 图6为本发明的一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器的实施例的补偿指 令电流计算方法;
[0049] 图7为本发明的一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器中的故障电弧检测 方法流程图。
具体实施方式
[0050] 以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
[0051] 如图1所示,一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器,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驱动电路和APF主电路。
[0052] 如图2所示,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。
[0053] 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。
[0054] 所述的APF主回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,所述的主控M⑶通过IGBT驱动电路 输出IGBT的触发脉冲,实时补偿负载谐波和不平衡电流。
[0055] 如图3所示,为实施例中采用两电平三相电压源型换流器拓扑。拓扑中包含六组 IGBT单元。
[0056] 如图4所示,为实施例中采用三电平三相电压源型换流器拓扑。拓扑中包含十二组 IGBT单元。
[0057] 如图5所示,为实施例中采用分相H桥结构三相电压源型换流器拓扑。拓扑中包含 三组IGBT单元。
[0058] —种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器的控制方法,包括以下步骤:
[0059] 步骤一、系统初始化,装置上电;
[0060] 步骤二、采集系统三相电压和三相电流,并将信号送至信号调制处理电路;
[0061] 步骤三、信号调制处理电路分别对电压和电流信号进行调制处理,并将调制过后 的信号送至主控MCU单元;
[0062] 步骤四、主控MCU单元由采样电流、电压参数计算出APF需要补偿的指令电流值;同 时,对电流信号处理,提取电弧电流特征值;
[0063] 步骤五、主控MCU单元根据计算的补偿的指令电流,通过指令电流跟踪模块,生成 触发脉冲,控制IGBT,实时补偿负载谐波和不平衡电流;
[0064] 同时,主控MCU单元根据经过逻辑计算,对提取电弧电流特征值进行分析判断,如 符合故障电弧信号,则向故障电弧预警模块发出指令,并通过输出信号切断电源断路器,切 断故障电弧;如不符合则不发出指令,并返回步骤二。
[0065] 如图6所示,优选地,补偿的指令电流计算方法,在本实施例中采用基于瞬时无功 功率理论的ip-iq法检测补偿电流来进行说明,本专利的保护范围包括但并不限于此检测方 法。包括如下步骤:
[0066] 1、检测负载电流ia、ib、ic;
[0067] 2、通过旋转变换将ABC三相电流变为静止坐标系下电流ip、i q;
[0068] 3、经过低通滤波器LPF,得到负载电流的基波正序分量、$ ;
[0069] 4、通过旋转变到ABC坐标系下的电流iaf、ibf、icf;
[0070] 5、被负载电流减去可得负载谐波电流和不平衡电流1&amp;1!、11^、1(^,即补偿装置的 指令电流;
[0071] 6、通过指令电流跟踪模块,生成出触脉冲,控制IGBT,实时补偿负载谐波和不平衡 电流。
[0072] 如图7所示,一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器中的故障电弧检测方 法,采用四种条件共同判断,并且其中一种判定条件利用电流差异参数的判定结果作为前 提,采用谐波含有率变化率对故障电弧进行判断,能够在复杂情况下有效检测出故障电弧, 包括如下步骤:
[0073] 步骤1:持续对电流进行采样(根据实际硬件情况,每周期采64或128个点);
[0074] 步骤2:电流的采样值为128点每周期或64点每周期。以64点为例,将电流采样值记 为I〇、Il、......、163,正常周期电流记为InO、Ini、......、In63 (采样值和正常值均为标幺值)。计算 当前的采样周期电流与正常周期电流的差异参数:
Figure CN107294108AD00081
[0076] 将Iper与阈值S1比较,若IperSS1JlJ将采样电流值幅给正常周期电流值,更新正常 周期电流值;若,则进行进一步的分析计算来判断是否由故障电弧发生;
[0077] 步骤3:计算电流的平均值:
Figure CN107294108AD00082
[0079]用电流的平均值来判断电流的正负半周是否对称。若Iave3大于给定阈值S2,则认为 波形对称性不满足要求,为波形对称指示参数ml赋值1,否则为ml赋值0;
[0080] 步骤4:计算采样电流相邻两个采样值的差值:
[0081] a Ik=Ik+1-Ik(k = 0,l,2……62) (3)
[0082] 用该差值的最大值Kv=max[A 10, Δ I1, . . .,Δ I62]来表示电流的最大变化率。若Kv 大于阈值S3,则认为电流变化率过大,为电流变化率参数m2赋值1,否则m2赋值为零;
[0083] 步骤5:计算电流的波型参数:
Figure CN107294108AD00091
[0086] 其中,α根据实际电流进行设置,一般取正常电流峰值。用电流的波型参数可以表 示出电流是否含有平肩部。若心大于阈值S4,则认为电流含有平肩部,为平肩部指示参数m3 赋值1,否则m3赋值为零;
[0087] 步骤6:用FFT检测采样电流谐波,计算采样电流高次谐波(此处计算第3、5、7、9次 谐波)含有率变化率A Pn,若△ ?„大于阈值S4,则认为采样电流谐波含量不正常,为谐波指示 参数m4赋值为1,否则赋值为0;
[0088] 步骤7:计算上述步骤3〜步骤6中四个指示参数的和,即m = ml+m2+m3+m4;若m> = 2,故障电弧周波数指示参数sum = sum+1,若sum〉= 6,则触发报警信号;若sum〈6,则返回步 骤2继续判别;若m〈2,则认为没有故障电弧发生,为sum赋值0,并将正常电流更新为此时的 米样电流。
[0089] 步骤6的具体步骤如下:
[0090] 步骤601.计算出采样周期奇次谐波含有率变化率△ Pn和设定阈值△ Pth比较;谐波 含有率定义为
Figure CN107294108AD00092
,其中I1为基波电流,Ih为第h次谐波电流的均方根值,
Figure CN107294108AD00093
,xhl为第h次谐波电流采样值,M为采样点数,本例中取3、5、7、9次谐 波,计算奇次谐波含有率为
Figure CN107294108AD00094
[0091] 步骤602.以步骤2判断出的第1个正常工频采样周期电流奇次谐波含有率P为基础 值,计算相邻两个工频采样周期电流奇次谐波含有率变化率A Ρη,Δ Pn = Pn-P,两次采样周 期之间电流奇次谐波含有率之差为采样周期奇次谐波含有率变化率A Ρη。
[0092] 本发明的一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器,将故障电弧的电流检测 与有源电力滤波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。
[0093] 本发明的一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器及其控制方法,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。
[0094] 本发明的一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器的故障电弧检测方法,利 用电流差异参数的判定结果作为前提,采用谐波含有率变化率对故障电弧进行判断,可以 有效排除非线性负载的干扰,同时采用四种判断手段进行判断,准确检测出故障电弧。
[0095]以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具 体的操作过程,但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特 别说明均为常规方法。

Claims (6)

1. 一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器,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驱动电路和 APF主电路; 其特征在于,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。
2. 根据权利要求1所述的一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器,其特征在于, 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。
3. 根据权利要求1所述的一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器,其特征在于, 所述的APF主回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,所述的主控M⑶通过IGBT驱动电路输出IGBT 的触发脉冲,实时补偿负载谐波和不平衡电流。
4. 一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器的控制方法,其特征在于,包括以下 步骤: 步骤一、系统初始化,装置上电; 步骤二、采集系统三相电压和三相电流,并将信号送至信号调制处理电路; 步骤三、信号调制处理电路分别对电压和电流信号进行调制处理,并将调制过后的信 号送至主控MCU单元; 步骤四、主控MCU单元由采样电流、电压参数计算出APF需要补偿的指令电流值;同时, 对电流信号处理,提取电弧电流特征值; 步骤五、主控MCU单元根据计算的补偿的指令电流,通过指令电流跟踪模块,生成触发 脉冲,控制IGBT,实时补偿负载谐波和不平衡电流; 同时,主控MCU单元根据经过逻辑计算,对提取电弧电流特征值进行分析判断,如符合 故障电弧信号,则向故障电弧预警模块发出指令,并通过输出信号切断电源断路器,切断故 障电弧;如不符合则不发出指令,并返回步骤二。
5. —种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器中的故障电弧检测方法,其特征在 于,采用四种条件共同判断,并且其中一种判定条件利用电流差异参数的判定结果作为前 提,采用谐波含有率变化率对故障电弧进行判断,能够在复杂情况下有效检测出故障电弧, 包括如下步骤: 步骤1:持续对电流进行采样,根据实际硬件情况,每周期采64或128个点; 步骤2:电流的采样值为128点每周期或64点每周期;以64点为例,将电流采样值记为1〇、 Il、 、163,正常周期电流记为InQ、Inl、 、In63,采样值和正常值均为标幺值;计算当前 的采样周期电流与正常周期电流的差异参数:
Figure CN107294108AC00021
将Iper与阈值S1比较,若IpeXS1JlJ将采样电流值幅给正常周期电流值,更新正常周期 电流值;若,则进行进一步的分析计算来判断是否由故障电弧发生; 步骤3:计算电流的平均值:
Figure CN107294108AC00031
用电流的平均值来判断电流的正负半周是否对称;若大于给定阈值S2,则认为波形 对称性不满足要求,为波形对称指示参数ml赋值1,否则为ml赋值0; 步骤4:计算采样电流相邻两个采样值的差值:
Figure CN107294108AC00032
用该差值的最大值Kv=max[ Δ 1〇, Δ I1, . . .,Δ I62]来表示电流的最大变化率;若Kv大于 阈值S3,则认为电流变化率过大,为电流变化率参数m2赋值1,否则m2赋值为零; 步骤5:计算电流的波型参数:
Figure CN107294108AC00033
其中,α根据实际电流进行设置,一般取正常电流峰值;用电流的波型参数可以表示出 电流是否含有平肩部;若心大于阈值S4,则认为电流含有平肩部,为平肩部指示参数m3赋值 1,否则m3赋值为零; 步骤6:用FFT检测采样电流谐波,计算采样电流高次谐波含有率变化率,此处计算第3、 5、7、9次谐波含有率变化率△ Pn,若△ ?„大于阈值S4,则认为采样电流谐波含量不正常,为谐 波指示参数m4赋值为1,否则赋值为0; 步骤7:计算上述步骤3〜步骤6中四个指示参数的和,即m = ml+m2+m3+m4;若m> = 2,故 障电弧周波数指示参数sum = Sum+l,若sum> = 6,则触发报警信号;若sum〈6,则返回步骤2继 续判别;若m〈2,则认为没有故障电弧发生,为sum赋值0,并将正常电流更新为此时的采样电 流。
6.根据权利要求5所述的一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器中的故障电弧 检测方法,其特征在于,步骤6的具体步骤如下: 步骤601.计算出采样周期奇次谐波含有率变化率△ Pn和设定阈值△ Pth比较;谐波含有 率定义为
Figure CN107294108AC00034
,其中Ii为基波电流,Ih为第h次谐波电流的均方根值,
Figure CN107294108AC00035
b第h次谐波电流采样值,M为采样点数,本例中取3、5、7、9次谐 波,计算奇次谐波含有率为
Figure CN107294108AC00036
步骤602.以步骤2判断出的第1个正常工频采样周期电流奇次谐波含有率P为基础值, 计算相邻两个工频采样周期电流奇次谐波含有率变化率A Pn,△ Pn = Pn-P,两次采样周期之 间电流奇次谐波含有率之差为采样周期奇次谐波含有率变化率A Pn。
CN201710407952.9A 2017-06-02 2017-06-02 一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器及方法 Active CN107294108B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710407952.9A CN107294108B (zh) 2017-06-02 2017-06-02 一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710407952.9A CN107294108B (zh) 2017-06-02 2017-06-02 一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107294108A true CN107294108A (zh) 2017-10-24
CN107294108B CN107294108B (zh) 2020-08-04

Family

ID=60094093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710407952.9A Active CN107294108B (zh) 2017-06-02 2017-06-02 一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107294108B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108828288A (zh) * 2018-04-10 2018-11-16 曲阜师范大学 一种智能有源电力滤波器指令电流检测系统
CN109946535A (zh) * 2018-12-28 2019-06-28 上海汇鸿智能控制系统股份有限公司 一种故障电弧检测方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201075697Y (zh) * 2007-04-23 2008-06-18 电鳐科技(北京)有限公司 有源滤波电力节电器
CN101673934A (zh) * 2009-10-15 2010-03-17 王聪 串联电弧故障断路器及其串联电弧故障保护的方法
CN102426293A (zh) * 2011-09-08 2012-04-25 天津理工大学 基于神经网络最小方均根的apf谐波检测系统及检测方法
CN102981088A (zh) * 2012-12-12 2013-03-20 天津市鸿远电气设备有限公司 故障电弧检测方法
CN103116093A (zh) * 2013-01-22 2013-05-22 中国矿业大学(北京) 串联故障电弧预警系统及其检测方法
CN104569683A (zh) * 2015-01-14 2015-04-29 上海和伍新材料科技有限公司 一种故障电弧的检测方法
CN204696689U (zh) * 2015-06-16 2015-10-07 朝阳无线电元件有限责任公司 有源电力滤波器
CN207021688U (zh) * 2017-06-02 2018-02-16 北京英瑞来科技有限公司 一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201075697Y (zh) * 2007-04-23 2008-06-18 电鳐科技(北京)有限公司 有源滤波电力节电器
CN101673934A (zh) * 2009-10-15 2010-03-17 王聪 串联电弧故障断路器及其串联电弧故障保护的方法
CN102426293A (zh) * 2011-09-08 2012-04-25 天津理工大学 基于神经网络最小方均根的apf谐波检测系统及检测方法
CN102981088A (zh) * 2012-12-12 2013-03-20 天津市鸿远电气设备有限公司 故障电弧检测方法
CN103116093A (zh) * 2013-01-22 2013-05-22 中国矿业大学(北京) 串联故障电弧预警系统及其检测方法
CN104569683A (zh) * 2015-01-14 2015-04-29 上海和伍新材料科技有限公司 一种故障电弧的检测方法
CN204696689U (zh) * 2015-06-16 2015-10-07 朝阳无线电元件有限责任公司 有源电力滤波器
CN207021688U (zh) * 2017-06-02 2018-02-16 北京英瑞来科技有限公司 一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
廖水容 等: ""低压串联电弧故障电流高次谐波含有率试验"", 《河南理工大学学报(自然科学版)》 *
廖水容 等: ""低压串联电弧故障谐波含有率分析"", 《湖南科技大学学报(自然科学版)》 *
李夏河 等: ""基于FastICA的低压电弧特征分析"", 《低压电器》 *
李夏河: ""低压串联电弧故障检测方法的研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108828288A (zh) * 2018-04-10 2018-11-16 曲阜师范大学 一种智能有源电力滤波器指令电流检测系统
CN109946535A (zh) * 2018-12-28 2019-06-28 上海汇鸿智能控制系统股份有限公司 一种故障电弧检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107294108B (zh) 2020-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101701998A (zh) 小电流接地系统中一种新型故障选线方法
CN106443350B (zh) 消弧线圈接地系统的故障选线方法、装置及设备
CN107069734A (zh) 一种具有防雷隔离与电弧检测功能的有源滤波器及方法
CN101938130A (zh) Ppf与tsc相结合的高压滤波与动态无功补偿控制系统及其控制方法
CN103840473A (zh) 一种双套svc协调控制装置
CN107294108A (zh) 一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器及方法
CN107092213A (zh) 一种具有故障电弧检测功能的无源滤波装置及方法
CN108054764A (zh) 一种多功能配电网柔性接地装置及控制方法
CN107878203A (zh) 一种列车受电弓失电检测和保护装置及方法
CN110233490A (zh) 避免连续换相失败的直流输电故障恢复控制方法及系统
CN102185291B (zh) 一种孤岛检测方法和孤岛检测系统
CN107037341A (zh) 一种故障电弧检测方法
CN107346003A (zh) 一种电压源换流器故障检测定位方法和系统
CN207021688U (zh) 一种具有故障电弧检测功能的有源电力滤波器
CN206878469U (zh) 一种具有故障电弧检测功能的静止型无功发生器
CN105119262A (zh) 同时实现电能质量调节和小电流接地故障有源消弧的电路
CN206878468U (zh) 一种具有故障电弧检测功能的无功补偿装置
CN206947949U (zh) 一种具有防雷隔离与电弧检测功能的有源滤波器
CN206946244U (zh) 一种具有故障电弧检测功能的无源滤波装置
CN104135009B (zh) 一种并联型统一电能质量控制器及其运行控制方法
CN202856353U (zh) 软件嵌入式快速响应的有源滤波装置
CN104345217B (zh) 一种电容容值的检测方法及装置
CN105207208A (zh) 同时实现潮流控制和小电流接地故障有源补偿消弧的电路
CN207705796U (zh) 一种多功能配电网柔性接地装置
CN206876803U (zh) 一种具有防雷隔离与防火预警的静止无功发生器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant