CN109842368A - 一种具有浪涌保护功能的智能检测单元和汇流箱 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有浪涌保护功能的智能检测单元和汇流箱，智能检测单元包括：电流检测单元、依次设置在电流检测单元与单片机之间的高通滤波电路、整流滤波电路和比较锁定电路，单片机、按键显示单元和网络通讯单元，其中，所述按键显示单元和网络通讯单元与所述单片机连接，所述高通滤波电路的输入端与电流检测单元的输出端连接，所述高通滤波电路的输出端与所述整流滤波电路的输入端连接，所述整流滤波电路的输出端与所述比较锁定电路的一输入端连接，所述比较锁定电路的输出端与所述单片机连接；其特征在于：所述电流检测单元采用电流传感器，所述光伏组串的正极端和负极端分别连接有浪涌保护器。

Description

一种具有浪涌保护功能的智能检测单元和汇流箱

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种具有浪涌保护功能的智能检测单元和汇流箱。

背景技术

现有技术中，CN105067945A公开了一种具有直流拉弧检测功能的智能检测单元和汇流箱，该文献中，光伏组串的正极端和负极端分别连接有保险熔断器，所述保险熔断器用于对光伏组串进行过流保护，避免电流过大烧坏器件。

然而，保险熔断器熔断后，需要重新更换新的保险熔断器。由于光伏发电受到天气、发电装置所处纬度、季节等诸多因素影响，光伏发电的电流波动较大，频繁更换保险熔断器的人力成本太高。

另外，由于纬度和季节不同，光伏发电的电流大小也会有所不同，比如，低纬度的地方相对于高纬度的地方光照更为强烈，电流较大，夏季比冬季的光照更为强烈，电流较大，这就需要根据不同的情况安装不同规格的保险熔断器。

发明内容

本发明旨在提供一种具有浪涌保护功能的智能检测单元和汇流箱。

首先，本发明提供一种具有浪涌保护功能的智能检测单元，包括：电流检测单元、依次设置在电流检测单元与单片机之间的高通滤波电路、整流滤波电路和比较锁定电路，单片机、按键显示单元和网络通讯单元，其中，所述按键显示单元和网络通讯单元与所述单片机连接，所述高通滤波电路的输入端与电流检测单元的输出端连接，所述高通滤波电路的输出端与所述整流滤波电路的输入端连接，所述整流滤波电路的输出端与所述比较锁定电路的一输入端连接，所述比较锁定电路的输出端与所述单片机连接；其特征在于：所述电流检测单元采用电流传感器，所述光伏组串的正极端和负极端分别连接有浪涌保护器。

优选的，所述浪涌保护器包括：壳体，壳体外部的上端连接出线，壳体外部的下端连接进线，电流由进线流入浪涌保护器，由出线流出浪涌保护器；

壳体内具有杠杆、拉簧、第一导杆、第二导杆、限位块、感应线圈、衔铁、调节螺母、支撑板、第一导电块、第二导电块；

第一导杆的下端和第二导杆的下端都垂直安装在壳体内表面，第一导杆长度大于第二导杆，第一导杆上端与壳体内表面固定连接，第一导杆中部具有一个限位块，第二导杆上端具有一个限位块，杠杆可转动地安装在第一导杆上，杠杆左端连接有拉簧，右端固定连接有第一导电块，第一导电块的上方的壳体上设置有第二导电块，支撑板一端通过两个调节螺母可移动地安装在第一导杆上，支撑板另一端通过两个调节螺母可移动地安装在第二导杆上，支撑板上表面固定连接有感应线圈，杠杆下表面设置有与感应线圈相对应的衔铁。

本发明还提供一种汇流箱，包括：光伏组串、智能检测单元和断路器，所述光伏组串的正极接入所述断路器的输入正极端，所述光伏组串的负极接入所述断路器的输入负极端，所述智能检测单元设置于光伏组串的正极与断路器之间，且所述智能检测单元的电流检测单元连接至所述断路器的输出端；其特征在于，所述电流检测单元采用电流传感器，所述光伏组串的正极端和负极端分别连接有浪涌保护器。

优选的，所述浪涌保护器包括：壳体，壳体外部的上端连接出线，壳体外部的下端连接进线，电流由进线流入浪涌保护器，由出线流出浪涌保护器；

壳体内具有杠杆、拉簧、第一导杆、第二导杆、限位块、感应线圈、衔铁、调节螺母、支撑板、第一导电块、第二导电块；

第一导杆的下端和第二导杆的下端都垂直安装在壳体内表面，第一导杆长度大于第二导杆，第一导杆上端与壳体内表面固定连接，第一导杆中部具有一个限位块，第二导杆上端具有一个限位块，杠杆可转动地安装在第一导杆上，杠杆左端连接有拉簧，右端固定连接有第一导电块，第一导电块的上方的壳体上设置有第二导电块，支撑板一端通过两个调节螺母可移动地安装在第一导杆上，支撑板另一端通过两个调节螺母可移动地安装在第二导杆上，支撑板上表面固定连接有感应线圈，杠杆下表面设置有与感应线圈相对应的衔铁。

本发明的有益效果如下：由于低纬度地区以及夏季由于光照强烈，太阳能板发电的电流较大，此时仅仅需旋拧调节螺母，下降支撑板的高度。高纬度地区以及冬季由于光照较弱，太阳能板发电的电流较小，此时需仅仅旋拧调节螺母，升高支撑板的高度。另外，限位块的作用在于防止调节螺母位置升太高，这样可以保持感应线圈和衔铁的安全距离。

附图说明

图1-本发明的一种具有浪涌保护功能的智能检测单元和汇流箱的原理图；

图2-本发明的浪涌保护装置处于通路状态时的内部结构示意图；

图3-本发明的浪涌保护装置处于断路状态时的内部结构示意图；

图4-本发明中智能检测单元的结构示意图；

图5-本发明中高通滤波电路的电路示意图；

图6-本发明中整流滤波电路的电路示意图；

图7-本发明中比较锁定电路的电路示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明的汇流箱包括：光伏组串，智能检测单元20和断路器30。

其中，所述光伏组串的正极接入所述断路器30的输入正极端，所述光伏组串的负极接入所述断路器30的输入负极端，所述智能检测单元20设置于光伏组串的正极与断路器30之间，且所述智能检测单元20的电流检测单元201连接至所述断路器30的输出端。

所述电流检测单元201采用电流传感器，所述光伏组串的正极端和负极端分别连接有浪涌保护器10，所述浪涌保护器10用于对光伏组串进行过流保护，避免电流过大烧坏器件。

所述浪涌保护器10包括：壳体101，壳体101外部的上端连接出线a，壳体101外部的下端连接进线b，电流由进线b流入浪涌保护器10，由出线a流出浪涌保护器10；

壳体101内具有杠杆102、拉簧103、第一导杆104、第二导杆105、限位块106、感应线圈107、衔铁108、调节螺母109、支撑板1010、第一导电块1011、第二导电块1012；

第一导杆104的下端和第二导杆105的下端都垂直安装在壳体101内表面，第一导杆104长度大于第二导杆105，第一导杆104上端与壳体101内表面固定连接，第一导杆104中部具有一个限位块106，第二导杆105上端具有一个限位块106，杠杆102可转动地安装在第一导杆104上，杠杆102左端连接有拉簧103，右端固定连接有第一导电块1011，第一导电块1011的上方的壳体101上设置有第二导电块1012，支撑板1010一端通过两个调节螺母109可移动地安装在第一导杆104上，支撑板1010另一端通过两个调节螺母109可移动地安装在第二导杆105上，支撑板1010上表面固定连接有感应线圈107，杠杆102下表面设置有与感应线圈107相对应的衔铁108。

浪涌保护器10工作原理如下：

电流从进线b流入浪涌保护器10，经过感应线圈107，流至第一导电块1011，再途径第二导电块1012，从出线a流出，当出现浪涌时(瞬时大电流)，感应线圈107产生的磁场将衔铁108向下吸引，第一导电块1011与第二导电块1012脱离，使得电路断开。随后，由于拉簧103的拉力作用，使得杠杆102转动，第一导电块1011和第二导电块1012恢复接触，电路接通。

由于季节和纬度不同，低纬度地区以及夏季由于光照强烈，太阳能板发电的电流较大，需要将感应线圈107和衔铁108的距离适当加大，防止未出现浪涌时误将衔铁108向下吸引，此时需旋拧调节螺母109，下降支撑板1010的高度。

高纬度地区以及冬季由于光照较弱，太阳能板发电的电流较小，需要将感应线圈107和衔铁108的距离适当减小，防止出现浪涌时也不能将衔铁108向下吸引，此时需旋拧调节螺母109，升高支撑板1010的高度。然而，如果支撑板1010升的太高，会使得感应线圈107和衔铁108的距离过小甚至导致感应线圈107顶住衔铁108，使得浪涌保护器10无法正常工作，限位块106的作用在于防止调节螺母109位置升太高，这样可以保持感应线圈107和衔铁108的安全距离。

所述汇流箱还包括防雷器40和自供电电源50，所述防雷器40连接所述光伏组串的正极、负极并接地；所述自供电电源50分别与所述光伏组串以及智能检测单元20连接，防雷器40用于对汇流箱进行防雷保护，避免雷电对汇流箱造成损坏。

本发明中增设了智能检测单元20，用于分别检测光伏组串上的电流信号和断路器输出端301的电流信号，判断汇流箱中是否有直流拉弧信号产生，并将检测结果显示出来。

具体地，所述智能检测单元20包括：依次连接的电流检测单元201、高通滤波电路202、整流滤波电路203、比较锁定电路204和单片机205；进一步的，还包括按键显示单元206和网络通讯单元207，所述按键显示单元206和网络通讯单元207与所述单片机205连接。

具体地，所述电流检测单元201设置有多组，分别于光伏组串以及断路器输出端301对应，即分别检测光伏组串以及断路器输出端301的电流信号，以确保汇流箱内的所有电路中的电流均被检测到。所述高通滤波电路202的输入端与电流检测单元201的输出端连接，所述高通滤波电路202的输出端与所述整流滤波电路203的输入端连接，所述整流滤波电路203的输出端与所述比较锁定电路204的一输入端连接，所述比较锁定电路204的输出端与所述单片机205连接。进一步的，所述比较锁定电路204的另一输入端接固定电源Vc。

所述高通滤波电路202包括：第一电容C1、第二电容C2、第一、第二、第三、第四电阻R1、R2、R3、R4以及放大器U1，其中，所述第一、第二电容C1、C2串联后连接至所述放大器U1的正输入端，所述第一电阻R1的一端连接至第一、第二电容C1、C2之间，另一端连接至放大器U1的输出端，所述放大器U1的正输入端通过第二电阻R2接地，所述放大器U1的负输入端通过所述第三电阻R3接地，所述第四电阻R4设置于所述放大器U1的输出端与负输入端之间。所述高通滤波电路202用于接收电流传感器中的电压信号，并利用第一、第二电容C1、C2将低频信号过滤掉，同时利用放大器U1放大直流拉弧产生的高频信号。本发明使用的高通滤波电路202的结构简单，且不需要电源供电，便于实现。

所述整流滤波电路203包括：第一二极管D1、第三电容C3和第五电阻R5，所述第一二极管D1的输入端连接至高通滤波电路202的输出端，所述第一二极管D1的输出端连接至比较锁定电路204的第一输入端，所述第一二极管D1的输出端通过所述第三电容C3和第五电阻R5形成的并联电路接地。当整流滤波电路203接收到高通滤波电路202中放大后的高频电压信号时，所述第一二极管D1将放大后波动较大的高频信号转化为相对平滑的信号，同时通过调节第三电容C3和/或第五电阻R5的时间常数，可以改变拉弧信号的放大倍数，达到整流滤波的目的。

所述比较锁定电路204包括：第二二极管D2、比较器U2和第六电阻R6，所述比较器U2的输出端与比较器U2的第一输入端(正输入端)反向串联所述第二二极管D2，所述第六电阻R6设置于所述比较器U2的第一输入端，所述比较器U2的第二输入端(负输入端)连接至固定电源Vc，当然Vc值可调。比较器U2的第一输入端接收到整流后的拉弧信号，并将该拉弧信号与电压设定值Vc进行比较，判断拉弧现象是否产生，若拉弧信号的电压值大于Vc，则比较器U2输出高电平至单片机205，表示有拉弧信号产生，若拉弧信号的电压值小于Vc，则比较器U2输出低电平至单片机205(即无信号传递至单片机205)。

可以根据实际需求，对比较器U2的第二输入端的固定电源Vc进行设置，进而可以改变拉弧判断的阈值，适用范围广。

所述智能检测单元20还包括开关量输入单元，用于采集所述断路器30的状态以及所述防雷器40的状态。

所述智能检测单元20的工作过程为：

电流检测单元201实时检测光伏组串以及继电器输出端301上的电流。电流检测单元201将检测到的电流拉弧信号转换为电压拉弧信号，没有拉弧时电流比较平缓，电流检测单元201输出的电压拉弧信号比较稳定，当发生拉弧时产生高频电流，电流检测单元201相应输出高频的电压拉弧信号。

高通滤波电路203抑制电压拉弧信号中的低频信号，通过并放大拉弧产生的高频信号。

整流滤波电路203将高频波动的信号，转化为相对平滑的信号，通过调节第三电容C3和/或第五电阻R5的时间常数，改变拉弧信号传递的放大倍数；当整流滤波电路203输出的电压，超出比较锁定电路204设定的值Vc时，判断拉弧现象产生，比较锁定电路204输出高电平信号，单片机205根据接收到的高频信号控制按键显示单元206向工作人员提醒拉弧信号产生，并利用网络通讯单元207将信号传输至以太网。

进一步，多数单片机205可以直接与断路器30的开关连接，待接收到拉弧信号后，自动调节断路器30上的对应开关，实现对汇流箱内直流拉弧的自动检测和处理。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种具有浪涌保护功能的智能检测单元，包括：电流检测单元、依次设置在电流检测单元与单片机之间的高通滤波电路、整流滤波电路和比较锁定电路，单片机、按键显示单元和网络通讯单元，其中，所述按键显示单元和网络通讯单元与所述单片机连接，所述高通滤波电路的输入端与电流检测单元的输出端连接，所述高通滤波电路的输出端与所述整流滤波电路的输入端连接，所述整流滤波电路的输出端与所述比较锁定电路的一输入端连接，所述比较锁定电路的输出端与所述单片机连接；其特征在于：所述电流检测单元采用电流传感器，所述光伏组串的正极端和负极端分别连接有浪涌保护器。

2.如权利要求1所述的一种具有浪涌保护功能的智能检测单元，其特征在于，所述浪涌保护器包括：壳体，壳体外部的上端连接出线，壳体外部的下端连接进线，电流由进线流入浪涌保护器，由出线流出浪涌保护器；

壳体内具有杠杆、拉簧、第一导杆、第二导杆、限位块、感应线圈、衔铁、调节螺母、支撑板、第一导电块、第二导电块；

第一导杆的下端和第二导杆的下端都垂直安装在壳体内表面，第一导杆长度大于第二导杆，第一导杆上端与壳体内表面固定连接，第一导杆中部具有一个限位块，第二导杆上端具有一个限位块，杠杆可转动地安装在第一导杆上，杠杆左端连接有拉簧，右端固定连接有第一导电块，第一导电块的上方的壳体上设置有第二导电块，支撑板一端通过两个调节螺母可移动地安装在第一导杆上，支撑板另一端通过两个调节螺母可移动地安装在第二导杆上，支撑板上表面固定连接有感应线圈，杠杆下表面设置有与感应线圈相对应的衔铁。

3.一种汇流箱，包括：光伏组串、智能检测单元和断路器，所述光伏组串的正极接入所述断路器的输入正极端，所述光伏组串的负极接入所述断路器的输入负极端，所述智能检测单元设置于光伏组串的正极与断路器之间，且所述智能检测单元的电流检测单元连接至所述断路器的输出端；其特征在于，所述电流检测单元采用电流传感器，所述光伏组串的正极端和负极端分别连接有浪涌保护器。

4.如权利要求3所述的一种汇流箱，其特征在于，所述浪涌保护器包括：壳体，壳体外部的上端连接出线，壳体外部的下端连接进线，电流由进线流入浪涌保护器，由出线流出浪涌保护器；

壳体内具有杠杆、拉簧、第一导杆、第二导杆、限位块、感应线圈、衔铁、调节螺母、支撑板、第一导电块、第二导电块；

第一导杆的下端和第二导杆的下端都垂直安装在壳体内表面，第一导杆长度大于第二导杆，第一导杆上端与壳体内表面固定连接，第一导杆中部具有一个限位块，第二导杆上端具有一个限位块，杠杆可转动地安装在第一导杆上，杠杆左端连接有拉簧，右端固定连接有第一导电块，第一导电块的上方的壳体上设置有第二导电块，支撑板一端通过两个调节螺母可移动地安装在第一导杆上，支撑板另一端通过两个调节螺母可移动地安装在第二导杆上，支撑板上表面固定连接有感应线圈，杠杆下表面设置有与感应线圈相对应的衔铁。