CN114252669A - 一种产生串联电弧谐波信号的装置 - Google Patents

一种产生串联电弧谐波信号的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114252669A
CN114252669A CN202111575922.1A CN202111575922A CN114252669A CN 114252669 A CN114252669 A CN 114252669A CN 202111575922 A CN202111575922 A CN 202111575922A CN 114252669 A CN114252669 A CN 114252669A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
switch
series arc
load
signal
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
CN202111575922.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114252669B (zh
Inventor
王具龙
刘晔
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.)
Jiangsu Grand Intelligent Electric Co ltd
Original Assignee
Jiangsu Grand Intelligent Electric Co ltd
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 Jiangsu Grand Intelligent Electric Co ltd filed Critical Jiangsu Grand Intelligent Electric Co ltd
Priority to CN202111575922.1A priority Critical patent/CN114252669B/zh
Priority claimed from CN202111575922.1A external-priority patent/CN114252669B/zh
Publication of CN114252669A publication Critical patent/CN114252669A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114252669B publication Critical patent/CN114252669B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/28—Provision in measuring instruments for reference values, e.g. standard voltage, standard waveform
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere

Abstract

一种产生串联电弧谐波信号的装置，解决现有技术在检测过程中，存在产生频谱随机的、分散的谐波信号，严重影响检测的准确率，甚至导致检测设备失效等问题，包括信号处理模块、采样电路、开关控制模块、负载模块、开关模块、通信模块和电源模块；本发明通过信号处理模块接收采样电路采集到的前端电气回路中的电压、电流采样信号，对这些信号进行计算分析，判断是否存在疑似串联电弧信号。并根据计算结果通过开关控制模块控制开关模块，实现对负载的投入/切断控制，最终产生所需频率的具有串联电弧特征的谐波电流。本发明可以产生稳定的具有串联电弧特征的谐波电流。

Description

一种产生串联电弧谐波信号的装置
技术领域
本发明涉及电气安全领域，具体涉及一种产生串联电弧谐波信号的装置。本发明适用于故障电弧检测设备的测试试验，以及电弧检测算法的搭建、验证。
背景技术
发生电弧故障时，由于交流电流在某些绝缘介质(例如空气)中流过会产生不同于额定频率的电压、电流信号，这些信号传递到回路中的其他负载时，特别是非线性负载，会产生谐波信号。这种因为电弧故障而产生的谐波信号常被用于故障电弧的检测。
目前基于谐波信号检测的故障电弧探测设备普遍存在以下问题：回路中的负载类型不一致、功率不一致，不同负载组合运行等，这些状况会产生频谱随机的、分散的谐波信号，严重影响检测的准确率，甚至导致检测设备失效。
谐波简单地说，就是一定频率的电压或电流作用于非线性负载时，会产生不同于原频率的正弦电压或电流的现象。利用这一现象，本发明通过一种产生串联电弧谐波信号的装置，在回路中产生与串联电弧对应的谐波电流信号，提高检测设备的准确率。
发明内容
本发明为解决现有技术在检测过程中，存在产生频谱随机的、分散的谐波信号，严重影响检测的准确率，甚至导致检测设备失效等问题，提供一种产生串联电弧谐波信号的装置。
一种产生串联电弧谐波信号的装置，该装置包括信号处理模块、采样电路、开关控制模块、负载模块、开关模块、通信模块和电源模块；所述电源模块为上述各模块供电；所述信号处理模块分别与采样电路、开关控制模块以及通信模块连接；所述开关控制模块与开关模块连接，所述开关模块与负载模块连接；
所述采样电路对前端电气回路中的实际电流、电压的幅值、频率、相位信息进行采样，所述信号处理模块接收经采样电路处理后的采样信号并进行分析和计算，判断前端电气回路中是否存在疑似串联电弧信号；
当所述信号处理模块判断前端电气回路中存在疑似信号时，信号处理模块通过开关控制模块控制开关模块动作，实现控制所述负载模块中的负载接入，以产生频率1KHz以上的具有串联电弧特征的谐波电流；当信号处理模块判断前端电气回路中不存在疑似串联电弧信号时，信号处理模块通过开关控制模块屏蔽所述负载模块。
本发明的有益效果：本发明通过组合不同功率大小的电感、电容器件，以串联的方式接入到回路中，当回路中发生串联电弧时，装置就会产生不同频率的谐波电流叠加到回路中，外部的故障电弧检测设备就可以通过检测该谐波电流，确认串联电弧是否发生。
本发明所述的装置，通过监测电气回路中的可疑特征波形，自主判断是否出现串联电弧，如产生串联电弧，则控制负载产生频率1KHz以上的具有串联电弧特征的谐波电流，并使其叠加到所属电气回路中。相较现有技术，本发明可以产生稳定的具有串联电弧特征的谐波电流，解决了串联电弧特征信号不稳定、串联电弧检测准确率低的问题。
附图说明
图1为本发明提出的一种产生串联电弧谐波信号的装置的结构组成框图。
具体实施方式
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实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，一种产生串联电弧谐波信号的装置，包括信号处理模块、采样电路、开关控制模块、负载模块、开关模块、通信模块和电源模块；所述电源模块为上述各模块供电。
信号处理模块与采样电路连接，对前端电气回路(该电气回咱与现有电气回路的结构相同，也就是任意单相电气回路都适用)进行信号检测；所述采样电路与前端电气回路(L_in、N_in)连接，采样电路对前端电气回路中的实际电流、电压的幅值、频率、相位信息进行采样，信号处理模块接收经采样电路处理后的采样信号并进行分析、计算，判断前端电气回路中是否存在疑似串联电弧信号(高于50Hz的电流谐波信号)。
信号处理模块与开关控制模块连接，开关控制模块与开关模块连接，通过开关控制模块控制开关模块；开关模块与负载模块连接，接收开关模块的控制，实现负载的接入(投入)/切断。所述的负载模块与前端电气回路连接，实现对前端电气回路叠加频率1KHz以上的具有串联电弧特征的谐波电流。
当信号处理模块判断前端电气回路中存在疑似串联电弧信号时，信号处理模块通过开关控制模块控制开关模块动作，进而控制负载投入，以产生频率1KHz以上的谐波电流分量；当信号处理模块判断前端电气回路中不存在疑似串联电弧信号时，信号处理模块通过开关控制模块屏蔽整个负载模块。
所述信号处理模块与通信模块连接，实现与外部设备的通讯。当外部设备检测到前端电气回路中存在疑似串联电弧信号时，将上述疑似串联电弧信号波形数据通过通信模块传输至信号处理模块，信号处理模块根据上述疑似串联电弧信号波形数据，通过开关控制模块控制开关模块动作，进而控制负载投入，以产生频率1KHz以上的谐波电流分量。
本实施方式中，所产生的谐波电流分量叠加到电气回路(L_out、N_out)中，如前端电气回路中的疑似串联电弧信号确实为串联电弧信号，则会产生谐波电流；如前端电气回路中的疑似串联电弧信号并非串联电弧信号，则不会产生谐波电流。
本实施方式中，所述负载模块由不同功率大小的电感和电容等非线性负载组成，负载之间相互独立，各负载将和开关模块内的各个开关相连，负载模块与开关模块一起串联接入到前端电气回路中。
本实施方式中，所述开关模块由多个独立控制的开关器件构成，其中S0开关不与负载模块连接，起到当不需要负载投入时屏蔽整个负载模块的作用，其余开关和负载模块中的负载一一对应串联，实现对负载的控制。
本实施方式中，所述电源模块与信号处理模块、采样电路、开关控制模块、通信模块连接，电源模块将标准工频(50Hz)AC 220V交流电转换成所需的直流电源为上述模块提供工作电源。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种产生串联电弧谐波信号的装置，该装置包括信号处理模块、采样电路、开关控制模块、负载模块、开关模块、通信模块和电源模块；所述电源模块为上述各模块供电；其特征是：
所述信号处理模块分别与采样电路、开关控制模块以及通信模块连接；所述开关控制模块与开关模块连接，所述开关模块与负载模块连接；
所述采样电路对前端电气回路中的实际电流、电压的幅值、频率、相位信息进行采样，所述信号处理模块接收经采样电路处理后的采样信号并进行分析和计算，判断前端电气回路中是否存在疑似串联电弧信号；
当所述信号处理模块判断前端电气回路中存在疑似信号时，信号处理模块通过开关控制模块控制开关模块动作，实现控制所述负载模块中的负载接入，以产生频率1KHz以上的具有串联电弧特征的谐波电流；当信号处理模块判断前端电气回路中不存在疑似串联电弧信号时，信号处理模块通过开关控制模块屏蔽所述负载模块。
2.根据权利要求1所述的一种产生串联电弧谐波信号的装置，其特征在于：所述信号处理模块通过通信模块与外部设备进行通信，当外部设备检测到前端电气回路中存在疑似串联电弧信号时，将所述疑似串联电弧信号波形数据通过通信模块传输至信号处理模块，信号处理模块根据疑似串联电弧信号波形数据，通过开关控制模块控制开关模块动作，实现控制负载接入，以产生频率1KHz以上的谐波电流分量。
3.根据权利要求1或2所述的一种产生串联电弧谐波信号的装置，其特征在于：所述疑似串联电弧信号具体指高于50Hz的电流谐波信号。
4.根据权利要求1所述的一种产生串联电弧谐波信号的装置，其特征在于：所述负载模块与开关模块均串联接入到前端电气回路中。
5.根据权利要求1所述的一种产生串联电弧谐波信号的装置，其特征在于：所述开关模块由多个独立控制的开关器件组成，其中S0开关不与负载模块连接，用于当不需要负载接入时屏蔽所述负载模块，其余开关和负载模块中的负载一一对应串联，实现对负载的控制。
6.根据权利要求1所述的一种产生串联电弧谐波信号的装置，其特征在于：所述负载模块由不同功率且相互独立的电感和电容组成，所述电感和电容均与开关模块内的各开关对应连接。
CN202111575922.1A 2021-12-22 一种产生串联电弧谐波信号的装置 Active CN114252669B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111575922.1A CN114252669B (zh) 2021-12-22 一种产生串联电弧谐波信号的装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111575922.1A CN114252669B (zh) 2021-12-22 一种产生串联电弧谐波信号的装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114252669A true CN114252669A (zh) 2022-03-29
CN114252669B CN114252669B (zh) 2024-04-26

Family

ID=

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6628487B1 (en) * 2000-04-27 2003-09-30 Pass & Seymour, Inc. Method and apparatus for detecting upstream series arc faults
CN103278734A (zh) * 2013-06-26 2013-09-04 浙江爱德电子有限公司 一种电弧故障探测装置及其探测方法
CN104678265A (zh) * 2015-01-30 2015-06-03 广东雅达电子股份有限公司 一种串联故障电弧检测装置及检测方法
CN107370123A (zh) * 2016-05-13 2017-11-21 上海电科电器科技有限公司 电弧故障检测装置
KR20180125320A (ko) * 2017-05-15 2018-11-23 한국 전기안전공사 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 진단 장치 및 방법
CN109596956A (zh) * 2019-01-08 2019-04-09 中国恩菲工程技术有限公司 直流串联电弧检测方法及装置
CN110045252A (zh) * 2019-05-06 2019-07-23 西安交通大学 一种利用频谱能量积分的串联直流电弧检测方法
CN111610416A (zh) * 2020-05-25 2020-09-01 南京航空航天大学 一种串联电弧故障智能断路器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6628487B1 (en) * 2000-04-27 2003-09-30 Pass & Seymour, Inc. Method and apparatus for detecting upstream series arc faults
CN103278734A (zh) * 2013-06-26 2013-09-04 浙江爱德电子有限公司 一种电弧故障探测装置及其探测方法
CN104678265A (zh) * 2015-01-30 2015-06-03 广东雅达电子股份有限公司 一种串联故障电弧检测装置及检测方法
CN107370123A (zh) * 2016-05-13 2017-11-21 上海电科电器科技有限公司 电弧故障检测装置
KR20180125320A (ko) * 2017-05-15 2018-11-23 한국 전기안전공사 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 진단 장치 및 방법
CN109596956A (zh) * 2019-01-08 2019-04-09 中国恩菲工程技术有限公司 直流串联电弧检测方法及装置
CN110045252A (zh) * 2019-05-06 2019-07-23 西安交通大学 一种利用频谱能量积分的串联直流电弧检测方法
CN111610416A (zh) * 2020-05-25 2020-09-01 南京航空航天大学 一种串联电弧故障智能断路器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘晓明;王丽君;赵洋;王昊;: "串联故障电弧检测方法的研究", 电气开关, no. 01, 15 February 2014 (2014-02-15), pages 13 - 18 *
程红 等: "串联电弧故障信号的时频特征分析", 低压电器, no. 18, 30 September 2010 (2010-09-30), pages 5 - 7 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6605881B2 (en) AC interconnection apparatus supplying AC power from a commercial power system and from a solar cell
CN109417285B (zh) 直流电气回路保护装置及电弧检测方法
EP1540792A1 (en) Active power filter apparatus with reduced va rating for neutral current suppression
Baitha et al. A comparative analysis of passive filters for power quality improvement
JPWO2017221493A1 (ja) 直流電気回路保護装置およびアーク検出方法
CN103683290A (zh) 一种并联型有源电力滤波器
CN101924367B (zh) 基于igbt逆变器的大功率智能型谐波和无功电流发生装置
CN103856067A (zh) 一种变频器、工变频同步切换控制系统及方法
US10031168B2 (en) Detection of islanding condition in electricity network
CN104485825A (zh) 单相可编程电流源装置及其控制方法
CN204858542U (zh) 一种有源状态型中性点接地装置
CN114252669B (zh) 一种产生串联电弧谐波信号的装置
CN114252669A (zh) 一种产生串联电弧谐波信号的装置
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
CN204538957U (zh) 用于三相的逆变器的滤波器装置和逆变器装置
CN103743931A (zh) 一种大功率电网电压模拟电路
KR20060052197A (ko) 전압 저하 검출 장치
CN202759235U (zh) 一种高精度、快响应的有源电力滤波器
JP2011015565A (ja) 分散電源の単独運転検出方法および装置
JP6921631B2 (ja) 電源システム
Javaid et al. Transient analysis method using high pass filter circuit in VSC interfaced multi-terminal DC system
JP2001320828A (ja) 事故範囲判別機能付地絡継電器
US11777305B2 (en) Protection of an electrical apparatus
CN204216791U (zh) 单相可编程电流源装置
CN110299704A (zh) 一种并网型的配电网智能故障处理装置及方法

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