CN205139287U - 具有直流拉弧检测功能的接线盒 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有直流拉弧检测功能的接线盒，包括：盒体，安装在所述盒体内的电压检测单元、拉弧检测单元和控制开关，其中，所述拉弧检测单元包括：高通滤波电路、整流滤波电路、比较锁定电路，CPU、显示单元和网络通讯单元，其中，所述高通滤波电路的输入端与电压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CPU连接，所述显示单元和网络通讯单元与所述CPU连接，所述CPU的输出端还与所述控制开关连接。本实用新型可以对光伏组件内的直流拉弧信号进行实时快速检测，并快速切断影响。

Description

具有直流拉弧检测功能的接线盒

技术领域

本实用新型涉及拉弧检测，特别涉及一种具有直流拉弧检测功能的接线盒。

背景技术

在家居装修中，接线盒是电工辅料之一，因为装修用的电线是穿过电线管的，而在电线的接头部位(例如线路比较长或者电线管要转角位置处)就采用接线盒作为过渡用，电线管与接线盒连接，线管里面的电线在接线盒中连起来，起到保护电线和连接电线的作用。

大型地面电站中光伏组件的使用量极其巨大，以100MW为例，使用到的组件数量可达50万片，这就意味着现场有巨大数量的接插头。这些接插头在25年的设计使用寿命中，因为施工质量、人为原因或大风、冰雹、沙尘以及野生动物无意的损坏等都有可能出现松动、拉弧的情况。如果不能及时的发现并排除，有可能造成插接头失效、起火等情况，甚至导致组件烧毁以及更严重的问题，影响电站运行的安全与效率。

实用新型内容

本实用新型提供一种具有直流拉弧检测功能的接线盒，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种具有直流拉弧检测功能的接线盒，安装在每个光伏组件的输入与输出端之间，包括：盒体，安装在所述盒体内的电压检测单元、拉弧检测单元和控制开关，其中，所述拉弧检测单元包括：高通滤波电路、整流滤波电路、比较锁定电路，CPU、显示单元和网络通讯单元，其中，所述高通滤波电路的输入端与电压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CPU连接，所述显示单元和网络通讯单元与所述CPU连接，所述CPU的输出端还与所述控制开关连接。

作为优选，所述电压检测单元采用电压传感器。

作为优选，所述电压检测单元为由二极管和电容器组成的并联电路。

作为优选，所述高通滤波电路包括：第一电容、第二电容、第一、第二、第三、第四电阻以及放大器，其中，所述第一、第二电容串联后连接至所述放大器的正输入端，所述第一电阻一端连接至第一、第二电容之间，另一端连接至放大器的输出端，所述放大器的正输入端通过第二电阻接地，所述放大器的负输入端通过所述第三电阻接地，所述第四电阻设置于所述放大器的输出端与负输入端之间。

作为优选，所述整流滤波电路包括：第一二极管、第三电容和第五电阻，所述第一二极管的一端连接至高通滤波电路的输出端，所述第一二极管的输出端连接至比较锁定电路的第一输入端，所述第一二极管的输出端通过所述第三电容和第五电阻形成的并联电路接地。

作为优选，比较锁定电路包括：第二二极管、比较器和第六电阻，所述比较器的输出端与比较器的第一输入端反向串联所述第二二极管，所述第六电阻设置于所述比较器的第一输入端。

作为优选，还包括自供电电源，所述自供电电源分别与所述光伏组件以及拉弧检测单元连接。

作为优选，所述网络通讯单元通过RS485或者CAN总线上传数据。

作为优选，所述拉弧检测单元安装在一主控板上。

与现有技术相比，本实用新型通过在电压检测单元与CPU之间设置高通滤波电路、整流滤波电路和比较锁定电路，能够简单且快速的检测出光伏组件中的拉弧信号，结构简单，所述CPU能够根据接收到的信号，快速地通过所述显示单元向工作人员提醒，同时通过网络通讯单元向以太网传输，便于远程控制。此外，所述CPU通过与控制开关连接，当对应的光伏组件出现拉弧信号时，所述CPU可以直接控制对应光伏组件的通断，即本实用新型可以在某一光伏组件出现拉弧信号时，直接切断拉弧电源，避免因拉弧导致电站失火，造成不必要的损失，确保电站运行的安全与效率。

附图说明

图1为本实用新型中具有直流拉弧检测功能的接线盒的结构示意图；

图2为本实用新型中具有直流拉弧检测功能的接线盒的电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本实用新型附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

如图1和图2所示，本实用新型提供一种具有直流拉弧检测功能的接线盒，安装在每个光伏组件100的输入端与输出端之间，包括：盒体(图中未示出)，安装在所述盒体内的电压检测单元201、拉弧检测单元和控制开关(图中未示出)，其中，所述拉弧检测单元包括：高通滤波电路202、整流滤波电路203、比较锁定电路204，CPU205、显示单元206和网络通讯单元207，其中，所述高通滤波电路202的输入端与电压检测单元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CPU205连接，所述显示单元206和网络通讯单元207与所述CPU205连接，所述CPU205的输出端还与所述控制开关连接。

具体地，所述电压检测单元201的两端各自与光伏组件100输入端与输出端之间的正、负电极连接，用于感应光伏组件100上的拉弧信号，并输出传递给所述拉弧检测单元。请参照图2，所述电压检测单元201采用电压传感器，进一步的，所述电压检测单元201为由第三二极管D3和第四电容器C4组成的并联电路，用于电压采样。

请重点参照图1，所述拉弧检测单元集成在一主控板上，即，所述拉弧检测单元中的各器件以及电路均是以主控板为载体，无需单独安装，节省空间，便于统一管理。进一步的，所述接线盒还包括自供电源300，所述自供电源300与所述主控板连接，用于给拉弧检测单元中的各部件提供电力

请参照图2，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用于接收电压检测单元201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。本实用新型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。

请参照图2，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。

请参照图2，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CPU205，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CPU205(即无信号传递至CPU205)。

作为优选，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。

所述拉弧检测单元20的工作过程为：

电压检测单元201实时检测光伏组件100的输入端与输出端之间的电压变化。电压检测单元201检测电压拉弧信号，没有拉弧时电压比较平缓，电压检测单元201输出的电压拉弧信号比较稳定，当发生拉弧时产生高频信号，电压检测单元201相应输出高频的电压拉弧信号。

高通滤波电路202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，CPU205根据接收到的高频信号控制显示单元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，由于所述CPU205直接与控制开关连接，待接收到拉弧信号后，CPU205自动控制所述控制开关断开，使得存在拉弧的光伏组件100从整个光伏组串中断开，即本实用新型可以在某一光伏组件出现拉弧时，直接切断拉弧电源，避免因拉弧导致电站失火，造成不必要的损失，进而避免了产能下降情况的发生，因此，本实用新型可以将拉弧检测精确到每个光伏组件100，检测的更加全面，出现故障时也仅仅切断一组光伏组件100，避免了不必要的损失。

进一步的，所述网络通讯单元207通过RS485或者CAN总线上传数据，成本低廉，便于实现。

综上所述，本实用新型的具有直流拉弧检测功能的接线盒，安装在每个光伏组件100的输入端与输出端之间，包括：盒体，安装在所述盒体内的电压检测单元201、拉弧检测单元和控制开关，其中，所述拉弧检测单元包括：高通滤波电路202、整流滤波电路203、比较锁定电路204，CPU205、显示单元206和网络通讯单元207，其中，所述高通滤波电路202的输入端与电压检测单元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CPU205连接，所述显示单元206和网络通讯单元207与所述CPU205连接，所述CPU205的输出端还与所述控制开关连接。本实用新型通过在电压检测单元201与CPU205之间设置高通滤波电路202、整流滤波电路203和比较锁定电路204，能够简单且快速的检测出光伏组件100中的拉弧信号，结构简单，所述CPU205能够根据接收到的信号，快速地通过所述显示单元206向工作人员提醒，同时通过网络通讯单元207向以太网传输，便于远程控制。此外，所述CPU205还与控制开关连接，因此，所述CPU205可以直接控制对应光伏组件100的通断，即本实用新型可以在某一光伏组件100出现拉弧时，直接切断拉弧电源，避免因拉弧导致电站失火，造成不必要的损失，确保电站运行的安全与效率。

显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种具有直流拉弧检测功能的接线盒，安装在每个光伏组件的输入与输出端之间，其特征在于，包括：盒体，安装在所述盒体内的电压检测单元、拉弧检测单元和控制开关，其中，所述拉弧检测单元包括：高通滤波电路、整流滤波电路、比较锁定电路，CPU、显示单元和网络通讯单元，其中，所述高通滤波电路的输入端与电压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CPU连接，所述显示单元和网络通讯单元与所述CPU连接，所述CPU的输出端还与所述控制开关连接。

2.如权利要求1所述的具有直流拉弧检测功能的接线盒，其特征在于，所述电压检测单元采用电压传感器。

3.如权利要求1所述的具有直流拉弧检测功能的接线盒，其特征在于，所述电压检测单元为由二极管和电容器组成的并联电路。

4.如权利要求1所述的具有直流拉弧检测功能的接线盒，其特征在于，所述高通滤波电路包括：第一电容、第二电容、第一、第二、第三、第四电阻以及放大器，其中，所述第一、第二电容串联后连接至所述放大器的正输入端，所述第一电阻一端连接至第一、第二电容之间，另一端连接至放大器的输出端，所述放大器的正输入端通过第二电阻接地，所述放大器的负输入端通过所述第三电阻接地，所述第四电阻设置于所述放大器的输出端与负输入端之间。

5.如权利要求1所述的具有直流拉弧检测功能的接线盒，其特征在于，所述整流滤波电路包括：第一二极管、第三电容和第五电阻，所述第一二极管的一端连接至高通滤波电路的输出端，所述第一二极管的输出端连接至比较锁定电路的第一输入端，所述第一二极管的输出端通过所述第三电容和第五电阻形成的并联电路接地。

6.如权利要求1所述的具有直流拉弧检测功能的接线盒，其特征在于，比较锁定电路包括：第二二极管、比较器和第六电阻，所述比较器的输出端与比较器的第一输入端反向串联所述第二二极管，所述第六电阻设置于所述比较器的第一输入端。

7.如权利要求1所述的具有直流拉弧检测功能的接线盒，其特征在于，还包括自供电电源，所述自供电电源分别与所述光伏组件以及拉弧检测单元连接。

8.如权利要求1所述的具有直流拉弧检测功能的接线盒，其特征在于，所述网络通讯单元通过RS485或者CAN总线上传数据。

9.如权利要求1所述的具有直流拉弧检测功能的接线盒，其特征在于，所述拉弧检测单元安装在一主控板上。