一种故障电弧检测装置的利记博彩app

本实用新型涉及直流系统故障电弧检测领域，具体涉及一种故障电弧检测装置。

背景技术：

光伏发电被认为是安全且对环境没有影响的绿色能源。但是，随着光伏产业的高速增长及投入运行的光伏发电站的逐渐老化，使得光伏发电系统故障越来越频繁，而直流故障电弧是光伏发电系统的故障之一。

光伏系统直流端输出的电压随着光伏阵列的增多而变大，一般光伏电站的电压达到几百伏到上千伏。如果产生故障电弧，由于没有过零点保护，比交流故障电弧更加危险，同时在光伏组件的限流特性和光照电流独立特性的共同作用下，使得故障电弧有稳定的燃烧环境。如不能及时处置，会对光伏组件和输电线路造成最大损失，更严重的时候会引起火灾，造成巨大的经济损失和人员伤亡。

如果能够在光伏直流故障电弧的初始阶段及时的监测到电弧的产生，并切断与电弧相连的线路，可以避免酿成严重的后果，挽回巨大的经济损失。因而，研究直流故障电弧产生的原理及相应的参数，提出有效的全面的监测直流故障电弧技术，并在将来的光伏产品中进行应用，会提升产品的竞争力和切合市场的需求。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种故障电弧检测装置，以解决现有技术中直流系统由于没有过零点保护，若产生故障电弧严重时会引起火灾的问题。

为此，本实用新型实施例提供了如下技术方案：

本实用新型实施例提供了一种故障电弧检测装置，包括：模拟数字转换器ADC、数字信号处理器DSP和微控制器MCU；所述ADC用于从直流系统接收电压信号，并将所述电压信号发送至所述DSP；所述DSP用于根据所述电压信号获取第一预定频率区间的谐波含量和，并根据所述谐波含量和判断所述直流系统是否发生直流故障电弧，并将判断结果发送至所述MCU。

可选地，所述故障电弧检测装置还包括：霍尔传感器，所述霍尔传感器连接至所述ADC的输入端，用于将所述直流系统输出的电流信号转换为所述电压信号。

可选地，所述故障电弧检测装置还包括：电压分压网络，所述电压分压网络连接至所述ADC的输入端，用于将所述直流系统输出的电压转换为所述电压信号。

可选地，所述故障电弧检测装置还包括：模拟信号隔离芯片，所述模拟信号隔离芯片输入端连接至所述电压分压网络，输出端连接至所述ADC。

可选地，所述故障电弧检测装置还包括：磁隔离芯片，所述磁隔离芯片的输入端连接至所述ADC，输出端连接至所述DSP。

可选地，所述ADC的带宽大于100kHz。

可选地，所述DSP和所述MCU之间采用多个串口通信，通信过程采用直接存储器存取DMA方式。

可选地，所述MCU包括液晶显示LCD控制器和触摸屏控制器。

可选地，所述DSP用于将所述电压信号通过第二预定频率期间的数字带通滤波器对所述电压信号进行滤波后，进行快速傅氏变换FFT分析得到频谱，并对所述频谱进行平滑滤波整型，根据整型后的频谱获取所述谐波含量和。

可选地，所述FFT采用基于时域抽取法计算谐波。

本实用新型实施例技术方案，具有如下优点：

本实用新型提供了一种故障电弧检测装置，包括：模拟数字转换器ADC、数字信号处理器DSP和微控制器MCU；该ADC用于从直流系统接收电压信号，并将该电压信号发送至DSP；该DSP用于根据该电压信号获取第一预定频率区间的谐波含量和，并根据该谐波含量和判断该直流系统是否发生直流故障电弧，并将判断结果发送至MCU。现有技术中直流系统由于没有过零点保护，若产生电弧故障会比交流故障电弧更加危险，如果不能及时处理，会对输电线路造成重大损失，严重时会引起火灾，造成巨大的经济损失和人员伤亡。通过本实用新型中的故障电弧检测装置，实现了检测直流系统中的故障电弧，在电弧进一步产生危害甚至引起火灾前，发出报警信号和及时切断直流系统电路，保护直流系统。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本实用新型实施例的故障电弧检测装置的结构图；

图2为根据本实用新型实施例的故障电弧检测装置的一个结构图；

图3为根据本实用新型实施例的故障电弧检测装置的电流采样原理图；

图4为根据本实用新型实施例的故障电弧检测装置的另一个结构图；

图5为根据本实用新型实施例的故障电弧检测装置的电压采样原理图；

图6为根据本实用新型实施例的故障电弧检测装置的再一个结构图；

图7为根据本实用新型实施例的故障电弧检测装置的数据传输隔离原理图；

图8为根据本实用新型实施例的故障电弧检测装置的再一个结构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例中提供了一种故障电弧检测装置，如图1所示，包括：模拟数字转换器ADC12、数字信号处理器DSP13和微控制器MCU14，该ADC12用于从直流系统11接收电压信号，并将该电压信号发送至DSP13，该DSP13用于根据该电压信号获取第一预定频率区间的谐波含量和，该第一预定频率期间可以是30kHz到80kHz，并根据该谐波含量和判断该直流系统是否发生直流故障电弧，并将判断结果发送至MCU14。在本可选实施例中，ADC12的芯片带宽大于100Kz,以便可以提取10kHz到100kHz的频谱，DSP13和MCU14之间采用多个串口通信，通信过程采用直接存储器存取DMA方式，减少了DSP13和MCU14对通讯过程的干涉，提高了DSP13和MCU14的使用效率，MCU14包括液晶显示LCD控制器和触摸屏控制器。

现有技术中直流系统由于没有过零点保护，若产生电弧故障会比交流故障电弧更加危险，如果不能及时处理，会对输电线路造成重大损失，严重时会引起火灾，造成巨大的经济损失和人员伤亡。本可选实施例中的故障电弧检测装置，实现了测量直流系统中的电流、电压、功率、电能以及检测直流系统中的故障电弧，在电弧进一步产生危害甚至引起火灾前，发出报警信号和及时切断直流系统电路，保护直流系统。

图2为根据本实用新型实施例的故障电弧检测装置的一个结构图。如图2所示，故障电弧检测装置还包括霍尔传感器22，该霍尔传感器22连接至ADC23的输入端，用于将直流系统输出的电流信号转换为5V以下的电压信号,该霍尔传感器可以是宽频霍尔传感器。该霍尔传感器对电流的采样电路原理图如图3所示。

图4为根据本实用新型实施例的故障电弧检测装置的另一个结构图。如图4所示，故障电弧检测装置还包括电压分压网络42，该电压分压网络42连接至ADC44的输入端，用于将该直流系统输出的电压转换为5V以下的电压信号，尽可能的减少硬件电路，该电压分压网络的原理图如图5所示。

如图4所示，故障电弧检测装置还包括模拟信号隔离芯片43，该模拟信号隔离芯片43输入端连接至电压分压网络42，输出端连接至ADC44，保证强电系统和弱电系统的电气安全性能，避免人接触装置造成的触电危险，同时，减少了外接干扰对ADC模数转换系统的噪声干扰。

图6为根据本实用新型实施例的故障电弧检测装置的再一个结构图。如图6所示，故障电弧检测装置还包括磁隔离芯片63，该磁隔离芯片63的输入端连接至ADC62，输出端连接至DSP64。该磁隔离芯片63的速度可达到50Hz,满足ADC62模数转换速度要求，同时可以避免DSP64的干扰信号影响ADC62的转换精度，该数据传输隔离电路的原理图如图7所示。该ADC62和DSP63之间使用串行通信，DSP使用DMA方式接收ADC62模数转换后的原始数据，因为ADC转换速度快可达256kHz，DSP使用DMA接收方式，可减轻DSP的CPU负担，有利于DSP提高数据分析的效率。

图8为根据本实用新型实施例的故障电弧检测装置的再一个结构图。如图8所示，输入的直流电流信号通过宽频霍尔传感器转换为电压信号，该电压信号通过ADC采样转换为数字信号；输入的电压信号通过电压分压网络得到5V以下的电压信号，该电压信号通过模拟信号隔离芯片传递到ADC采样转换为数字信号，通过磁隔离芯片把ADC转换后的数字信号传递到DSP。该DSP负责直流计量算法实现及直流故障电弧检测算法的实现，采用定点采样，定周期计算电流、电压、功率及电能。DSP通过第二预定频率期间的数字带通滤波器对所述电压信号进行滤波后，进行快速傅氏变换FFT分析得到频谱，并对所述频谱进行平滑滤波整型，根据整型后的频谱获取所述谐波含量和，具体地，该DSP首先对输入信号通过一个10kHz的高通数字滤波器和一个100kHz的低通滤波器，滤除不相关的噪声信号，然后使用基于时域抽取法的FFT进行谐波运算得到100Hz为基波的1023次谐波，该谐波可以是电压、电流、功率、电能及电压电流的谐波，最大可以运算到123kHz的谐波含量，对频谱谐波曲线进行平滑整型，然后对30kHz到80kHz的谐波含量求和，然后与预定阈值进行比较，如果连续0.8s的时间范围内，该谐波含量和大于预定阈值的次数超过第二预定阈值，则判断有故障电弧产生。其中，该FFT分析采用基于时域抽取法计算谐波，无浮点数运算，大大提高运算速度。

如图8所示，DSP和存储器及随机存取存储器RAM之间通讯接收和发送数据均采用DMA方式。MCU负责界面交互，具体包括通讯协议、开关量输入、开关量输出、数据储存、故障电弧报警及相关继电器输出功能，集成友好的显示界面，可使用IEC61850，Modbus/RTU，Modbus/TCP协议和外部通讯。本可选实施例采用TFT彩色LCD触摸屏，主界面采用虚拟按钮代替机械按键。

综上所述，通过上述故障电弧检测装置，解决了现有技术中直流系统由于没有过零点保护，若产生电弧故障会比交流故障电弧更加危险，如果不能及时处理，会对输电线路造成重大损失，严重时会引起火灾，造成巨大的经济损失和人员伤亡的问题。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。