抗諧波干擾型剩余電流動作保護(hù)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及剩余電流動作保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抗諧波干擾型剩余電流動作保護(hù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前普遍在用的剩余電流動作保護(hù)裝置都是以檢測到的剩余電流值的大小作為判據(jù)的，只要檢測到線路中的剩余電流大小超過預(yù)先設(shè)定的閥值，該保護(hù)裝置即執(zhí)行保護(hù)動作。隨著廣大用戶的生活水平的提高和清潔能源的應(yīng)用，變頻設(shè)備的應(yīng)用容量在快速增長，光伏發(fā)電的裝機(jī)容量也在飛速提高，這些非線性設(shè)備的大量應(yīng)用，對電壓電網(wǎng)的諧波污染也大幅提高。低壓電網(wǎng)中諧波含量的大幅增加，直接影響到低壓電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用的剩余電流動作保護(hù)裝置的正常運(yùn)行。由于諧波的頻率較高，低壓電網(wǎng)的供電線路存在固有的分布電容，對于50Hz的基波來說，該固有分布電容引起的泄漏剩余電流較小，但對于諧波來說，線路中的固有分布容抗會隨著頻率的增加而減小，從而導(dǎo)致線路中的泄漏剩余電流增加，尤其是3n次諧波，對于這些3n次諧波線路中的泄漏剩余電流將以3倍的幅度增長。這將大幅增加低壓電網(wǎng)中應(yīng)用的剩余電流動作保護(hù)裝置的誤動作幾率，從而影響到電壓電網(wǎng)的供電可靠性。
[0003]基于上述低壓電網(wǎng)中剩余電流的諧波分析，現(xiàn)在對于剩余電流動作保護(hù)裝置提出了更嚴(yán)格的要求，要求剩余電流動作保護(hù)裝置具有抗諧波干擾功能，使剩余電流動作保護(hù)器不受電網(wǎng)中的諧波干擾，可有效地保證低壓電網(wǎng)的正常運(yùn)行。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型解決的問題是提供一種抗諧波干擾型剩余電流動作保護(hù)裝置，可以對線路中檢測出來的剩余電流進(jìn)行諧波處理及分析，計算出檢測到剩余電流中的總諧波含量，以此總諧波含量作為剩余電流動作保護(hù)裝置的超限動作輔助判據(jù)，提高剩余電流動作保護(hù)裝置的抗誤動作能力。
[0005]為解決上述問題，本實用新型實施例提供一種抗諧波干擾型剩余電流動作保護(hù)裝置，包括:電流信號檢測單元、電流預(yù)處理單元、剩余電流檢測單元和分合控制單元；
[0006]所述電流信號檢測單元用于獲取供電線路中的剩余電流；
[0007]所述電流預(yù)處理單元，對剩余電流的諧波進(jìn)行濾波，并對剩余電流信號進(jìn)行預(yù)處理使得剩余電流信號幅值達(dá)到剩余電流檢測單元所能處理的電平范圍；
[0008]所述剩余電流檢測單元對預(yù)處理后的剩余電流進(jìn)行剩余電流幅值和諧波分析，并產(chǎn)生分合控制信號；
[0009]所述分合控制單元基于分合控制信號，接通或分?jǐn)喙╇娋€路；
[0010]其中，當(dāng)預(yù)處理后的剩余電流幅值超過剩余電流動作閾值，且預(yù)處理后的諧波含量超過設(shè)定諧波含量閥值，所述剩余電流檢測單元控制分合控制單元可不執(zhí)行分?jǐn)嗖僮鳌?br>[0011]可選的，所述電流預(yù)處理單元包括信號放大器、諧波濾波器和電平轉(zhuǎn)換器。
[0012]可選的，所述諧波濾波器包括:第一電容、第二電容、第一負(fù)載電阻、第二電阻、第三電阻、第一限幅二極管、第二限幅二極管和運(yùn)算放大器，所述第一電容為去偶電容，所述第一電容、第一負(fù)載電阻、第一限幅二極管、第二限幅二極管與電流信號檢測單元并聯(lián)且所述第一限幅二極管和第二限幅二極管的方向相反，所述第二電容、第二電阻、第三電阻和運(yùn)算放大器構(gòu)成低通濾波放大器，其中第二電容、第三電阻組成RC諧振回路。
[0013]可選的，所述電流信號檢測單元為零序電流互感器。
[0014]可選的，所述剩余電流檢測單元包括A/D轉(zhuǎn)換電路、電流值檢測電路、諧波含量檢測電路和比較電路，預(yù)處理后的剩余電流經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，利用電流幅值計算和諧波含量分析獲取剩余電流幅值和剩余電流中的諧波含量，將測得的剩余電流幅值與剩余電流動作閾值進(jìn)行比較，將測得的諧波含量與設(shè)定諧波含量閥值進(jìn)行比較，判斷出是否需要接通或分?jǐn)喙╇婋娐?，產(chǎn)生對應(yīng)的分合控制信號。
[0015]可選的，所述剩余電流檢測單元集成在MCU中。
[0016]可選的，所述MCU為意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的具體型號為STM32F103RBT6的M3核ARM高性能微控制器。
[0017]可選的，還包括告警信號輸出單元，當(dāng)預(yù)處理后的剩余電流電流值超過電流閾值，且預(yù)處理后的諧波含量超過設(shè)定閥值，利用告警信號輸出單元發(fā)出告警信號。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019]本實用新型先對剩余電流進(jìn)行諧波濾波并進(jìn)行預(yù)處理，然后對線路中檢測出來的剩余電流進(jìn)行諧波處理及分析，計算出檢測到剩余電流中的總諧波含量，以此總諧波含量作為剩余電流動作保護(hù)裝置的超限動作輔助判據(jù)，提高剩余電流動作保護(hù)裝置的抗誤動作能力。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型實施例的抗諧波干擾型剩余電流動作保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本實用新型實施例的諧波濾波器和電平轉(zhuǎn)換模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是本實用新型實施例的基準(zhǔn)電平發(fā)生模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4是本實用新型實施例的同步信號發(fā)生模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖，通過具體實施例，對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。
[0025]請參考圖1，圖1是本實用新型實施例的抗諧波干擾型剩余電流動作保護(hù)裝置，包括:電流信號檢測單元10、電流預(yù)處理單元20、剩余電流檢測單元30和分合控制單元40 ；
[0026]所述電流信號檢測單元10用于獲取供電線路中的剩余電流；
[0027]所述電流預(yù)處理單元20，對剩余電流的諧波進(jìn)行濾波，并對剩余電流信號進(jìn)行預(yù)處理使得剩余電流信號幅值達(dá)到剩余電流檢測單元所能處理的電平范圍；
[0028]所述剩余電流檢測單元30對預(yù)處理后的剩余電流進(jìn)行電流幅值和諧波含量分析，并產(chǎn)生分合控制信號；
[0029]所述分合控制單元40基于分合控制信號，接通或分?jǐn)喙╇娋€路；
[0030]顯示單元50，用于顯示檢測和控制結(jié)果。
[0031]其中，當(dāng)預(yù)處理后的剩余電流電流值超過電流閾值，且預(yù)處理后的諧波含量超過設(shè)定閥值，所述剩余電流檢測單元控制分合控制單元可不執(zhí)行分?jǐn)嗖僮鳌?br>[0032]在本實施例中，所述電流信號檢測單元10為零序電流互感器，利用零序電流互感器作為信號檢測元件，低壓線路中的所有泄漏電流均通過該精密互感器感應(yīng)出來，并送到信號處理電路進(jìn)行處理。本實施例的零序電流互感器的最小感應(yīng)電流應(yīng)小于5mA，保證微弱的小電流信號都能準(zhǔn)確的檢測出來。
[0033]當(dāng)電流信號檢測單元10獲取供電線路中的剩余電流后，將剩余電流信號發(fā)送到預(yù)處理單元20進(jìn)行預(yù)處理。所述電流預(yù)處理單元20包括諧波濾波器及必要的電平轉(zhuǎn)換模塊、基準(zhǔn)電平發(fā)生模塊、同步信號發(fā)生模塊等。所述電流信號預(yù)處理單元20將零序電流互感器中檢測到的剩余電流信號，通過諧波濾波器進(jìn)行放大、濾波等處理，并相應(yīng)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，達(dá)到微控制器所能處理的電平范圍。
[0034]由于現(xiàn)有的低壓電網(wǎng)的供電線路存在固有的分布電容，對于50Hz的基波來說，該固有分布電容引起的泄漏剩余電流較小，但對于諧波來說，線路中的固有分布容抗會隨著頻率的增加而減小，從而導(dǎo)致線路中的泄漏剩余電流增加，尤其是3n次諧波，對于這些3n次諧波線路中的泄漏剩余電流將以3倍的幅度增長，會導(dǎo)致剩余電流增大。利用現(xiàn)有的剩余電流動作保護(hù)裝置進(jìn)行保護(hù)時，只要檢測到剩余電流超過電流閾值，都會執(zhí)行分?jǐn)嗖僮?，將供電線路斷開。由于固有分布電容引起的泄漏剩余電流較小，即使檢測到的剩余電流超過電流閾值，對供電電路的影響也不大，本不需要斷開供電線路，采用現(xiàn)有的剩余電流動作保護(hù)裝置將大幅增加低壓電網(wǎng)中應(yīng)用的剩余電流動作保護(hù)裝置的誤動作幾率，從而影響到電壓電網(wǎng)的供電可靠性。
[0035]而在本實施例中，先對剩余電流的諧波進(jìn)行濾波，使得剩余電流的諧波的濾波含量大幅降低，當(dāng)剩余電流檢測單元檢測出諧波含量仍高于設(shè)定閾值，即使所測的剩余電流值已超過保護(hù)器預(yù)定的電流閥值，但由于諧波含量超標(biāo)，保護(hù)器只作諧波超限報警操作，而不再執(zhí)行超限分閘操作。這樣可以最大限度不使剩余電流動作保護(hù)器不發(fā)生誤動作，提高供電可靠性。
[0036]請參考圖2，為本實施例的電流預(yù)處理單元的諧波濾波器