一種光伏匯流專用故障電弧探測滅弧裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術提供了光伏匯流專用故障電弧探測滅弧裝置，其特征在于：包括對電弧光譜具有較大衰減特性的第一復眼透鏡及具備廣譜透光特性的第二復眼透鏡，由第一復眼透鏡及第二復眼透鏡分別將第一光敏管組及第二光敏管組罩住，第一光敏管組僅輸出散射日光的光電信號，第二光敏管組則輸出散射日光及電弧光的光電信號，第一光敏管組及第二光敏管組的輸出端連接信號拓撲處理模塊，由信號拓撲處理模塊輸出放大后的電弧光的光電信號，該光電信號即為故障電弧探測信號。本實用新型專利技術的優點是：能實現在光伏匯流箱狹小空間的高壓直流運行環境下的準確的探測故障電弧，及時介入控制，切斷電源，熄滅電弧，消除事故。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種用于光伏匯流箱內高壓直流放電電弧的監測和滅弧的裝置。
技術介紹
綠色能源的太陽能光伏發電技術在日益能源枯竭和生態環境的長遠保護多重壓力下，得到了廣泛的重視和應用。當前國內外光伏發電產業呈現迅猛發展的態勢。光伏防雷智能匯流箱，運用于太陽能發電系統光伏電池陣列的匯流配電設施中，實現對光伏電池列陣的匯流、監測、保護以及通訊功能，是光伏電站系統設施中重要的前端設備。光伏匯流箱處于直流高壓大電流的工作環境，在一次回路上的直流電壓最高可超過880V，電流單路均可達IOA以上。運行時，如一旦發生線端松脫、絕緣擊穿、表面爬電，就會放電，產生連續的高溫電弧。光伏發電是直流高壓電流，一旦發生電弧，放電電流無過零 過程，不切斷電源極難自動電弧熄滅。(不像工頻交流電壓、電流幅值每秒有一百次過零過程，發生電弧時，會在工頻過零過程中易于自行滅弧。)故障電弧發生時，由于電弧本身會吸收電路中大部分能量轉化為高溫電離氣體，且是串接在電流回路中，使整個回路的電流比正常工作時要小，根本不會引起短路過載保護電器(如直流高壓熔斷器和直流高壓斷路器)的過流保護動作。而持續的直流電弧轉化的高溫電離氣體，會將電纜、電器設備以至金屬箱體燒毀。不但光伏匯流箱設備燒損，還可引起區域面積停電，甚至可引發火災，后果十分嚴重。鑒于光伏電站光伏陣列和匯流箱的應用現場多處于人煙稀少的遠山荒坡，運行作業多為少人管理、遙信操作模式；由故障電弧發生光伏匯流箱燒毀事故時有發生，給光伏電站安全、經濟發電帶來極大的隱患和危害。為杜絕此類事故發生，除設計增強設備的抵抗絕緣電阻被氧化破壞、污垢劣化的能力以減少故障電弧產生的溫床外，能探測到初始故障電弧，并及時加以控制，是防止惡性循環、放電擊穿發展成嚴重事故的首選有效的技術手段。國內外故障電弧探測技術研究現狀基本是針對交流工頻電力設備，常見方案有如下一些:I)電壓探測方法UL的標準UL1699I所介紹的交流電流的平均值的分析試驗方法及相關的電弧保護產品。2)壓力探測方法西門子公司利用故障電弧的壓力效應開發的故障電弧探測系統。3)弧光探測方法ABB公司ARC Guard System由電弧監控器和電流檢測單元組成的弧光、電流信號雙判據故障電弧探測系統。及其他以弧聲和/或弧光作為故障電弧早期預警特征信號的探測方法研究熱點坐寸O由于光伏電站的光伏陣列的匯流箱運行于直流高壓電力條件，目前在其領域尚無可靠、成熟的應用于光伏匯流箱的故障電弧的產品技術。上述電壓探測方法，由于匯流箱是直流電壓波形無法檢出故障波形；而壓力探測方法由于匯流箱內電弧故障壓力低于探測裝置所需要的壓力閥值，易引起漏判。ABB公司ARC故障電弧光探測系統由于適用于開放式母線系統中，弧光傳感器的間隔需為5 6m，因而在光伏匯流箱O. 07m3的空間內無法應用。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種能夠應用在光伏匯流箱的狹小空間內且不易引起漏判的用于檢測故障電弧的裝置。為了達到上述目的，本技術的技術方案是提供了一種光伏匯流專用故障電弧探測滅弧裝置，其特征在于包括對電弧光譜具有較大衰減特性的第一復眼透鏡及具備廣譜透光特性的第二復眼透鏡，由第一復眼透鏡及第二復眼透鏡分別將第一光敏管組及第二光敏管組罩住，第一光敏管組僅輸出散射日光的光電信號，第二光敏管組則輸出散射日光及電弧光的光電信號，第一光敏管組及第二光敏管組的輸出端連接信號拓撲處理模塊，由 信號拓撲處理模塊輸出放大后的電弧光的光電信號，該光電信號即為故障電弧探測信號。優選地，所述第一復眼透鏡及所述第二復眼透鏡采用多球面鏡半球聚焦技術，對小空間近距的電弧光及散射日光實現廣角采集。優選地，所述信號拓撲處理模塊包括第一信號放大電路及第二信號放大電路，由第一信號放大電路及第二信號放大電路分別將所述第一光敏管組及所述第二光敏管組輸出的光電微信號進行精密放大，第一信號放大電路及第二信號放大電路分別連接第一基礎信號矯正電路及第二基礎信號矯正電路，由第一基礎信號矯正電路及第二基礎信號矯正電路分別對輸入的信號進行針對白電平的基礎矯正，第一基礎信號矯正電路及第二基礎信號矯正電路連接差動放大電路，由差動放大電路將放大及矯正后的散射日光及電弧光的光電信號與散射日光的光電信號相抵，從而輸出所述放大后的電弧光的光電信號，該光電信號即為故障電弧探測信號。優選地，所述信號拓撲處理模塊還包括濾波匹配模塊，濾波匹配模塊的輸入端連接所述差動放大電路的輸出端，其輸出端連接電弧監控主單元，由其對輸入的信號進行平衡濾波以去除雜波，同時與輸出相匹配。本技術運用電弧光探測技術為解決光伏匯流高壓直流放電電弧探測的手段，本技術探測到故障電弧后，通過主控單元判斷處理，認定是故障電弧發生時，即控制高壓直流斷路器分閘、切斷電源，實現滅弧。本技術的電弧光探測技術具備如下特點I、本技術的電弧光探測器前端配置了陣列式復眼透鏡，大幅度提高了波前探測的靈敏度，同時復眼透鏡的應用擴大了電弧光的探測視角，減小了在窄小的匯流箱探測空間死角，能更有效準確地探測到箱內設備不同部位故障電弧發生點。2、本技術應用差動技術電弧光探測器結構的設計，消除了常見散照日光對故障電弧光的疊加的干擾，使故障電弧探測更加敏感和正確，以消除故障電弧的誤報。3、控單元設計拓撲軟硬件技術是根據在發生燃弧的瞬間，弧光、短路電流、色溫都有明顯的躍變的特點，以這3個電弧表征信息為判據，設定合適的幅值閾值，建立預警系統。另再參照如門禁等多元信息進行控制作業。以提高故障電弧探測的準確性，防止誤報、漏報。綜上所示，本技術的優點是能實現在光伏匯流箱狹小空間的高壓直流運行環境下的準確的探測故障電弧，及時介入控制，切斷電源，熄滅電弧，消除事故。附圖說明圖I為實施例中的一種光伏匯流專用故障電弧探測滅弧裝置的示意圖；圖2為一種光伏匯流專用故障電弧探測滅弧裝置的應用示意圖；圖3為信號拓撲處理模塊的框圖。具體實施方式為使本技術更明顯易懂，茲以優選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。如圖I所示，本實施例公開了一種光伏匯流專用故障電弧探測滅弧裝置，包第一復眼透鏡I及第二復眼透鏡2。其中，第一復眼透鏡I具備通道光譜透光特性，即散射日光可通過該透鏡，但是對電弧光譜具有較大衰減特性；第二復眼透鏡2具備廣譜透光特性，即散射日光及電弧光皆可通過該透鏡。第一復眼透鏡I及第二復眼透鏡2運用仿生蠅眼技術，采用多球面鏡半球聚焦的方法將小空間近距的電弧光實現廣角采集。第一復眼透鏡I及第二復眼透鏡2分別罩在第一光敏管組3及第二光敏管組4上，由于第一復眼透鏡I及第二復眼透鏡2的透光特性的不同，第一光敏管組3僅輸出散射日光的光電信號，第二光敏管組4則輸出散射日光及電弧光的光電信號。第一光敏管組3及第二光敏管組4的輸出端連接信號拓撲處理模塊，由信號拓撲處理模塊輸出放大后的電弧光的光電信號，該光電信號即為故障電弧探測信號。如圖3所不，信號拓撲處理模塊包括第一信號放大電路及第二信號放大電路，由第一信號放大電路及第二信號放大電路分別將所述第一光敏管組3及所述第二光敏管組4輸出的光電微信號進行精密放大，第一信號放大電路及第二信號放大電路分別連接第一基礎信號矯正電路及第二基礎信號矯正電路，由第一基礎信號矯正電路及第二基礎信號矯正電路分別本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光伏匯流專用故障電弧探測滅弧裝置，其特征在于：包括對電弧光譜具有較大衰減特性的第一復眼透鏡(1)及具備廣譜透光特性的第二復眼透鏡(2)，由第一復眼透鏡(1)及第二復眼透鏡(2)分別將第一光敏管組(3)及第二光敏管組(4)罩住，第一光敏管組(3)僅輸出散射日光的光電信號，第二光敏管組(4)則輸出散射日光及電弧光的光電信號，第一光敏管組(3)及第二光敏管組(4)的輸出端連接信號拓撲處理模塊，由信號拓撲處理模塊輸出放大后的電弧光的光電信號，該光電信號即為故障電弧探測信號。

【技術特征摘要】
1.一種光伏匯流專用故障電弧探測滅弧裝置，其特征在于包括對電弧光譜具有較大衰減特性的第一復眼透鏡(I)及具備廣譜透光特性的第二復眼透鏡(2)，由第一復眼透鏡(I)及第ニ復眼透鏡(2)分別將第一光敏管組(3)及第ニ光敏管組(4)罩住，第一光敏管組(3)僅輸出散射日光的光電信號，第二光敏管組(4)則輸出散射日光及電弧光的光電信號，第一光敏管組(3)及第ニ光敏管組(4)的輸出端連接信號拓撲處理模塊，由信號拓撲處理模塊輸出放大后的電弧光的光電信號，該光電信號即為故障電弧探測信號。2.如權利要求I所述的ー種光伏匯流專用故障電弧探測滅弧裝置，其特征在于所述第一復眼透鏡(I)及所述第二復眼透鏡(2)采用多球面鏡半球聚焦技術，對小空間近距的電弧光及散射日光實現廣角采集。3.如權利要求I所述的ー種光伏匯流專用故障電弧探測滅弧裝置，其特征在于所述 信號拓撲處理模塊包括第一信號放大...

【專利技術屬性】
技術研發人員：毛協國，劉余平，伍先德，趙學軍，李正元，陳偉，
申請(專利權)人：上海臻和防雷電氣技術有限責任公司，
類型：實用新型
國別省市：