一种短路故障识别方法与流程

    专利查询2025-03-19  17


    本发明涉及安全电路,具体涉及一种对b短路故障识别方法。


    背景技术:

    1、随着科技的进步以及能源技术的不断发展,太阳能发电由于其可再生、清洁的优势逐渐得到了广泛应用。其中,太阳能光伏发电系统作为一种太阳能发电方式,能够利用太阳电池半导体材料(光伏组件)的光伏效应,将太阳光辐射能直接转换为直流电的电能。由于光伏组件输出直流电而市电电网为交流电,因此需要在光伏和市电电网之间设置逆变器,将光伏组件产生的直流电 (direct current,dc)转换为市电频率交流电(alternating current,ac)。在逆变器运行过程中,由于电力电子器件在高速开关动作,可能会发生失效情况,造成逆变器短路等故障。而一旦发生短路,短路处的电流会快速上升,若逆变器不能快速识别该故障并做出保护动作,将造成逆变器器件损坏,严重时会酿成火灾等事故,因此也就需要对短路故障进行识别才能够避免危险的发生。现有的短路故障识别方案大多是基于电流幅值检测实现的,也就是说判断电流大于某个阈值后,逆变器认为发生了短路故障从而进行保护动作,但这一方式存在的问题在于,由于发生短路时,电流上升速度很快,而判断短路故障及动作需要一定时间,当保护动作生效时,电流已经上升到一个较大的值,此时保护效果较差。

    2、因此需要调整短路故障的识别方式,提高系统工作安全性,是本申请所针对解决的技术问题。


    技术实现思路

    1、本发明的一个主要目的在于克服上述的至少一种缺陷,是要提供一种短路故障识别方法,其能够在短路发生的早期完成识别,起到了前期预测告警的作用,提高了系统的工作安全性。

    2、为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:

    3、本发明提供了一种短路故障识别方法,其中,通过电流采样单元对待检测回路进行采样后输出采样电压至斜率检测单元,所述斜率检测单元根据所述采样电流生成电流斜率检测值,故障识别单元接收所述电流斜率检测值并判断是否存在故障,如果存在故障则所述故障识别单元送出故障识别信号,确定是否存在短路故障。

    4、根据本发明的其中一个实施方式,所述电流采样单元包括电流采样器件和差分放大电路,所述电流采样器件用于对所述待检测回路进行电流采样并输出采样电流,所述采样电流作为所述差分放大电路的输入,所述差分放大电路的输出为所述采样电压。

    5、根据本发明的其中一个实施方式,所述电流采样器件为采样电阻或者霍尔感应器。

    6、根据本发明的其中一个实施方式,所述斜率检测单元为微分运算电路,所述采样电压作为所述微分运算电路的输入,所述电流斜率检测值为所述微分运算电路的输出。

    7、根据本发明的其中一个实施方式,所述电流斜率检测值v3跟随所述采样电压v2的变化,v3=-r7*c1*(dv2/dt),其中,c1为所述微分运算单元中反向输入端所连接的电容的容值,r7为所述微分运算单元中反向输入端与输出端之间跨接的电阻的阻值。

    8、根据本发明的其中一个实施方式,所述故障识别单元包括第一比较器u3、第二比较器u4,所述电流斜率检测值v3分为两路,一路接入所述第一比较器u3的反向输入端,另一路接入所述第二比较器u4的正向输入端,所述第一比较器u3的正向输入端接入第一基准电压,所述第二比较器u4的反向输入端接入第二基准电压,所述第一比较器u3与所述第二比较器u4的输出端相连后输出所述故障识别信号;

    9、用于将所述电流斜率检测值与所述第一基准电压、第二基准电压进行比较,当所述电流斜率检测值大于所述第一基准电压或者所述电流斜率检测值小于所述第二基准电压时,所输出的所述故障识别信号为低电平、存在短路故障,否则无短路故障。

    10、根据本发明的其中一个实施方式,所述第一比较器的正向输入端与输出端之间连接回路上串联有一电阻和一二极管,且所述二极管的正极与所述第一比较器的正向输入端相连,用于产生滞回电压。

    11、根据本发明的其中一个实施方式,所述第二比较器的正向输入端与输出端之间连接回路上串联有一电阻和一二极管,且所述二极管的正极与所述第一比较器的输出端相连,用于产生滞回电压。

    12、根据本发明的其中一个实施方式,还包括mcu处理器,所述故障识别信号为电平信号,所述mcu处理器接收所述故障识别信号,根据所述故障识别信号的高低电平的变化判断短路故障的发生与否,且在短路故障发生时所述mcu处理器下发指令进行保护或控制。

    13、与现有技术相比较,本发明专利申请的短路故障识别方法的优点及有益效果在于:

    14、本申请的短路故障识别方法,采集待检测回路中的电流并形成采样电压,再根据采样电压实时转化为电流斜率检测值,所述电流斜率检测值反映待检测回路中的电流的实时变化,根据电流斜率检测值的上升斜率的变化可以判别待检测回路是否有短路故障发生的趋势,实现提前判断,提升短路保护的效果,提升电路及设备的工作安全性和可靠性。



    技术特征:

    1.一种短路故障识别方法,其特征在于,通过电流采样单元对待检测回路进行采样后输出采样电压至斜率检测单元,所述斜率检测单元根据所述采样电流生成电流斜率检测值,故障识别单元接收所述电流斜率检测值并判断是否存在故障,如果存在故障则所述故障识别单元送出故障识别信号,确定是否存在短路故障。

    2.根据权利要求1所述的短路故障识别方法,其特征在于,所述电流采样单元包括电流采样器件和差分放大电路,所述电流采样器件用于对所述待检测回路进行电流采样并输出采样电流,所述采样电流作为所述差分放大电路的输入,所述差分放大电路的输出为所述采样电压。

    3.根据权利要求2所述的短路故障识别方法,其特征在于,所述电流采样器件为采样电阻或者霍尔感应器。

    4.根据权利要求1所述的短路故障识别方法,其特征在于,所述斜率检测单元为微分运算电路,所述采样电压作为所述微分运算电路的输入,所述电流斜率检测值为所述微分运算电路的输出。

    5.根据权利要求4所述的短路故障识别方法,其特征在于,所述电流斜率检测值v3跟随所述采样电压v2的变化,v3=-r7*c1*(dv2/dt),其中,c1为所述微分运算单元中反向输入端所连接的电容的容值,r7为所述微分运算单元中反向输入端与输出端之间跨接的电阻的阻值。

    6.根据权利要求1所述的短路故障识别方法,其特征在于,所述故障识别单元包括第一比较器u3、第二比较器u4,所述电流斜率检测值v3分为两路,一路接入所述第一比较器u3的反向输入端,另一路接入所述第二比较器u4的正向输入端,所述第一比较器u3的正向输入端接入第一基准电压,所述第二比较器u4的反向输入端接入第二基准电压,所述第一比较器u3与所述第二比较器u4的输出端相连后输出所述故障识别信号;

    7.根据权利要求6所述的短路故障识别方法,其特征在于,所述第一比较器的正向输入端与输出端之间连接回路上串联有一电阻和一二极管,且所述二极管的正极与所述第一比较器的正向输入端相连,用于产生滞回电压。

    8.根据权利要求6所述的短路故障识别方法,其特征在于,所述第二比较器的正向输入端与输出端之间连接回路上串联有一电阻和一二极管,且所述二极管的正极与所述第一比较器的输出端相连,用于产生滞回电压。

    9.根据权利要求1至8中任一项所述的短路故障识别方法,其特征在于,还包括mcu处理器,所述故障识别信号为电平信号,所述mcu处理器接收所述故障识别信号,根据所述故障识别信号的高低电平的变化判断短路故障的发生与否,且在短路故障发生时所述mcu处理器下发指令进行保护或控制。


    技术总结
    本发明涉及一种短路故障识别方法,通过电流采样单元对待检测回路进行采样后输出采样电压至斜率检测单元,所述斜率检测单元根据所述采样电流生成电流斜率检测值,故障识别单元接收所述电流斜率检测值并判断是否存在故障,如果存在故障则所述故障识别单元送出故障识别信号,确定是否存在短路故障。本申请根据电流斜率检测值的上升斜率的变化可以判别待检测回路是否有短路故障发生的趋势,实现提前判断,提升短路保护的效果,提升电路及设备的工作安全性和可靠性。

    技术研发人员:黄利明,蒋利影
    受保护的技术使用者:上海思格源智能科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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