CN109842368B - 一种具有浪涌保护功能的智能检测单元和汇流箱 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有浪涌保护功能的智能检测单元和汇流箱,智能检测单元包括:电流检测单元、依次设置在电流检测单元与单片机之间的高通滤波电路、整流滤波电路和比较锁定电路,单片机、按键显示单元和网络通讯单元,其中,所述按键显示单元和网络通讯单元与所述单片机连接,所述高通滤波电路的输入端与电流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单片机连接;其特征在于:所述电流检测单元采用电流传感器,所述光伏组串的正极端和负极端分别连接有浪涌保护器。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域,具体涉及一种具有浪涌保护功能的智能检测单元和汇流箱。
背景技术
现有技术中,CN105067945A公开了一种具有直流拉弧检测功能的智能检测单元和汇流箱,该文献中,光伏组串的正极端和负极端分别连接有保险熔断器,所述保险熔断器用于对光伏组串进行过流保护,避免电流过大烧坏器件。
然而,保险熔断器熔断后,需要重新更换新的保险熔断器。由于光伏发电受到天气、发电装置所处纬度、季节等诸多因素影响,光伏发电的电流波动较大,频繁更换保险熔断器的人力成本太高。
另外,由于纬度和季节不同,光伏发电的电流大小也会有所不同,比如,低纬度的地方相对于高纬度的地方光照更为强烈,电流较大,夏季比冬季的光照更为强烈,电流较大,这就需要根据不同的情况安装不同规格的保险熔断器。
发明内容
本发明旨在提供一种具有浪涌保护功能的智能检测单元和汇流箱。
首先,本发明提供一种具有浪涌保护功能的智能检测单元,包括:电流检测单元、依次设置在电流检测单元与单片机之间的高通滤波电路、整流滤波电路和比较锁定电路,单片机、按键显示单元和网络通讯单元,其中,所述按键显示单元和网络通讯单元与所述单片机连接,所述高通滤波电路的输入端与电流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单片机连接;其特征在于:所述电流检测单元采用电流传感器,所述光伏组串的正极端和负极端分别连接有浪涌保护器。
优选的,所述浪涌保护器包括:壳体,壳体外部的上端连接出线,壳体外部的下端连接进线,电流由进线流入浪涌保护器,由出线流出浪涌保护器;
壳体内具有杠杆、拉簧、第一导杆、第二导杆、限位块、感应线圈、衔铁、调节螺母、支撑板、第一导电块、第二导电块;
第一导杆的下端和第二导杆的下端都垂直安装在壳体内表面,第一导杆长度大于第二导杆,第一导杆上端与壳体内表面固定连接,第一导杆中部具有一个限位块,第二导杆上端具有一个限位块,杠杆可转动地安装在第一导杆上,杠杆左端连接有拉簧,右端固定连接有第一导电块,第一导电块的上方的壳体上设置有第二导电块,支撑板一端通过两个调节螺母可移动地安装在第一导杆上,支撑板另一端通过两个调节螺母可移动地安装在第二导杆上,支撑板上表面固定连接有感应线圈,杠杆下表面设置有与感应线圈相对应的衔铁。
本发明还提供一种汇流箱,包括:光伏组串、智能检测单元和断路器,所述光伏组串的正极接入所述断路器的输入正极端,所述光伏组串的负极接入所述断路器的输入负极端,所述智能检测单元设置于光伏组串的正极与断路器之间,且所述智能检测单元的电流检测单元连接至所述断路器的输出端;其特征在于,所述电流检测单元采用电流传感器,所述光伏组串的正极端和负极端分别连接有浪涌保护器。
优选的,所述浪涌保护器包括:壳体,壳体外部的上端连接出线,壳体外部的下端连接进线,电流由进线流入浪涌保护器,由出线流出浪涌保护器;
壳体内具有杠杆、拉簧、第一导杆、第二导杆、限位块、感应线圈、衔铁、调节螺母、支撑板、第一导电块、第二导电块;
第一导杆的下端和第二导杆的下端都垂直安装在壳体内表面,第一导杆长度大于第二导杆,第一导杆上端与壳体内表面固定连接,第一导杆中部具有一个限位块,第二导杆上端具有一个限位块,杠杆可转动地安装在第一导杆上,杠杆左端连接有拉簧,右端固定连接有第一导电块,第一导电块的上方的壳体上设置有第二导电块,支撑板一端通过两个调节螺母可移动地安装在第一导杆上,支撑板另一端通过两个调节螺母可移动地安装在第二导杆上,支撑板上表面固定连接有感应线圈,杠杆下表面设置有与感应线圈相对应的衔铁。
本发明的有益效果如下:由于低纬度地区以及夏季由于光照强烈,太阳能板发电的电流较大,此时仅仅需旋拧调节螺母,下降支撑板的高度。高纬度地区以及冬季由于光照较弱,太阳能板发电的电流较小,此时需仅仅旋拧调节螺母,升高支撑板的高度。另外,限位块的作用在于防止调节螺母位置升太高,这样可以保持感应线圈和衔铁的安全距离。
附图说明
图1-本发明的一种具有浪涌保护功能的智能检测单元和汇流箱的原理图;
图2-本发明的浪涌保护装置处于通路状态时的内部结构示意图;
图3-本发明的浪涌保护装置处于断路状态时的内部结构示意图;
图4-本发明中智能检测单元的结构示意图;
图5-本发明中高通滤波电路的电路示意图;
图6-本发明中整流滤波电路的电路示意图;
图7-本发明中比较锁定电路的电路示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中,附图仅用于示例性说明,表示的仅是示意图,而非实物图,不能理解为对本专利的限制;为了更好地说明本发明的实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;对本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件;在本发明的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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发明和简化描述,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,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明的汇流箱包括:光伏组串,智能检测单元20和断路器30。
其中,所述光伏组串的正极接入所述断路器30的输入正极端,所述光伏组串的负极接入所述断路器30的输入负极端,所述智能检测单元20设置于光伏组串的正极与断路器30之间,且所述智能检测单元20的电流检测单元201连接至所述断路器30的输出端。
所述电流检测单元201采用电流传感器,所述光伏组串的正极端和负极端分别连接有浪涌保护器10,所述浪涌保护器10用于对光伏组串进行过流保护,避免电流过大烧坏器件。
所述浪涌保护器10包括:壳体101,壳体101外部的上端连接出线a,壳体101外部的下端连接进线b,电流由进线b流入浪涌保护器10,由出线a流出浪涌保护器10;
壳体101内具有杠杆102、拉簧103、第一导杆104、第二导杆105、限位块106、感应线圈107、衔铁108、调节螺母109、支撑板1010、第一导电块1011、第二导电块1012;
第一导杆104的下端和第二导杆105的下端都垂直安装在壳体101内表面,第一导杆104长度大于第二导杆105,第一导杆104上端与壳体101内表面固定连接,第一导杆104中部具有一个限位块106,第二导杆105上端具有一个限位块106,杠杆102可转动地安装在第一导杆104上,杠杆102左端连接有拉簧103,右端固定连接有第一导电块1011,第一导电块1011的上方的壳体101上设置有第二导电块1012,支撑板1010一端通过两个调节螺母109可移动地安装在第一导杆104上,支撑板1010另一端通过两个调节螺母109可移动地安装在第二导杆105上,支撑板1010上表面固定连接有感应线圈107,杠杆102下表面设置有与感应线圈107相对应的衔铁108。
浪涌保护器10工作原理如下:
电流从进线b流入浪涌保护器10,经过感应线圈107,流至第一导电块1011,再途径第二导电块1012,从出线a流出,当出现浪涌时(瞬时大电流),感应线圈107产生的磁场将衔铁108向下吸引,第一导电块1011与第二导电块1012脱离,使得电路断开。随后,由于拉簧103的拉力作用,使得杠杆102转动,第一导电块1011和第二导电块1012恢复接触,电路接通。
由于季节和纬度不同,低纬度地区以及夏季由于光照强烈,太阳能板发电的电流较大,需要将感应线圈107和衔铁108的距离适当加大,防止未出现浪涌时误将衔铁108向下吸引,此时需旋拧调节螺母109,下降支撑板1010的高度。
高纬度地区以及冬季由于光照较弱,太阳能板发电的电流较小,需要将感应线圈107和衔铁108的距离适当减小,防止出现浪涌时也不能将衔铁108向下吸引,此时需旋拧调节螺母109,升高支撑板1010的高度。然而,如果支撑板1010升的太高,会使得感应线圈107和衔铁108的距离过小甚至导致感应线圈107顶住衔铁108,使得浪涌保护器10无法正常工作,限位块106的作用在于防止调节螺母109位置升太高,这样可以保持感应线圈107和衔铁108的安全距离。
所述汇流箱还包括防雷器40和自供电电源50,所述防雷器40连接所述光伏组串的正极、负极并接地;所述自供电电源50分别与所述光伏组串以及智能检测单元20连接,防雷器40用于对汇流箱进行防雷保护,避免雷电对汇流箱造成损坏。
本发明中增设了智能检测单元20,用于分别检测光伏组串上的电流信号和断路器输出端301的电流信号,判断汇流箱中是否有直流拉弧信号产生,并将检测结果显示出来。
具体地,所述智能检测单元20包括:依次连接的电流检测单元201、高通滤波电路202、整流滤波电路203、比较锁定电路204和单片机205;进一步的,还包括按键显示单元206和网络通讯单元207,所述按键显示单元206和网络通讯单元207与所述单片机205连接。
具体地,所述电流检测单元201设置有多组,分别于光伏组串以及断路器输出端301对应,即分别检测光伏组串以及断路器输出端301的电流信号,以确保汇流箱内的所有电路中的电流均被检测到。所述高通滤波电路202的输入端与电流检测单元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的输出端与所述单片机205连接。进一步的,所述比较锁定电路204的另一输入端接固定电源Vc。
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用于接收电流传感器中的电压信号,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。本发明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。
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。
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输出高电平至单片机205,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输出低电平至单片机205(即无信号传递至单片机205)。
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。
所述智能检测单元20还包括开关量输入单元,用于采集所述断路器30的状态以及所述防雷器40的状态。
所述智能检测单元20的工作过程为:
电流检测单元201实时检测光伏组串以及继电器输出端301上的电流。电流检测单元201将检测到的电流拉弧信号转换为电压拉弧信号,没有拉弧时电流比较平缓,电流检测单元201输出的电压拉弧信号比较稳定,当发生拉弧时产生高频电流,电流检测单元201相应输出高频的电压拉弧信号。
高通滤波电路203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,单片机205根据接收到的高频信号控制按键显示单元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,多数单片机205可以直接与断路器30的开关连接,待接收到拉弧信号后,自动调节断路器30上的对应开关,实现对汇流箱内直流拉弧的自动检测和处理。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。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。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种汇流箱,包括:光伏组串、智能检测单元和断路器,所述光伏组串的正极接入所述断路器的输入正极端,所述光伏组串的负极接入所述断路器的输入负极端,所述智能检测单元设置于光伏组串的正极与断路器之间,且所述智能检测单元的电流检测单元连接至所述断路器的输出端;其特征在于,所述电流检测单元采用电流传感器,所述光伏组串的正极端和负极端分别连接有浪涌保护器;
所述浪涌保护器包括:壳体,壳体外部的上端连接出线,壳体外部的下端连接进线;
壳体内具有杠杆、拉簧、第一导杆、第二导杆、限位块、感应线圈、衔铁、 调节螺母、支撑板、第一导电块、第二导电块;
电流从进线流入浪涌保护器,经过感应线圈,流至第一导电块,再途经第二导电块,从出线流出;
第一导杆的下端和第二导杆的下端都垂直安装在壳体内表面,第一导杆长度大于第二导杆,第一导杆上端与壳体内表面固定连接,第一导杆中部具有一个限位块,第二导杆上端具有一个限位块,杠杆可转动地安装在第一导杆上,杠杆左端连接有拉簧,右端固定连接有第一导电块,第一导电块的上方的壳体上设置有第二导电块,支撑板一端通过两个调节螺母可移动地安装在第一导杆上,支撑板另一端通过两个调节螺母可移动地安装在第二导杆上,支撑板上表面固定连接有感应线圈,杠杆下表面设置有与感应线圈相对应的衔铁。
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