【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电力系统监测的领域，尤其是涉及一种光伏系统的电弧监测电路。
技术介绍
1、火灾是造成光伏电站经济效益损失最大的事故之一。火灾发生的事故因素有很多，对于发生在光伏电站的火灾而言，直流拉弧是光伏电站火灾的主要原因之一
2、拉弧是一种电弧放电，是电流通过非导电介质（如空气）时产生的可见的火花。直流拉弧是在直流电路中发生的一种现象，通常由于电流突然中断或电路中存在故障导致。在光伏电站中，直流拉弧通常是由于光伏组件的接头接点松脱、接触不良、电线受潮、绝缘破裂等原因引起的。当电流在这些故障点中断时，可能会产生直流拉弧。直流拉弧会产生极高的温度，通常在3000-7000℃之间，这可能导致接触部分的器件过热，轻则熔断保险和线缆，重则引发火灾，损坏组件和设备。
3、由于光伏系统发生火灾后不能直接用水扑灭（水是导电体，且当水接触到带电的电气设备或电路时，可能导致电击风险，并且水和电流结合可能引发更严重的火灾或其他安全事故，）因此预警和预防光伏系统出现直流拉弧十分重要。
4、但是，直流拉弧的监测相对于其他类型的电弧，例如交流电弧，会面临一些挑战。直流拉弧相比于交流电弧，其电流和电压没有周期性变化。在交流电弧中，电流和电压会周期性地穿过零点，产生明显的振荡。而在直流拉弧中，这种周期性变化较少，监测系统难以准确捕捉直流拉弧引起的微小变化，使得监测系统更难以识别和区分正常直流电流与潜在的拉弧电流。
技术实现思路
1、为了提高直流拉弧监测的灵敏度和可靠性，本申请提供
2、本申请提供的一种光伏系统的电弧监测电路，采用如下的技术方案：
3、一种光伏系统的电弧监测电路，包括信号采集单元和信号处理单元，所述信号采集单元用于依次获取所述光伏系统的多个感应线圈的电信号，并将所述电信号发送给所述信号处理单元，所述信号处理单元用于提高所述电信号的质量；
4、所述信号采集单元的输入端用于与所述光伏系统的多个感应线圈连接，所述信号采集单元的输出端与所述信号处理单元连接；
5、所述信号处理单元包括第一放大单元、滤波单元以及第二放大单元，所述第一放大单元的输入端用于与所述信号处理单元的输入端连接，所述第一放大单元的输出端与所述滤波单元的输入端连接，所述滤波单元的输出端与所述第二放大单元的输入端连接，所述第二放大单元的输出端与所述信号处理单元的输出端连接；
6、所述第一放大单元用于对所述电信号进行基础放大处理，所述滤波单元用于对经过基础放大处理的所述电信号进行滤波处理，所述第二放大单元用于对经过滤波处理的电信号进行进一步放大处理。
7、通过采用上述技术方案，在信号采集过程中，电信号可能混杂有噪音。通过在信号采集后进行基础放大处理，可以提高信号的幅度。且，在直流拉弧的监测中，微小的信号变化可能是关键的指标，因此放大可以使系统更容易捕捉到这些变化。
8、对放大后的电信号进行滤波处理可以有效降低信号中的噪音，使得系统更专注于检测和识别真正的电信号。且，直流拉弧信号包含特定频率的成分，与其他噪音或干扰位于不同的频率范围。通过使用滤波单元，可以选择性地突出或抑制特定频率范围的信号，以提高后续对直流拉弧信号的区分能力。
9、综合而言，滤波对于提高监测直流拉弧的可靠性起到了关键作用，通过降噪和优化信号特征，使得监测系统更具鲁棒性和准确性。
10、在滤波后对电信号进行进一步放大处理，能够增强信号的强度，以避免信号经过在滤波处理后出现信号幅度降低的现象，影响后续处理和分析。
11、通过这种结构化的信号处理方式，后续处理和分析电信号能够准确捕捉到直流拉弧引起的微小变化，提高监测电路对正常直流电流和潜在的拉弧电流的区分能力，提高直流拉弧监测的灵敏度和可靠性。
12、示例性地，所述信号采集单元包括多路复用器，所述多路复用器包括信号输出端和多个信号采集端，多个所述信号采集端用于与所述光伏系统的感应线圈一一对应连接，所述信号输出端形成所述信号采集单元的输出端。
13、通过采用上述技术方案，多路复用器通过将多个感应线圈的信号依次从同一个信号输出端输出，简化了整个信号采集单元的结构，减少了连接线路的复杂性，减小了信号传输的失真和损耗。
14、示例性地，所述滤波单元包括高通滤波模块和低通滤波模块，所述高通滤波模块的输入端形成所述滤波单元的输入端，所述高通滤波模块的输出端与所述低通滤波模块的输入端连接，所述低通滤波模块的输出端形成所述滤波单元的输出端。
15、通过采用上述技术方案，高通滤波模块可以用于去除直流分量，通过去除直流成分，后续信号分析单元能够更容易检测到微小的直流拉弧的微小变化，提高了监测电路对直流拉弧信号的敏感度。低通滤波模块有助于平滑信号，去除高频噪音和尖锐的变化，能够使得输出的店信号更平稳。这可以提高后续信号分析单元对于变化缓慢的直流拉弧信号的捕捉能力。
16、总体而言，结合高通滤波模块和低通滤波模块的设计有助于提高监测直流拉弧的可靠性，确保后续信号分析单元更精准地捕捉到关键的信号特征。
17、示例性地，所述高通滤波模块包括第一高通滤波器和第二高通滤波器，所述第一高通滤波器的输入端形成所述高通滤波模块的输入端，所述第一高通滤波器的输出端与所述第二高通滤波器的输入端连接，所述第二高通滤波器的输出端形成所述高通滤波模块的输出端，所述第一高通滤波器的截止频率小于所述第二高通滤波器的截止频率。
18、通过采用上述技术方案，通过引入两个截止频率不同的高通滤波器，实现了对输入信号的频率分层处理，以使得高通滤波模块可以更精细地控制要通过的频率范围，确保对于直流拉弧信号的检测灵敏度，提高对直流拉弧信号的监测效果，增强系统的可靠性。
19、示例性地，所述低通滤波模块包括第一低通滤波器和第二低通滤波器，所述第一低通滤波器的输入端形成所述低通滤波模块的输入端，所述第一低通滤波器的输出端与所述第二低通滤波器的输入端连接，所述第二低通滤波器的输出端形成所述低通滤波模块的输出端，所述第一低通滤波器的截止频率大于所述第二低通滤波器的截止频率。
20、通过采用上述技术方案，类似于高通滤波模块，低通滤波模块的设计也采用了频率分层的方式。如此，可以更精细地控制要通过的频率范围，确保输出信号更加平滑。
21、示例性地，所述第一高通滤波器和所述第二高通滤波器均包括第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻以及第一运算放大器，所述第一电容、所述第二电容、所述第一电阻、所述第二电阻均包括第一连接端和第二连接端，所述第一电容的第一连接端形成上述高通滤波器的输入端，所述第一电容的第二连接端与所述第二电容的第一连接端连接，所述第二电容的第二连接端与所述第一运算放大器的同相输入端连接，所述第二电阻的第一连接端连于所述第二电容的第二连接端与所述第一运算放大器的同相输入端之间，所述第二电阻的第二连接端与基准电压连接，所述第一电阻的第一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光伏系统的电弧监测电路，其特征在于，包括信号采集单元(1)和信号处理单元(2)，所述信号采集单元(1)用于依次获取所述光伏系统的多个感应线圈的电信号，并将所述电信号发送给所述信号处理单元(2)，所述信号处理单元(2)用于提高所述电信号的质量；
2.根据权利要求1所述的光伏系统的电弧监测电路，其特征在于，所述信号采集单元(1)包括多路复用器，所述多路复用器包括信号输出端和多个信号采集端，多个所述信号采集端用于与所述光伏系统的感应线圈一一对应连接，所述信号输出端形成所述信号采集单元(1)的输出端。
3.根据权利要求1所述的光伏系统的电弧监测电路，其特征在于，所述滤波单元(22)包括高通滤波模块(221)和低通滤波模块(222)，所述高通滤波模块(221)的输入端形成所述滤波单元(22)的输入端，所述高通滤波模块(221)的输出端与所述低通滤波模块(222)的输入端连接，所述低通滤波模块(222)的输出端形成所述滤波单元(22)的输出端。
4.根据权利要求3所述的光伏系统的电弧监测电路，其特征在于,所述高通滤波模块(221)包括第一高通滤波器
5.根据权利要求3所述的光伏系统的电弧监测电路，其特征在于，所述低通滤波模块(222)包括第一低通滤波器(2221)和第二低通滤波器(2222)，所述第一低通滤波器(2221)的输入端形成所述低通滤波模块(222)的输入端，所述第一低通滤波器(2221)的输出端与所述第二低通滤波器(2222)的输入端连接，所述第二低通滤波器(2222)的输出端形成所述低通滤波模块(222)的输出端，所述第一低通滤波器(2221)的截止频率大于所述第二低通滤波器(2222)的截止频率。
6.根据权利要求4所述的光伏系统的电弧监测电路，其特征在于，所述第一高通滤波器(2211)和所述第二高通滤波器(2212)均包括第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻以及第一运算放大器，所述第一电容、所述第二电容、所述第一电阻、所述第二电阻均包括第一连接端和第二连接端，所述第一电容的第一连接端形成上述高通滤波器的输入端，所述第一电容的第二连接端与所述第二电容的第一连接端连接，所述第二电容的第二连接端与所述第一运算放大器的同相输入端连接，所述第二电阻的第一连接端连于所述第二电容的第二连接端与所述第一运算放大器的同相输入端之间，所述第二电阻的第二连接端与基准电压连接，所述第一电阻的第一连接端连于所述第一电容的第二连接端与所述第二电容的第一连接端之间，所述第一电阻的第二连接端与所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第一运算放大器的输出端形成上述高通滤波器的输出端；
7.根据权利要求5所述的光伏系统的电弧监测电路，其特征在于，所述第一低通滤波器(2221)和所述第二低通滤波器(2222)均包括第三电容、第四电容、第三电阻、第四电阻以及第二运算放大器，所述第三电容、所述第四电容、所述第三电阻、所述第四电阻均包括第一连接端和第二连接端；
8.根据权利要求1所述的光伏系统的电弧监测电路，其特征在于，所述第一放大单元(21)包括第三运算放大器U6A、第一放大电阻R24、第二放大电阻R19，所述第一放大电阻R24的一端与基准电压连接，另一端与所述第三运算放大器U6A的反相输入端连接，所述第二放大电阻R19的一端与所述第三运算放大器U6A的反相输入端连接，另一端与所述第三运算放大器U6A的输出端连接，所述第三运算放大器U6A的同相输入端形成所述第一放大单元(21)的输入端，所述第三运算放大器U6A的输出端形成所述第一放大单元(21)的输出端。
9.根据权利要求1所述的光伏系统的电弧监测电路，其特征在于，所述第二放大单元(23)包括第四运算放大器U4B、第三放大电阻R22、第四放大电阻R18、第一放大电容C35和第二放大电容C30，所述第一放大电容C35的一端形成所述第二放大单元(23)的输入端，另一端与所述第三放大电阻R22连接，所述第三放大电阻R22与所述第四运算放大器U4B的反相输入端连接，所述第四放大电阻R18一端连于所述第三放大电阻R22与所述第四运算放大器U4B的反相输入端之间，另一端与所述第四运算放大器...
【技术特征摘要】
1.一种光伏系统的电弧监测电路，其特征在于，包括信号采集单元(1)和信号处理单元(2)，所述信号采集单元(1)用于依次获取所述光伏系统的多个感应线圈的电信号，并将所述电信号发送给所述信号处理单元(2)，所述信号处理单元(2)用于提高所述电信号的质量；
2.根据权利要求1所述的光伏系统的电弧监测电路，其特征在于，所述信号采集单元(1)包括多路复用器，所述多路复用器包括信号输出端和多个信号采集端，多个所述信号采集端用于与所述光伏系统的感应线圈一一对应连接，所述信号输出端形成所述信号采集单元(1)的输出端。
3.根据权利要求1所述的光伏系统的电弧监测电路，其特征在于，所述滤波单元(22)包括高通滤波模块(221)和低通滤波模块(222)，所述高通滤波模块(221)的输入端形成所述滤波单元(22)的输入端，所述高通滤波模块(221)的输出端与所述低通滤波模块(222)的输入端连接，所述低通滤波模块(222)的输出端形成所述滤波单元(22)的输出端。
4.根据权利要求3所述的光伏系统的电弧监测电路，其特征在于,所述高通滤波模块(221)包括第一高通滤波器(2211)和第二高通滤波器(2212)，所述第一高通滤波器(2211)的输入端形成所述高通滤波模块(221)的输入端，所述第一高通滤波器(2211)的输出端与所述第二高通滤波器(2212)的输入端连接，所述第二高通滤波器(2212)的输出端形成所述高通滤波模块(221)的输出端，所述第一高通滤波器(2211)的截止频率小于所述第二高通滤波器(2212)的截止频率。
5.根据权利要求3所述的光伏系统的电弧监测电路，其特征在于，所述低通滤波模块(222)包括第一低通滤波器(2221)和第二低通滤波器(2222)，所述第一低通滤波器(2221)的输入端形成所述低通滤波模块(222)的输入端，所述第一低通滤波器(2221)的输出端与所述第二低通滤波器(2222)的输入端连接，所述第二低通滤波器(2222)的输出端形成所述低通滤波模块(222)的输出端，所述第一低通滤波器(2221)的截止频率大于所述第二低通滤波器(2222)的截止频率。
6.根据权利要求4所述的光伏系统的电弧监测电路，其特征在于，所述第一高通滤波器(2211)和所述第二高通滤波器(2212)均包括第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻以及第一运算放大器，所述第一电容、所述第二电容、所述第一电阻、所述第二电阻均包括第一连...
【专利技术属性】
技术研发人员：方邦正，杨权东，邱子豪，
申请(专利权)人：浙江奔一新能源有限公司，
类型：新型
国别省市：
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