一種檢測裝置的制造方法

一種檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本發明主要涉及檢測設備。第一檢測模塊用于從電流信息中偵測和提取具有第一頻率范圍的第一信號，第一信號至少用作形成與它當中的諧波大小相等相位相反的注入到電網的補償電流的計算依據，第一信號至少還用作判斷電網的電能質量的依據。第二檢測模塊用于從電流信息中偵測和提取具有第二頻率范圍的第二信號，第二頻率范圍大于第一頻率范圍，第二信號至少用作判斷電網的電能質量的依據。第三檢測模塊用于以帶通濾波的方式從該電流信息中偵測和提取第三信號，第三信號用來與預設的閾值進行比較或是統計它在預設的時間段內超過閾值的次數藉此來判斷它是否屬于故障電弧。
【專利說明】
-種檢測裝置
技術領域
[0001] 本發明主要設及到檢測設備，確切地說，是提供一種帶有電流傳感器/互感器的檢 測裝置，應用在各種類型的電能在線監測設備上，如有源電力濾波器APF或靜止無功發生器 SVG或電能質量在線監測儀或其他電力智能儀表等，該檢測設備在偵測非線性負載諧波和 監控電能質量的同時還能夠檢測到電弧，W此來保障電力系統的正常運作。
【背景技術】
[0002] 隨著電力電子技術的迅猛發展，有著不同負載特性的電器大規模的進入我們的生 活，與之相伴的是，一些非線性負載例如逆變器、整流器和各種開關電源得到廣泛的應用， 由此產生的諧波對供電電網的危害也日趨嚴重。電力電子器件開關動作時向電網注入了大 量的諧波，使電網中的預期標準正弦電流和電壓波形嚴重失真。由于存在著各種對電能質 量相對敏感的設備，例如計算機設備及空調、冰箱、電視等家用電器設備的大量使用，對電 能質量的要求也越來越高。由諧波引發的各類電力故障和事故頻發，無論是對生產生活還 是國家經濟建設都產生了很大的負面影響。諧波問題包括諧波分析、諧波檢測和諧波抑制 等方面，有效抑制諧波已經成為保證電網安全、高質量運行的必要措施之一。
[0003] 在理想的干凈供電系統中，電流和電壓都是正弦波的。在只含電阻、電感及電容等 線性元件的簡單電路里，流過的電流與施加的電壓成正比，流過的電流是正弦波。用傅立葉 分析能夠把非正弦曲線信號分解成基本部分和它的倍數。諧波產生的根本原因是由于非線 性負載所導致的。當電流流經負載時，與所加的電壓呈現非線性關系，形成非正弦電流即有 諧波產生。由于半導體晶閩管的開關操作和二極管、半導體晶閩管的非線性特性，電力系統 的某些設備如功率轉換器可能會產生比較大的背離正弦曲線的波形。在供電網絡阻抗下運 樣的非正弦曲線電流導致一個非正弦曲線的電壓降。在供電網絡阻抗下產生諧波電壓的振 幅等于相應諧波電流和對應于該電流頻率的供電網絡阻抗Z的乘積。有諧波源的地方就有 諧波。也有可能，諧波分量通過供電網絡到達用戶。例如供電網絡中一個用戶廠家的運轉可 能被相鄰的另一個用戶設備產生的諧波所干擾。所有的非線性負載都能產生諧波電流，產 生諧波的典型設備有:開關模式下的電源、電子巧火燈鎮流器、調速傳動裝置和不間斷電 源、磁性鐵忍設備及某些家用電器如電視機等。為了保障生產生活用電的安全和正常進行， 電能質量的檢測分析必不可少。電能質量包括電壓質量、電流質量、供電質量和用電質量， 包括導致用電設備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率的偏差，其內容體現在頻率偏 差、電壓偏差、電壓波動與閃變、=相不平衡、暫時或瞬態過電壓、波形崎變、諧波、電壓暫 降、中斷、暫升及供電連續性等。運些電能質量問題會導致:繼電保護裝置被誤觸發而危及 供電安全的運行、各種電氣設備產生附加損耗和發熱而導致設備損壞或燒毀、增加損耗導 致設備不經濟的運行從而造成額外的電費支出和電表計量工具的不精準、降低信號的傳輸 質量并破壞信號的正常傳遞、可能引起的諧振導致無功補償柜無法正常運作、降低設備的 使用壽命、導致計算機或檢測控制設備無法正常工作甚至死機。因此，為了提高電網系統的 電能質量，保障電氣設施的正常運行，需要對電網的電能質量進行檢測，尤其是電網上的危 害較大的高次諧波，所W高性能的電流檢測對掌控電能質量和維持電力系統的穩定非常重 要。
[0004] 現有技術中檢測電網電流的傳統電流傳感器無法精準的檢測高次諧波，尤其是缺 乏對瞬態電流的檢測，瞬態電流一般是iis微秒級別的電流變化，通常稱為瞬態電流，例如負 荷投切動作（即投切裝置用來實現投入/接通和切除/關斷）或雷擊等現象都有可能誘發運 種瞬態電流現象，當前的電流傳感器基本上無法檢測出瞬態電流，而且當前的電流傳感器 在諧波嚴重時其計量誤差較大，無法高性能的檢測電能質量參數。
[0005] 此外在現代電力系統中為了提高電網的可靠性和安全性，已經進行了巨大的努力 W避免電網系統中產生的負面電弧，電弧是一種沒有規律而且不穩定的高頻變化現象，然 而現有技術對電弧的有效監測仍然沒有實現令人滿意的解決方案。當兩個電極之間產生足 夠高的壓差時，電弧可能會發生，該電壓引起電極之間的氣體離子化，等離子會逐步形成， 并且電流可W在電極之間流動，運樣的等離子體可能會加熱到幾千攝氏度，會引起設備損 壞或著火。電力系統中潛在的電弧有兩種類型:并行電弧或者串行電弧。并行電弧一般電力 系統中的正極和負極之間發生，或者在其中的某一個電極和接地端GND之間發生。相對的， 串行電弧不是在兩個線路之間發生的，而是在一個電流導通的線路內發生的，換言之，串行 電弧現象可能發生在同一個線路的兩個不同部分/片段之間，串行電弧在線路中的電流被 中斷(譬如接通了接觸開關或破壞插頭/電纜的情況下）時發生的較為明顯。為了減少電弧 的負面影響，必須盡快地執行相應的對策如切斷電弧源頭，因此電弧被可靠地和實時地的 確認是非常重要的監測事項。現有的電流傳感器的另一個缺陷是無法檢測出電網的電弧信 號，運個問題苛待解決。

【發明內容】

[0006] 在本發明中提供了一種檢測裝置，具有檢測電網中電流信息的電流傳感器，包括 第一檢測模塊，用于從電流信息中偵測和提取具有第一頻率范圍（例如大體上處于幾十HZ 到幾十K監的頻段范圍內）的第一信號，它不僅包括了工頻信號也還包括一些諧波分量信號 等，并W差分模擬量的形式予W輸出，該模擬輸出量的作用體現在:至少為在電網中注入與 第一信號當中的諧波大小相等但相位相反的補償電流提供依據，W及至少還可W用于監測 電網中電流的工頻與諧波等信息，作為判斷電網的電能質量的依據之一。
[0007] 檢測裝置還包括第二檢測模塊，它可W用于從上述電流信息中偵測和提取具有第 二頻率范圍（比工頻范圍要大得多，例如處于幾十KHZ到MHZ級別的頻段范圍內）的第二信 號，并轉換成電流量的形式予W輸出，限定第二頻率的頻率范圍大于第一頻率范圍，其中形 成該電流量的作用之一體現在:例如為在電網中是否發生了類似浪涌運樣的高頻脈沖提供 判斷依據，因此第二信號至少也可W用作判斷電網的電能質量的依據之一。
[0008] 檢測裝置還包括第=檢測模塊，用于W帶通濾波的方式從該電流信息中偵測和提 取第=信號，該第=信號的作用主要體現在:為在電網上監測和識別電弧產生源頭提供甄 別基礎，尤其是，作為判斷電網中是否存在電弧提供依據，如果電網中存有電弧的情況下， 第=信號還作為判斷電弧是正常電弧還是故障電弧的依據。例如，在第=信號超過某個預 設的闊值范圍時，我們可W認為電網上產生了非期望的故障電弧，而如果第S信號的值在 闊值范圍W下，則可W認為電網上產生了在容忍范圍內的常規電弧。
[0009] 或者，在某個預設的時間段(譬如規定的毫秒級時長、秒級時長、分鐘級時長甚至 小時級時長等）內判斷出第=信號超過闊值的總次數，如果總次數在可接納的范圍內，電網 中可能存在開關接觸不良的現象，應該通知管理人員巡檢和排查、消除運種不良。反之若總 次數不在可接納的范圍內，則電網中可能發生了不可接受的電弧現象，應該通知管理人員 采取更嚴格的應對措施，例如切斷電網或者其他的操作。因此檢測裝置還可W包括一個處 理器(MCU)來接收第S檢測模塊輸出的結果，用來完成第S信號和闊值的比較或是統計第 =信號在預設的時間段內超過闊值的次數。
[0010] 上述檢測裝置，還包括報警輸出模塊（它可W是處理器的一個子模塊），一旦它監 控到第=信號超過預設的闊值或在預設的時間段內統計第=信號超過闊值的次數不在指 定的數值范圍內時，報警輸出模塊就會對外輸出有效的指示信號（如高低邏輯電平），來表 征第=信號屬于故障電弧，當接收該指示信號的預警裝置(例如它帶有開關器件、繼電器、 通訊裝置等)接收到有效的指示信號時就會被觸發來產生報警信息，并執行各種應對電弧 的措施，報警信息可W是視覺上(警報燈閃爍)或聽覺上（急促的警笛聲）的警告，也可W是 通訊信息，例如是通知電網上的斷路器脫扣來關斷電網的通訊信息。
[0011] 上述檢測裝置，所述第一檢測模塊中具有一個差分放大電路，其包括:第一運算放 大器和第二運算放大器，它們各自的正相輸入端分別禪合到該電流傳感器的一對輸出端W 揃取第一信號，它們的反相輸入端之間連接有第一電阻。
[0012] W及在第一運算放大器的反相輸入端和輸出端之間連接有第二電阻，和在第二運 算放大器的反相輸入端和輸出端之間連接有第二電阻，藉此在第一運算放大器的輸出端和 第二運算放大器的輸出端之間形成差分放大信號。第一信號例如至少包括了工頻信號和諧 波信號，差分放大電路提供模擬輸出量而非二進制的數字輸出量，是因為它的輸出需要提 供給各種電流采集裝置或儀器，例如常見的電力儀表、電能質量在線監測儀器、有源電力濾 波器APF、無功發生器SVG等等，考慮到模擬量的傳輸速度相對應二進制的碼元的通信速度 更快，有源電力濾波器能夠及時獲取和處理模擬量來產生補償電流，使得形成補償電流的 時機相對于采集諧波源的時機幾乎不會產生任何較為明顯的時間延遲。
[0013] 該差分放大電路還包括一組或多組相互串聯的預設電阻R26和開關器件S26,每一 組串聯的預設電阻R26和開關器件S26均連接在第一運算放大器的反相輸入端和第二運算 放大器的反相輸入端之間（也連接在節點Nl和N2之間）；當差分放大電路設置為增加放大倍 數的工作模式時，一個或多個開關器件S26處于接通狀態W將一個或多個該預設電阻R26和 第一電阻R25予W并聯(節點Nl和N2間的總并聯阻值降低）；或者當所述差分放大電路設為 降低放大倍數的工作模式時，一個或多個開關器件S26處于斷開狀態W將一個或多個和第 一電阻R25并聯的預設電阻R26從所述差分放大電路中浮置，導致節點Nl和N2間的總并聯阻 值增加。
[0014] 上述檢測裝置，第二檢測模塊中還具有一個積分電路，積分電路包括一個第=運 算放大器，它的正相和反相輸入端分別禪合到該電流傳感器的一對輸出端W揃取第二信 號，藉由第=運算放大器形成一個有源積分器。注意第二信號例如是頻段大體上在約為幾 十KHZ到MHZ兆赫茲級別的瞬態變化的電流脈沖信號。
[0015] 上述檢測裝置，所述第二檢測模塊還包括電壓電流轉換器，其用于接收所述積分 電路的輸出電壓并將該電壓轉換成電流量予W輸出。運里第二檢測模塊將第二信號轉換成 電流量主要是考慮到傳輸線路的尺寸往往較長，為了避免外界線路上的干擾，主張將積分 電路的輸出電壓W電流的形式來傳輸，后續可W輸送給類似電能質量分析儀運樣的設備， 使輸出的電流信號與電流傳感器(如羅氏線圈）提供給積分電路的高頻輸入信號的時間積 分值近似成正比例關系，而電能質量分析儀對應則可W提供一個電流電壓轉換器來還原該 電流量成電壓信號，比如采用一個電阻讓電流信號流經該電阻來還原第二信號。
[0016] 上述檢測裝置，所述第=檢測模塊具有一個帶通濾波器，它包括分別禪合到該電 流傳感器的一對輸出端的第一輸入節點N4_1和第二輸入節點N4_2:第一輸入節點N4_1和帶通 濾波器中的一個第四運算放大器的反相輸入端之間串聯有一個第S電阻R41和一個第一電 容C41，第=電阻R41和第一電容C41兩者間的第一互連節點N4_3處與第四運算放大器的輸出 端之間連接有第二電容C42,且第四運算放大器的反相輸入端和輸出端連接有第四電阻 R43; W及第一互連節點N4_3與第二輸入節點N4_2也即第四運算放大器的正相輸入端間連有 電阻R42,注意第二輸入節點N4_2直接禪合到第四運算放大器的正相輸入端。另外，第S電阻 R41和第一電容C41兩者的具體位置是:第=電阻R41連接在第一輸入節點Ny和第一互連節 點N4_3之間，第一電容C41連接在第一互連節點N4_3和第四運算放大器的反相輸入端之間。
[0017] 該帶通濾波器還包括一組或多組相互串聯的預設電阻R44和開關器件S44,每一組 串聯的預設電阻R44和開關器件S44均連接在第四運算放大器的反相輸入端和輸出端之間； 當所述帶通濾波器設為增加中屯、角頻率《0的工作模式時，一個或多個開關器件S44處于接 通狀態W將一個或多個該預設電阻R44和第四電阻R43予W并聯(第四運算放大器的反相輸 入端和輸出端之間的并聯總阻值降低）；或者當所述帶通濾波器設為降低中屯、角頻率《0的 工作模式時，一個或多個開關器件S44處于斷開狀態W將一個或多個和第四電阻R43并聯的 預設電阻R44從帶通濾波器中浮置(第四運算放大器的反相輸入端和輸出端之間的并聯總 阻值增加）。考慮到帶寬BW= CO o/Q，如果品質因素 Q設為預定值，則中屯、角頻率《0的調節意 味著帶寬BW也對應被調節。或者反過來說，如果帶寬BW設為預定值，則中屯、角頻率CO Q的調 節意味著品質因素 Q也對應被調節。
[001引上述檢測裝置，作為可選項，還在第一輸入節點N4_1和第二輸入節點N4_2之間連接 有過壓保護元件，一旦當第一輸入節點Ny和第二輸入節點N4_2之間的電壓超過保護規格值 時，過壓保護元件就被觸發接通來穩壓，實現浪涌的抑制。過壓保護元件例如是瞬態電壓抑 制器、壓敏電阻、放電管等當中的一個，也可W是它們當中任意兩個的組合甚至將它們一起 同時組合使用，W瞬態電壓抑制器(TVS)D41為例，它的陽極陰極方向在節點N4_謝N4_2之間 雖然是任意的，但在一個較佳的實施例中，它的陽極連到第二輸入節點N4_2而陰極連到第一 輸入節點N4_1。
[0019] 上述檢測裝置，第一信號表示工頻諧波分量，第二信號表示比工頻諧波頻率更高 的瞬態變化的電流，第=信號表示電弧信號。
[0020] 上述檢測裝置，所述電流傳感器是羅氏空屯、線圈電流傳感器。
[0021] 在另一個實施例中，本發明還提供了和檢測裝置配套使用的諧波抑制系統，包括 和檢測裝置配套使用的有源電力濾波器APF，用于產生與第一信號中一些諧波大小相等相 位相反的補償電流來注入電網。
[0022] 上述的諧波抑制系統，該有源電力濾波器包括:一個將所接收的差分模擬量（由第 一檢測模塊根據第一信號來轉換成該差分模擬量)轉為單端電壓信號的第五運算放大器； W及一個執行單向傳輸信號的隔離禪合模塊，用于接收該單端電壓信號(此電壓信號由第 五運算放大器提供），并輸出跟隨該單端電壓信號的變化而線性變化的線性電流Ifollow;另 外還有一個第六運算放大器，它的正相輸入端接地且在其反相輸入端和輸出間連接有電阻 R54,第六運算放大器用于將該線性電流Ifollow轉換成它的輸出端的與該單端電壓信號成線 性關系的電壓信號V〇UT_F。在一些可選的實施例中，有源電力濾波器APF可W對電壓信號 VouT_F采樣和執行AD對莫數轉換，配套的使用現場可編程口陣列FPGA或數字信號處理DSP等元 器件/工具依據采樣的數據計算出需要補償的電流大小值。
[0023] 在另一個實施例中，本發明還提供了和檢測裝置配套使用的電能質量分析儀，它 包括一個電流電壓轉換器，第二檢測模塊將第二信號轉換成電流量的形式予W輸出，而電 能質量分析儀的電流電壓轉換器則將該電流量還原成表征了第二信號的電壓量。I/V轉換 器在將電流量還原成表征了第二信號的電壓量后，當我們需要分析電網的電能質量時，運 個電壓量提供了評判依據。除此之外，電能質量分析儀還可W利用第一信號來分析電網的 電能質量，第一信號至少是為衡量電流的工頻與諧波質量提供了判斷依據，而第二信號則 至少是為衡量瞬態電流(Transient current)提供了判斷依據。此外在評斷電能質量上還 可W用第S檢測模塊的輸出量來記錄電網的電弧信息。衡量電能質量(Power Qua 1 i ty)的 主要指標譬如有電壓、頻率和波形，普遍認為它應該包括電壓質量、電流質量、供電質量和 用電質量。電能質量的問題可W定義為:導致用電設備故障或不能正常工作的電壓、電流或 頻率的異常偏差，其內容包括頻率偏差、電壓偏差、電壓波動與閃變、=相不平衡、瞬時或暫 態過電壓或者波形崎變/諧波、電壓暫降、中斷、暫升W及供電連續性等。
[0024] 在另一個實施例中，本發明還提供了一種電弧檢測裝置，利用羅氏線圈傳感器檢 測電網中的電流信息，并且還包括一個濾波器W從該電流信息中偵測和提取一個預設信 號，該預設信號用于與預設的闊值進行比較藉此判斷它是否屬于故障電弧。其中該濾波器 具有分別禪合到羅氏線圈(Rogowski)的一組輸出端DSA和DSB的第一輸入節點N4_謝第二輸 入節點N4_2 ;第一輸入節點Ny和濾波器中的一個運算放大器A4的反相輸入端之間串聯有一 個電阻R41和一個電容C41，電阻R41和電容C41間的互連節點N4_3與該運算放大器A4的輸出 端之間連接有另一電容C42,且該運算放大器A4的反相輸入端和輸出端連接有另一電阻 R43; W及該互連節點N4_3與第二輸入節點N4_2也即運算放大器的正相輸入端間還連有一個 其他的電阻R42。從而最終在該運算放大器A4的輸出端產生表征了該預設信號的電壓信號 VoUT-ASo
[0025] 上述的電弧檢測裝置，還包括一組或多組相互串聯的預設電阻R44和開關S44,每 一組串聯的預設電阻R44和開關S44均連接在該運算放大器A4的反相輸入端和輸出端之間， 其中當該濾波器設置為增加中屯、角頻率《0的第一工作模式時，一個或多個開關S44處于接 通狀態W將一個或多個該預設電阻R44并聯在運算放大器的反相輸入端和輸出端之間（它 們和R43并聯）；或當濾波器設置為降低中屯、角頻率CO 0的第二工作模式時，一個或多個開關 器件S44處于斷開狀態W將一個或多個預設電阻R44從該運算放大器A4的反相輸入端和輸 出端之間浮置(它們斷開和R43的并聯關系）。
【附圖說明】
[0026] 閱讀W下詳細說明并參照W下附圖之后，本發明的特征和優勢將顯而易見：
[0027] 圖I是本發明的檢測裝置的一個電能質量在線監測的應用范例的示意圖。
[0028] 圖2是帶有傳感器的檢測裝置的基本模塊架構示意圖。
[0029] 圖3是差分放大電路的結構示意圖。
[0030] 圖4是有源電力濾波器中將差分信號還原成單端信號的電路結構。
[0031] 圖5是積分電路和電壓電流轉換器的結構。
[0032] 圖6是電弧檢測模塊的示意圖。
[0033] 圖7是差分放大電路的放大倍數可調的示意圖。
[0034] 圖8是帶通濾波器的中屯、角頻率可調的示意圖。
【具體實施方式】
[0035] 參見圖1，有源電力濾波器APF主要包括有兩大部分:指令電流運算模塊和補償電 流發生電路，其中補償電流發生電路又細分為至少包括電流跟蹤控制模塊和驅動電路W及 主電路105。有源電力濾波器大體上可分為單相和=相兩種，=相系統又分為=相=線制和 =相四線制，本申請后文暫時W=相=線作為范例來闡明本申請的發明精神。
[0036] 參見圖1，表示了交流S相電源Esa和Esb及Esc，通過電網傳遞電源到負載110而且負 載110-般是非線性負載也是諧波源和補償對象。主電路105中開關組Sl~S2和開關組S3~ S4和開關組S5~S6運立組開關相互并聯，此外任意一個單獨的開關組Sl~S2或S3~S4或S5 ~S6還分別和一個直流電壓Udc并聯。開關管可W是IGBT或MOSFET或B JT或GTO晶閩管等。在 第一組的兩個開關Sl~S2之間的連接點A和提供電源Esa的一相電網支路之間連接有電感L， 注入給該電網的補償電流是IcA。第二組的開關S3~S4之間的連接點B和提供Esb的一相電網 支路之間連接有電感L，注入給該電網的補償電流是IcbdW及第=組的兩個開關S5~S6之間 的連接點C和提供Esc的一相電網支路之間連接有電感L，注入給該電網的補償電流是Icc。值 得注意的是，在本申請的主電路105中，開關Sl~S6的元件類型/數量/具體連接關系等因素 僅僅作為闡釋/解釋說明書本申請發明精神的一個范例，任何能實現相同功能的主電路/開 關管拓撲均適用于本發明和可W替換它，所W運并不表明本發明的主電路僅僅限制于該特 定的拓撲類型。
[0037] 參見圖1，補償電流實質上是由直流側電容電壓Udc和交流測的電源電壓差值作用 于交流測的電感L上所產生的，直流側電容電壓Udc可W是直流電源也可W是儲能電容提供 的直流電壓，當主電路105產生補償電流是作為逆變器使用，如果向直流側的電容等儲能元 件充電時則作為整流器。主電路105的運行是開關組Sl~S2或S3~S4或S5~S6的接通和關 斷決定的，通常而言每個開關組(SI~S2或S3~S4或S5~S6)中總有一個開關是處于導通狀 態的，而同時另一個開關則是處于關斷狀態的。
[003引參見圖1，先行假設；相電源之和滿足Esa+Esb+Esc = 0,根據電路理論，補償給；相 電網母線各自的補償電流之和滿足IcA+IcB+Icc = 0,假設Ka和肺和Kc是根據開關狀態預先設 定的開關系數，在理想和粗略計算的狀況下，各相中補償電流和時間t的微分方程與交流電 源之間還存在W下函數關系：
[0039]
[0040]
[0041]
[0042] 為了討論的方便，后文中我們暫時取其中的一相電網支路Esa作為研究對象，其他 余下幾相電網支路Esb~Esc的運作原理也基本類似。參見圖1，有源電力濾波器的基本工作 機制是，在負載端由霍爾電流傳感器101對負載電流Il進行檢測，并將負載電流Il信息傳輸 給有源電力濾波器。指令電流運算模塊檢測出被補償對象中的例如諧波和無功電流分量等 信息，假定負載電流Il信息中的諧波分量Ilh被檢測出來，其后指令電流運算模塊再將諧波 分量Ilh反極性后作為一個補償電流的指令信號I*CA。電流跟蹤控制模塊接收來自指令電流 運算模塊的指令信號I*CA后，產生脈沖寬度調制信號PWM傳輸給驅動電路，進一步來讓驅動 能力更強的驅動電路來驅動主電路105中每個開關組(別~S2或S3~S4或S5~S6)的開關狀 態，目的是使得主電路105產生實時精確跟蹤指令信號I*cA的補償電流IcA。如果補償電流Ica 和負載電流Il的諧波分量Ilh大小相等但是極性/方向相反，貝曬者相互抵消，使電源Esa提供 的電源電流Isa中只含近乎標準的正弦基波電流分量，最終達到抑制電源電流中諧波的目 的。
[0043] 上文介紹了在第一組兩個開關Sl~S2之間的連接節點A和提供電源Esa的一相電網 支路之間連接有電感L，從節點A通過電感L注入給該電網的補償電流是Ica,現在W主電路 105的A節點向提供電源Esa的一相電網產生的補償電流Ica來示范有源電力濾波器的補償機 審IJ。在有源電力濾波器APF的正常運作階段，主電路105輸出的補償電流Ica在指令信號I*cA 值的上下浮動，大體上會呈現銀齒狀來跟隨指令信號I*CA值的變化。
[0044]
[0045] 其中式(4)是式（1)的變形，要求補償電流Ica實時精確跟蹤指令信號I*CA，則一旦 補償電流Ica發生任何較之補償電流Ica的偏差時，應當選擇接通或關斷主電路105中的開關 Sl~S2來減小運種偏差，式中開關系數Ka可W取一1/3或一2/3。一旦當補償電流Ica小于指 令信號I*cA，運表明了補償電流Ica應當增加來努力靠近指令信號I*cA，此時式(4)等式左邊 應當大于0,也即意味著開關Sl~S2橋臂中的上開關管Sl應當關斷而下開關管S2接通。當補 償電流Ica大于指令信號I*cA，表明了補償電流Ica應當減小來靠近指令信號I*cA，此時式(4) 等式左邊應當小于0,意味著開關Sl~S2橋臂中的上開關管Sl應當接通而下開關管S2關斷。 也即實現W下方案：電流跟蹤控制模塊接收來自指令電流運算模塊的指令信號I*CA后，將接 收的指令信號I*cA和揃取的實際補償電流Ica進行比較，產生脈寬調制信號PWM傳輸給驅動 電路，讓驅動能力更強的驅動電路來驅動主電路105中每個開關組(SI~S2或S3~S4或S5~ S6)的開關狀態，使補償電流Ica實時精確跟蹤指令信號I*cA。
[0046] 上文是W補償諧波分量Ilh的方式來闡釋整個系統的運作過程。本文后文內容所言 的形成與諧波大小相等相位相反的注入到電網的補償電流即是基于上文的補償機制。
[0047] 參見圖2,空屯、線圈傳感器102用來替換圖1的霍爾電流傳感器101，該空屯、線圈傳 感器102用來檢測負載電流Il信息的各種分量，空屯、線圈102在結構上沒有使用類似霍爾電 流傳感器101那樣的含鐵磁性材料的磁忍，它的線圈纏繞在起到物理支撐作用的柔性或剛 性骨架上構成環形繞組，其骨架不是磁忍所W空屯、線圈102無磁滯效應，也沒有相位誤差和 磁飽和現象，響應的頻帶寬度從0.1 HZ到幾 M監。空屯、線圈傳感器102的理論依據是法拉第電 磁感應定律和安培環路定律，電網的負載電流Il沿著軸線通過空屯、線圈傳感器102的線圈 中屯、時，它的線圈的環形繞組結構包圍的體積范圍內會產生對應變化的磁場，在線圈的兩 端產生的感應電壓化(t) = M X (di/dt)，它與需測量的隨時間t變化的交流電流i的微分方 程成正比，M是線圈繞組的互感系數。空屯、線圈傳感器102的優勢之一在于它輸出的電壓均 屬于弱電的范疇，相比霍爾電流傳感器101輸出的強電，或是相比卸載任意一級AP即寸所產 生的電弧，空屯、線圈傳感器102具有更佳的安規效果。當空屯、線圈傳感器102為其他設備提 供負載電流信息時，有源電力濾波器可W利用類似家用電話線和電話機相連的水晶接頭實 現對接空屯、線圈傳感器102。霍爾電流傳感器無法保證類似帶有尖峰脈沖成分的高頻諧波 被精確檢測到，而空屯、線圈傳感器的交流電檢測帶寬非常寬，常規的尖峰脈沖諧波都可W W不損失精度的方式進行捕捉。
[0048] 參見圖2所示，本發明的檢測裝置除了檢測電網中電流信息的電流傳感器102,還 包括第一檢測模塊211，用于從電流信息中偵測和提取具有第一頻率范圍的第一信號，并W 差分模擬量的形式予W輸出，該模擬輸出量的作用體現在:為在電網中注入與第一信號中 的一些諧波分量大小相等但相位相反的補償電流提供依據。鑒于第一信號至少包括工頻信 息和諧波分量信息，它還用作判斷電網的電能質量的依據。
[0049] 檢測裝置還包括第二檢測模塊311，它用于從上述電流信息中偵測和提取具有第 二頻率范圍的第二信號，并轉換成電流量Iset的形式予W輸出。限定第二頻率范圍比第一頻 率范圍的頻率要高，應該理解為:第二頻率范圍運個頻段范圍中的最小下限值應該超過第 一頻率范圍運個頻段范圍中的最大上限值。形成該電流量Iset的作用體現在:用作獲悉電網 中電能質量的途徑，可W為電網中是否發生了類似浪涌運樣的高頻脈沖提供判斷依據，第 二信號至少包括比工頻頻率更高的瞬態電流信息，它還用作判斷電能質量的依據。
[0050] 檢測裝置還包括第S檢測模塊411，用于W帶通濾波(Band-pass)的方式從該電流 信息中偵測和提取第=信號，該第=信號的作用主要體現在:作為判斷電網中是否存在電 弧提供依據，如果電網中存有電弧的情況下，第=信號還作為判斷電弧是正常電弧還是故 障電弧的依據。例如，在第=信號的大小值超過某個預設的闊值范圍時，我們可W認為在電 網上產生了非期望的故障電弧，如果第S信號的值在闊值范圍W下，則可W認為在電網沒 有產生電弧或者產生了在容忍范圍內的常規電弧(非故障電弧）。檢測裝置還可W具備一個 處理器412(MCU)來接收第S檢測模塊411輸出的結果V〇uT_As，因為該結果VouT_As表征了第S 信號的大小值，所W處理器可W利用運個結果來完成第=信號和闊值的比較或是統計第= 信號在預設的時間段內超過闊值的次數。
[0051] 參見圖3,第一檢測模塊211還至少包括可W對電流信號進行檢測的一個差分放大 電路211，基于本申請的發明精神，差分放大電路211的放大倍數可W利用放大倍數控制模 塊進行控制，另外考慮到將空屯、線圈所檢測的信號能夠及時傳遞給有源電力濾波器W避免 造成任何不必要的延遲，差分放大電路211檢測到的信號用模擬量(而非常規的1/0二進制 碼元數字量)輸送給有源電力濾波器，為了與差分放大電路211實現對接，有源電力濾波器 對應用一個第五運算放大器A5實現差分模擬信號的接收。
[0052] 參見圖3,放大電路211包括第一運算放大器Al和第二運算放大器A2,其中羅氏空 屯、線圈的兩端DSA、DSB對應分別禪合到第一運算放大器的正相輸入端Vm和第二運算放大 器A2的正相輸入端ViN2。圖3中線圈的DSA端和正相輸入端Vin込間連接有電阻R21，W及線圈 的DSB端和正相輸入端ViN2之間連接有電阻R22,同時還在第一運算放大器Al的正相輸入端 ViNi和第二運算放大器A2的正相輸入端ViN2之間連接有一個電容C21，當輸入的信號頻率較 低時，電容C21的容抗很大使差分放大電路的輸入阻抗很高。參見圖3,在第一運算放大器Al 的反相輸入端(節點NI)和第二運算放大器A2的反相輸入端(節點N2)之間連接有第一電阻 R25, W及在第一運算放大器Al的反相輸入端和它的輸出端Vouti之間連接有第二電阻R23， 和在第二運算放大器A2的反相輸入端和它的輸出端V0UT2之間連接有第二電阻R24,電阻R23 和R24的電阻值大小可W相同，但它們和R25的阻值可W相同也可W不同。
[0化3 ] 參見圖3，較為粗略的計算情況下，輸出端Vouti~VouT2之間的差分電壓VouT2 - Vouti 大體上越等于(Vin2-Vini)X(1+2XR23/R25)，其中ViN2-Vm等于羅氏空屯、線圈兩端DSA和 DSB兩端之間的感應電壓差，從而我們可W實現在第一運算放大器Al和第二運算放大器A2 各自的輸出端Vom~VouT2之間，輕易的揃取到空屯、線圈兩端DSA~DSB感測到的感應電壓的 差分放大信號。圖7是圖3中差分電路的改善結構。
[0054] 參見圖7,已知節點Nl和第一運算放大器Al的反相輸入端相連，節點N2和第二運算 放大器A2的反相輸入端相連，第一電阻R25連接在節點Nl和N2之間。可W獲悉差分放大電路 211還包括一組或多組相互串聯的電阻R26和開關器件S26,而且每一組串聯的電阻R26和開 關器件S26均連接在第一和第二運算放大器Al~A2各自的反相輸入端之間（即節點Nl~N2 之間），目的在于，我們希望放大電路211的整體增益或稱放大倍數是可調的。節點Nl~N2之 間除了原本存在的第一電阻R25之外，當每一組相互串聯的電阻R26和開關器件S26中的S26 接通時，便讓該組中的電阻R26和第一電阻R25并聯在節點Nl~N2之間。所W在節點Nl~N2 之間引入的有效狀態的電阻R26(S26接通)越多，節點Nl~N2之間的并聯總阻值就越小，反 之亦然，在節點Nl~N2之間舍去的電阻R26(S26斷開)越多，節點Nl~N2之間的并聯總阻值 就越大。開關S26的接通或關斷可由圖7中的處理器412輸出的高低電平來驅動開關S26進行 切換。當需要增加差分放大電路211的放大倍數時，接通一個或多個開關器件S26W實現將 一個或多個該電阻R26和第一電阻R25予W并聯。或者需要降低放大電路211的放大倍數時， 斷開一個或多個開關器件S26W實現將一個或多個原本和第一電阻R25并聯的電阻R26從放 大電路中浮置(floating)，浮置的電阻R26是高阻態。
[0055] 參見圖4,有源濾波器APF中具有一個將第一檢測模塊211輸出的差分模擬量轉為 單端電壓信號的第五運算放大器A5,圖3中的差分放大電路211中兩個運放各自輸出端之間 輸出的差分放大信號(V〇UT2 -Vouti )禪合到該第五運算放大器A5的正相輸入端和反相輸入 端。例如圖3中的第二運算放大器A2的輸出端V0UT2通過電阻R52禪合到第五運算放大器A5的 正相輸入端Vinb,圖3中的第一運算放大器Al的輸出端Vouti通過電阻R51禪合到第五運算放 大器A5的反相輸入端Vina,并在第五運算放大器A5的反相輸入端和輸出端之間連接有反饋 電阻R53,相當于第五運算放大器A5被配置成一個有源比例放大器。因此第五運算放大器A5 將該差分放大信號(VouT2 - Vouti )轉為自身輸出端輸出的一個單端電壓信號。有源濾波器APF 的第五運算放大器A5接收到的差分數據是高速模擬量，R31的阻值和R32可W相同或不同， 粗略計算差分電壓V〇UT2 -V日UTl轉換成第五運算放大器A5的單端電壓信號約等于（V〇UT2 - V〇uti)XR33/R31。在其他的可選實施例，可W將一個參考電壓VREF加載到第五運算放大器 A5的正相輸入端Vinb，來使差分值VouT2 -VouTi略微向上抬升而更容易被感測。
[0056]參見圖4,有源濾波器APF還包括可W使前級電路和后級電路實現電氣隔離的隔離 禪合模塊515,作為范例，隔離禪合模塊515可W帶有發光二極管和受光器件(如光敏半導體 管）相互配合來提供輸出電流，隔離禪合模塊515完成電信號一光信號一電信號的轉換，起 到輸入信號和輸出信號的隔離作用。由于隔離禪合模塊515的輸入輸出間互相隔離，電信號 傳輸具有單向性的特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。所W隔離禪合模塊515 在傳輸信息中作為終端隔離元件可W大大提高信噪比。在本發明中隔離禪合模塊515接收 第五運算放大器A5輸出的單端電壓信號，并且生成與第五運算放大器A5輸出的單端電壓信 號保持為線性關系的線性電流Ifollow。第五運算放大器A5作用至少有兩個，第一是實現前后 級的電氣隔離，第二則是形成跟隨著第五運算放大器A5輸出的單端電壓信號變化而線性變 化的線性電流。
[0化7] 參見圖4,有源濾波器APF還包括第六運算放大器A6,它將線性電流Ifollow轉換還原 成最終期望得到的電壓值。隔離禪合模塊515輸出的電流輸出端禪合到與第六運算放大器 A6的反相輸入端相連的一個節點N3,第六運算放大器A6的正相輸入端接地且還在它的反相 輸入端和輸出間連接有電阻R54,雖然圖中沒有表示出來，電阻R54可W設置成可調電阻或 者直接和它串聯一個可調電阻。第六運算放大器A6通過電阻R54將在該節點N3所吸收的線 性電流Ifollow轉換成它輸出的電壓信號VouT-F。由于之前限定了線性電流Ifollow和第五運算放 大器A5輸出的單端電壓信號保持線性關系，則第六運算放大器A6輸出的電壓信號Vout-F也和 第五運算放大器A5輸出的單端電壓信號保持線性關系。作為優選項，還可W在第六運算放 大器A6的反相輸入端和輸出端之間連接一個補償電容巧1，它與電阻R54并聯，補償電容巧1 用于改進電路穩定性和減小電路輸出噪聲及限制電路的工作帶寬在約為10曲Z左右W內。 [005引參見圖5，在第二檢測模塊311中，它從上述電流信息中偵測和提取具有第二頻率 范圍的第二信號，并轉換成電流量Iset的形式予W輸出，圖中未示意出來電能質量分析儀可 W配置有的電流電壓轉換器用于將該電流量Iset還原成表征了第二信號的電壓量。例如電 流電壓轉換器是一個電阻，電流量Iset流經運個電阻就會將其還原成電壓，電網上的電能質 量(Power Quality)完全可W從運個被還原的電壓波形上得W體現出來。其中第二檢測模 塊311的一個積分電路31IA包括一個第S運算放大器A3,它的正相輸入端Vind通過一個電阻 R32禪合到該空屯、線圈的兩端子DSA和DSB中的一者，其反相輸入端Vinc通過一個電阻R31禪 合到該空屯、線圈的兩端子DSA和DSB中的另一者。從而第S運算放大器A3可W從電流傳感器 102的一對輸出端W揃取到第二信號，另外還在第S運算放大器A3的反相輸入端與輸出端 之間連接有電容C31和連接有電阻R33,電阻R33和電容C31并聯，并將第S運算放大器A3配 置形成一個積分器。參見圖2和圖5,第二檢測模塊311還包括有電壓電流轉換器（V/I conveder)311B，轉換器311B用于接收第S運算放大器A3的輸出電壓，并將電壓電流轉換 器311B輸出的該電壓轉換成電流量Iset予W輸出。電能質量分析儀配置的電流電壓轉換器 (I/V conveder)611則負責將電壓電流轉換器311B輸出的電流量Iset還原成電壓值。電能 質量分析儀還可W對還原成的電壓值采樣和執行ADC模數轉換，配套使用現場可編程口陣 列FPGA或數字信號處理DSP等元器件/工具依據采樣的數據再現第二信號的大小。
[0059]參見圖6,第=檢測模塊411具有一個帶通濾波器，它包括禪合到該電流傳感器102 的一個輸出端子DSA的第一輸入節點N4_i，還包括禪合到另一個輸出端子DSB的第二輸入節 點N4_2，第一輸入節點N4_1和帶通濾波器中的一個第四運算放大器A4的反相輸入端之間串聯 有一個第S電阻R4巧日一個第一電容C41，第S電阻R4巧日第一電容C41兩者互連的位置設有 一個第一互連節點抓_3,第一互連節點N4_3與第四運算放大器A4的輸出端之間連接有第二電 容C42,且第四運算放大器A4的反相輸入端和輸出端連接有第四電阻R43。從而第四運算放 大器A4被配置成帶通濾波器。
[0060] 注意在第一互連節點N4_3與第二輸入節點N4_2(該第二輸入節點N4_2和第四運算放 大器A4的正相輸入端直接禪合在一起）間連有電阻R42,另外第S電阻R41和第一電容C41兩 者的具體位置是:第S電阻R41連接在第一輸入節點N4_1和第一互連節點N4_3之間，第一電容 C41連接在第一互連節點N4_3和第四運算放大器A4的反相輸入端之間。
[0061] 參見圖6,作為可選項，還在第一輸入節點N4_i和第二輸入節點N4_2之間連接有類似 瞬態電壓抑制器或放電管或壓敏電阻運樣的過壓保護元件，W瞬態電壓抑制器D41為范例， 它的陽極陰極方向在節點N4_謝節點N4_2之間雖然是任意的，也即陽極連到第一輸入節點 N4_1時陰極連到第二輸入節點N4_2,或者陽極連到第二輸入節點N4_2陰極連到第一輸入節點 N4_1，但在一個較佳的實施例中，我們選擇后者。
[0062] 為了能夠直觀的理解帶通濾波器對于電弧的甄別，它的幾個參數如中屯、角頻率 ?0和帶寬BWW及品質因素 Q應當得到充分的闡釋。僅僅為了便于分析而不對本發明的內容 做任何限制，假定電容C42和電容C41的電容值相對而言比較接近(例如C41的電容值是在電 容C42的電容值的基礎上再上下浮動C42的50%，即C42±C42 X 50%)，在較為粗略的計算條 件下，帶通濾波器的中屯、角頻率《0基本滿足W下函數關系式：
[0063]
[0064] 參見圖8,帶通濾波器還包括一組或多組相互串聯的預設電阻R44和開關S44,每一 組串聯的預設電阻R44和開關器件S44均連接在第四運算放大器A4的反相輸入端和輸出端 之間（它們串接后再和電阻R43并聯）。當帶通濾波器設為增加中屯、角頻率《0的工作模式 時，一個或多個開關器件S44處于接通狀態W將一個或多個該預設電阻R44和第四電阻R43 予W并聯(第四運算放大器A4的反相輸入端和輸出端之間的并聯總阻值降低）。或者是當帶 通濾波器設置為降低中屯、角頻率《 0的工作模式時，則一個或多個開關器件S44處于斷開狀 態W將一個或多個和第四電阻R43并聯的預設電阻R44從帶通濾波器中浮置(第四運算放大 器A4的反相輸入端和輸出端之間的并聯總阻值增加）。開關S44的接通或關斷可由圖8中的 處理器412輸出的高低電平來驅動開關S44進行切換。考慮到帶寬BW= ?〇/Q，如果品質因素 Q設為預定值，則中屯、角頻率《0的調節意味著帶寬BW也對應被調節。或者反過來說，如果帶 寬BW設為預定值，則中屯、角頻率CO 0的調節意味著品質因素 Q也對應被調節。另外，濾波器的 另一個很重要的參數是通帶中屯、中屯、角頻率《0處的電壓放大倍數Auo=-R43/(2R41)。如 果第四運算放大器A4的反相輸入端和輸出端之間的并聯有R44,則上式中的阻值R43應該被 第四運算放大器A4的反相輸入端和輸出端之間的并聯總阻值替換。
[0065] 帶通濾波器中第六運算放大器A6產生輸出結果VouT_As，檢測裝置具備的一個處理 器412還用來接收第=檢測模塊411輸出的該結果VOUTAS，因為結果V〇UT_AS表征了偵測到的第 =信號的大小值，所W處理器412可W利用運個表征了第=信號的輸出結果和闊值進行比 較，或是統計第=信號在預設的時間段內超過闊值的次數。例如，在第=信號超過某個預設 的闊值范圍時，我們可W認為電網上產生了非期望的故障電弧，而如果第S信號的值在闊 值范圍W下，則可W認為電網上產生了在容忍范圍內的常規電弧。從而可W我們利用第= 信號作為判斷電網中是否存在電弧提供依據。另外，如果在電網中存有電弧的情況下，第= 信號還作為判斷電弧是正常電弧還是故障電弧的依據。一般而言，如果第=信號相對于參 考頻譜的偏離量不超過闊值允許偏離量則確定為正常電弧，否則相對于參考頻譜的偏離量 大于闊值允許偏離量則確定為非正常的故障電弧。為了避免或降低電弧的負面影響，應當 盡快的啟動切斷電弧源頭的對策，因此本發明提供的電弧檢測機制，可W盡可能快和可靠 地確定電弧，為電力系統的維護或監視工作人員提供了便利。
[0066] W上，通過說明和附圖，給出了【具體實施方式】的特定結構的典型實施例，上述發明 提出了現有的較佳實施例，但運些內容并不作為局限。對于本領域的技術人員而言，閱讀上 述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權利要求書應看作是涵蓋本發明 的真實意圖和范圍的全部變化和修正。在權利要求書范圍內任何和所有等價的范圍與內 容，都應認為仍屬本發明的意圖和范圍內。
【主權項】
1. 一種檢測裝置，其特征在于，具有檢測電網中電流信息的電流傳感器，還包括： 第一檢測模塊，用于從該電流信息中偵測和提取具有第一頻率范圍的第一信號，第一 信號至少用作形成與它當中的諧波大小相等相位相反的注入到電網的補償電流的計算依 據，以及第一信號至少還用作判斷電網的電能質量的依據； 第二檢測模塊，用于從該電流信息中偵測和提取具有第二頻率范圍的第二信號，第二 頻率范圍比第一頻率范圍的頻率高，第二信號至少用作判斷電網的電能質量的依據； 第三檢測模塊，用于以帶通濾波的方式從該電流信息中偵測和提取第三信號，第三信 號用來與預設的閾值進行比較或是統計它在預設的時間段內超過閾值的次數藉此來判斷 它是否屬于故障電弧。2. 根據權利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，所述第一檢測模塊中具有一個差分放 大電路，其包括： 第一、第二運算放大器，它們各自的正相輸入端分別親合到該電流傳感器的一對輸出 端以擷取第一信號，它們的反相輸入端之間連接有第一電阻；以及 在第一和第二運算放大器各自的反相輸入端和各自的輸出端之間連接有第二電阻，藉 此在第一、第二運算放大器的輸出端之間形成差分放大信號。3. 根據權利要求2所述的檢測裝置，其特征在于，該差分放大電路還包括一組或多組相 互串聯的預設電阻和開關器件，每一組串聯的預設電阻和開關器件均連接在第一、第二運 算放大器的反相輸入端之間； 當所述差分放大電路設為增加放大倍數的工作模式時，一個或多個開關器件處于接通 狀態以將一個或多個該預設電阻和第一電阻予以并聯;或者 當所述差分放大電路設為降低放大倍數的工作模式時，一個或多個開關器件處于斷開 狀態以將一個或多個和第一電阻并聯的預設電阻從所述差分放大電路中浮置。4. 根據權利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，所述第二檢測模塊具有一個積分電 路，其包括： 第三運算放大器，它的正相和反相輸入端分別耦合到該電流傳感器的一對輸出端以擷 取第二信號，藉由第三運算放大器形成一個積分器。5. 根據權利要求4所述的檢測裝置，其特征在于，所述第二檢測模塊還包括電壓電流轉 換器，其用于接收所述積分電路的輸出電壓并將該電壓轉換成電流量予以輸出。6. 根據權利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，所述第三檢測模塊具有一個帶通濾波 器，它包括分別親合到該電流傳感器的一對輸出端的第一和第二輸入節點： 第一輸入節點和帶通濾波器中的一個第四運算放大器的反相輸入端之間串聯有第三 電阻和第一電容，第三電阻和第一電容的第一互連節點處與第四運算放大器的輸出端之間 連接有第二電容，且第四運算放大器的反相輸入端和輸出端連接有第四電阻；以及 第一互連節點與第二輸入節點也即第四運算放大器的正相輸入端間連有另一電阻。7. 根據權利要求6所述的檢測裝置，其特征在于，該帶通濾波器還包括一組或多組相互 串聯的預設電阻和開關器件，每一組串聯的預設電阻和開關器件均連接在第四運算放大器 的反相輸入端和輸出端之間； 當所述帶通濾波器設為增加中心角頻率的工作模式時，一個或多個開關器件處于接通 狀態以將一個或多個該預設電阻和第四電阻予以并聯;或者 當所述帶通濾波器設為降低中心角頻率的工作模式時，一個或多個開關器件處于斷開 狀態以將一個或多個和第四電阻并聯的預設電阻從所述帶通濾波器中浮置。8. 根據權利要求6所述的檢測裝置，其特征在于，第一和第二輸入節點之間連接有過壓 保護元件，過壓保護元件是瞬態電壓抑制器、放電管、壓敏電阻中之一或它們的組合。9. 根據權利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，第一信號至少包括工頻信息和諧波分 量信息，第二信號至少包括比工頻頻率更高的瞬態電流信息。10. 根據權利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，所述電流傳感器是羅氏空心線圈電 流傳感器。11. 根據權利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，還包括報警輸出模塊，一旦報警輸出 模塊監控到第三信號超過預設的閾值或在預設的時間段內第三信號超過閾值的次數不在 指定的數值范圍內時，引發該報警輸出模塊輸出指示信號來表征第三信號屬于故障電弧， 并進一步觸發接收該指示信號的預警裝置產生報警信息。12. -種和如權利要求1所述的檢測裝置配套使用的有源電力濾波器，其特征在于，用 于產生與第一信號中諧波大小相等相位相反的補償電流來注入電網。13. 根據權利要求12所述的有源電力濾波器，其特征在于，包括： 一個將第一檢測模塊輸出的差分模擬量轉為單端電壓信號的第五運算放大器； 一個執行單向傳輸信號的隔離耦合模塊，用于接收該單端電壓信號，并輸出跟隨該單 端電壓信號的變化而線性變化的線性電流； 一個第六運算放大器，其正相輸入端接地且在其反相輸入端和輸出間連接有電阻，用 于將該線性電流轉換成其輸出端的與該單端電壓信號成線性關系的電壓信號。14. 一種和如權利要求1所述的檢測裝置配套使用的電能質量分析儀，其特征在于，包 括一個電流電壓轉換器，第二檢測模塊將第二信號轉換成電流量的形式予以輸出，電能質 量分析儀的電流電壓轉換器將該電流量還原成表征了第二信號的電壓量;以及 第一信號為電能質量分析儀評判電流的工頻與諧波質量提供判斷依據，第二信號為電 能質量分析儀衡量瞬態電流信息提供判斷依據。15. -種電弧檢測裝置，其特征在于，利用羅氏線圈傳感器檢測電網中的電流信息，并 且還包括一個濾波器以從該電流信息中偵測和提取一個預設信號，該預設信號用于與預設 的閾值進行比較或是統計該預設信號在預設的時間段內超過閾值的次數藉此判斷它是否 屬于故障電弧;其中 該濾波器具有分別耦合到羅氏線圈傳感器的一組輸出端的第一和第二輸入節點； 第一輸入節點和濾波器中的一個運算放大器的反相輸入端之間串聯有一個電阻和一 個電容，該電阻和電容間的互連節點與該運算放大器的輸出端之間連接有另一電容，且該 運算放大器的反相輸入端和輸出端連接有另一電阻；以及 該互連節點與第二輸入節點也即運算放大器的正相輸入端間還連有一個電阻； 從而在該運算放大器的輸出端產生表征了該預設信號的電壓信號。16. 根據權利要求15所述的電弧檢測裝置，其特征在于，該濾波器還包括一組或多組相 互串聯的預設電阻和開關器件，每一組串聯的預設電阻和開關器件均連接在該運算放大器 的反相輸入端和輸出端之間； 當所述濾波器設置為增加中心角頻率的工作模式時，一個或多個開關器件處于接通狀 態以將一個或多個該預設電阻并聯在運算放大器的反相輸入端和輸出端之間;或者 當所述濾波器設置為降低中心角頻率的工作模式時，一個或多個開關器件處于斷開狀 態以將一個或多個預設電阻從該運算放大器的反相輸入端和輸出端之間浮置。17.根據權利要求15所述的電弧檢測裝置，其特征在于，還包括報警輸出模塊，一旦報 警輸出模塊監控到第三信號超過預設的閾值或在預設的時間段內第三信號超過閾值的次 數不在指定的數值范圍內時，引發該報警輸出模塊輸出有效的指示信號來表征第三信號屬 于故障電弧，并進一步觸發接收該指示信號的預警裝置產生報警信息。
【文檔編號】G01R31/00GK105954624SQ201610430657
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月17日
【發明人】張永, 應劍東
【申請人】豐郅(上海)新能源科技有限公司