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CN113972648A - 供电系统的保护结构及空调 - Google Patents

供电系统的保护结构及空调 Download PDF

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CN113972648A CN202111243122.XA CN202111243122A CN113972648A CN 113972648 A CN113972648 A CN 113972648A CN 202111243122 A CN202111243122 A CN 202111243122A CN 113972648 A CN113972648 A CN 113972648A
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崔铖浩
黄猛
王京
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Abstract

本发明公开了一种供电系统的保护结构及空调，其中供电保护结构包括：连接在两台供电设备之间，和/或连接在供电设备与转换设备之间的断电保护组件，转换设备连接多台供电设备。其中，本发明旨在连接供电设备、转换设备，并监测连接后的供电设备和转换设备的运行状况，当出现反接、漏电流、和直流拉弧等故障时，及时断开对应的供电设备和转换设备之间的连接，保护其他与转换设备连接的供电设备的运行不受影响。

Description

供电系统的保护结构及空调
技术领域
本发明涉及电连接领域，特别是涉及一种供电系统的保护结构及空调。
背景技术
随着光伏产业的发展，现如今光伏逆变器、光伏空调都得到了极大的普及。逆变器效率和容量的提升，一个光伏逆变器的可接入的光伏组件的串数也不断提高，由开始的一串两串提升至四至八串。随之而来的是光伏逆变装置的安全问题，一旦其中一串光伏组件出现问题，该逆变器的运行状况便会受到影响，而且还会影响并联运行的逆变器的运行状况，这对整个光伏系统的运行是一种极大的损耗，所以对于光伏组件运行状态的监测对于逆变器是十分重要的，但是目前市场上还是缺少对光伏组件进行连接且同时监控并保护的设计。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术中光伏逆变器无法对与之连接的光伏组件进行监控和保护的技术问题，提出一种供电系统的保护结构及空调。
本发明采用的技术方案是：
本发明提出了一种供电系统的保护结构及空调，其中供电系统的保护结构包括：连接在两台供电设备之间，和/或连接在供电设备与转换设备之间的断电保护组件，所述转换设备连接多台供电设备。
进一步的，所述断电保护组件包括：
吸合模块，所述吸合模块可自动吸合或断开；
检测模块，用于检测电路故障，存在故障时发出故障信号；
控制模块，根据所述故障信号控制所述吸合模块的开断。
在一实施例中，所述检测模块包括：检测漏电流故障的漏电流传感器。
在一实施例中，所述检测模块包括：检测直流拉弧故障的高带宽电流传感器。
进一步的，所述漏电流传感器发送漏电流故障信号至所述转换设备，当所述转换设备根据所述漏电流故障信号判定所述漏电流传感器存在误判时，所述转换设备修正所述控制模块的控制指令。
进一步的，所述高带宽电流传感器发送直流拉弧故障信号至所述转换设备，当所述转换设备根据所述直流拉弧故障信号判定所述高带宽电流传感器存在误判时，所述转换设备修正所述控制模块的控制指令。
在一实施例中，所述吸合模块包括：外壳、正对间隔设置在所述外壳内壁上的第一磁体和第二磁体；所述第一磁体的位置固定，所述第二磁体可移动至与所述第一磁体吸合，所述第一磁体和所述第二磁体的极性相反。
在一实施例中，所述第一磁体、所述第二磁体均固定连接一个接线端子，所述接线端子的接线端口在所述外壳的外部。
在一实施例中，所述吸合模块还包括：设置在所述外壳内的退磁组件，所述退磁组件通电时产生反向磁场使吸合的所述第一磁体和所述第二磁体断开连接。
在一实施例中，所述第二磁体安装在固定基座上，所述固定基座通过弹簧与所述外壳内壁连接。
在一实施例中，所述退磁组件包括：退磁线圈，所述退磁线圈环绕设置在所述第一磁体的四周。
在一实施例中，所述接线端子内部均设有防反接组件，所述防反接组件为二极管。
进一步的，所述外壳内部充满惰性气体。
在一实施例中，所述供电设备为光伏组件，所述转换设备为光伏逆变器。
一种空调，使用上文所述的断电保护组件与所述转换设备连接。
与现有技术比较，本发明本发明除了能连接供电设备、转换设备，还能监测连接后的供电设备和转换设备的运行状况，当出现反接、漏电流、和直流拉弧等故障时，及时断开对应的供电设备和转换设备之间的连接，保护其他与转换设备连接的供电设备的运行不受影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中断电保护组件的结构示意图；
图2为本发明实施例中漏电流传感器的工作流程图；
图3为本发明实施例中高带宽电流传感器的工作流程图；
1、吸合模块；11、第一磁体；12、第二磁体；13、退磁线圈；14、接线端子；15、弹簧；16、固定基座；2、检测模块；3、控制模块。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
随着光伏产业的逐渐发展，光伏逆变器的效率和容量得到了明显的提升。比如，一个光伏逆变器的可接入的光伏组件的串数不断提高，由开始的一串、两串提升至四至八串。但随之而来的是光伏逆变器的安全问题，一旦其中一串光伏组件出现问题，该逆变器的运行状况便会受到影响，而且还会影响并联运行的其他逆变器的运行状况，这对整个光伏系统的运行是一种极大的损耗。
针对该安全问题，本发明提出一种供电系统的保护结构，包括：连接在两台供电设备之间，和/或连接在供电设备与转换设备之间的断电保护组件，转换设备连接多台供电设备。本发明提出的供电系统的保护结构旨在连接供电设备、转换设备，并监测连接后的供电设备和转换设备的运行状况，当出现反接、漏电流、和直流拉弧等故障时，及时断开对应的供电设备和转换设备之间的连接，保护其他与转换设备连接的供电设备的运行不受影响。
其中能实现上述连接、监测保护作用的是断电保护组件，断电保护组件包括：吸合模块1，吸合模块1可自动吸合或断开，吸合模块1用于连接供电设备和转换设备，当吸合模块1吸合时供电设备和转换设备之间实现电流传输；检测模块2，用于检测供电设备和转换设备之间的电流传输是否存在故障，当存在故障时发出故障信号；控制模块3，根据故障信号控制吸合模块的开断。
本发明所提出的断电保护组件可连接供电设备和转换设备，同时断电保护组件还能的供电设备和转换设备之间的电流传输情况进行监控，一旦出现漏电、直流拉弧等情况能及时断开供电设备和转换设备之间的连接，保证整个供电系统正常可运行，同时进行故障定位，便于维修人员检查解决，间接提高了整个供电系统的运行效率。
下面将本发明提出的断电保护组件用在光伏供电系统中，连接光伏组件和光伏逆变器，每台光伏逆变器同时连接多串光伏组件，下面结合附图以及实施例对本发明的原理及结构进行详细说明。
在本实施例中，如图1所示，吸合模块1固定在断电保护组件的外壳内，具体的：包括第一磁体11和第二磁体12，第一磁体11和第二磁体12分别固定在外壳相对的两个面上，第一磁体11和第二磁体12是位置正对、极性相反。同时，第一磁体11是直接与外壳内壁固定的，所以第一磁体11的位置是固定的不能移动。与第一磁体安装面相对的面上设有弹簧15，弹簧15可向第一磁体11的方向移动，弹簧15另一端连接有一个固定基座16，第二磁体12安装在固定基座16正对第一磁体11的面上，所以第二磁体可以随着弹簧的伸长向第一磁体移动直至与第一磁体吸合，第一磁体和第二磁体的吸合是因为磁场的作用。每对第一磁体11和第二磁体12均对应连接一个接线端子14，接线端子14设置在外壳的外表面，且接线端子14的内部设有防反接的二极管。每个断电保护组件内部都设有两对吸合模块，一对吸合模块设有正极接线端子，另一对吸合模块设有负极接线端子，所以只要将光伏组件的正极导线与逆变器的正极导线对应连接，将光伏组件的负极导线与逆变器的负极导线对应连接，便能实现光伏组件和逆变器之间的电连接。同时，为了防止在安装过程中出现反接的情况，在每个接线端子内都安装有一个防反接的二极管。此外，为了在发生故障时能够及时断开第一磁体11和第二磁体12之间的连接，在外壳内设有退磁组件，退磁组件在通电时产生反向磁场使吸合的第一磁体和第二磁体断开连接，具体的退磁组件是退磁线圈13，退磁线圈13直接与外壳内壁固定且环绕在第一磁体11的四周。所以，当检测模块2检测到故障存在时，控制模块3能给退磁线圈13电流使其产生一个反向磁场，在反向磁场的作用下第一磁体11和第二磁体12是处于断开的状态。
本发明提出的断电保护组件中的检测模块主要监测实际过程中最常见的漏电流、直流拉弧的情况，所以本发明所提出的检测模块2包括：检测漏电流故障的漏电流传感器、检测直流拉弧故障的高带宽电流传感器。
光伏逆变器正常运行时，由于光伏组件对地共模电容存在，一旦光伏组件、电网、大地组成回路，共模电压对该电容充电就形成漏电流。当逆变器通过多个本发明提出的断电保护组件分别连接安装多串光伏组件，提高运行效率时，必须考虑到随着光伏组件数量的增多就会增加漏电的几率。所以本发明可以对逆变器所连接的光伏组件的运行状况进行监测，一旦有光伏组件出现漏电流异常，漏电流传感器便能及时检测出故障，发出故障信号至控制模块，控制模块能够根据故障信号对故障光伏组件进行定位，且同时控制连接故障的光伏组件的吸合模块断开连接，则故障的光伏组件就能够停止工作，且不会影响其他并行运行的光伏组件，不会造成资源的浪费。具体的如图2所示，当某个断电保护组件内的漏电流传感器检测到连续300mA漏电流、突变30mA漏电流、突变60mA电流或突变150mA漏电流时便发送故障信号至控制模块3，控制模块控制退磁线圈产生方向磁场使第一磁体11和第二磁体12断开连接。同时，为了防止漏电流传感器发生误判，漏电流传感器发送的故障信号还会通过通信装置传输至与该光伏组件连接的逆变器的控制器中，控制器再次分析故障信号所对应的电流信息是否属于上述几类漏电流中。若属于则漏电流传感器没有误判，因此逆变器的控制器可以根据实际的使用情况去选择让逆变器停止工作（可能存在漏电情况严重让逆变器也受损的情景，这时便可以控制逆变器也停止工作，保证安全）或选择让逆变器继续工作（可能漏电并不影响逆变器，且漏电的光伏组件已经停止工作了，逆变器处于安全的状态下）；若不属于则漏电流传感器产生了误判，因此控制器修正控制模块控制的控制指令，让连接被误判的光伏组件的吸合模块重新连接，则被误判的光伏组件能重新工作。
光伏组件及连接处在长时间使用后，难免发生老化、绝缘层脱落等现象，此时的光伏组件可能存在直流拉弧，一旦发生拉弧未及时处理，轻则短路，重则引发火灾损坏组件及设备。本发明具备直流拉弧检测及保护功能，极力保证设备使用年限内的安全、稳定、高效运行。具体的如图3所示，高带宽电流传感器能对光伏组件产生的高频直流信号进行检测，当高带宽电流传感器检测到高频直流分量振幅超出范围时便说明存在直流拉弧，所以高带宽电流传感器发出故障信号至控制模块，控制模块能够根据故障信号对故障光伏组件进行定位，且同时控制连接故障的光伏组件的吸合模块断开连接，则故障的光伏组件就能够停止工作。同样的，为了防止高带宽电流传感器发生误判，高带宽电流传感器发送的故障信号也会通过通信装置传输至与该光伏组件连接的逆变器的控制器中，控制器再次分析该故障信号所对应的高频直流分量振幅是否超出范围。当高带宽电流传感器没有误判，逆变器可以根据实际的情况选择停止工作或继续工作；当高带宽电流传感器误判，控制器修正控制模块控制的控制指令，让连接被误判的光伏组件的吸合模块重新连接，则让被误判的光伏组件继续工作。与此同时，外壳内部充满惰性气体，一旦高带宽电流传感器检测出有直流拉弧，惰性气体会快速消除产生的电火花。
在另一实施例，本发明提出的断电保护组件可以连接光伏组串和光伏组串，或者是其他需要连接使用的设备。
本发明还提出一种空调，采用上文提出的供电系统的保护结构进行供电，具体的使用上文提及的断电保护组件与上文提出的供电系统的保护结构中的转换设备连接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.供电系统的保护结构，其特征在于，连接在两台供电设备之间，和/或连接在供电设备与转换设备之间的断电保护组件，所述转换设备连接多台供电设备。
2.如权利要求1所述的供电系统的保护结构，其特征在于，所述断电保护组件包括：
吸合模块，所述吸合模块可自动吸合或断开；
检测模块，用于检测电路故障，存在故障时发出故障信号；
控制模块，根据所述故障信号控制所述吸合模块的开断。
3.如权利要求2所述的供电系统的保护结构，其特征在于，所述检测模块包括：检测漏电流故障的漏电流传感器。
4.如权利要求2或3所述的供电系统的保护结构，其特征在于，所述检测模块包括：检测直流拉弧故障的高带宽电流传感器。
5.如权利要求3所述的供电系统的保护结构，其特征在于，所述漏电流传感器发送漏电流故障信号至所述转换设备，当所述转换设备根据所述漏电流故障信号判定所述漏电流传感器存在误判时，所述转换设备修正所述控制模块的控制指令。
6.如权利要求4所述的供电系统的保护结构，其特征在于，所述高带宽电流传感器发送直流拉弧故障信号至所述转换设备，当所述转换设备根据所述直流拉弧故障信号判定所述高带宽电流传感器存在误判时，所述转换设备修正所述控制模块的控制指令。
7.如权利要求2所述的供电系统的保护结构，其特征在于，所述吸合模块包括：外壳、正对间隔设置在所述外壳内壁上的第一磁体和第二磁体；所述第一磁体的位置固定，所述第二磁体可移动至与所述第一磁体吸合，所述第一磁体和所述第二磁体的极性相反。
8.如权利要求7所述的供电系统的保护结构，其特征在于，所述第一磁体、所述第二磁体均固定连接一个接线端子，所述接线端子的接线端口在所述外壳的外部。
9.如权利要求7所述的供电系统的保护结构，其特征在于，所述吸合模块还包括：设置在所述外壳内的退磁组件，所述退磁组件通电时产生反向磁场使吸合的所述第一磁体和所述第二磁体断开连接。
10.如权利要求7所述的供电系统的保护结构，其特征在于，所述第二磁体安装在固定基座上，所述固定基座通过弹簧与所述外壳内壁连接。
11.如权利要求9所述的供电系统的保护结构，其特征在于，所述退磁组件包括：退磁线圈，所述退磁线圈环绕设置在所述第一磁体的四周。
12.如权利要求8所述的供电系统的保护结构，其特征在于，所述接线端子内部均设有防反接组件，所述防反接组件为二极管。
13.如权利要求7所述的供电系统的保护结构，其特征在于，所述外壳内部充满惰性气体。
14.如权利要求1所述的供电系统的保护结构，其特征在于，所述供电设备为光伏组件，所述转换设备为光伏逆变器。
15.一种空调，其特征在于，采用在权利要求1-14任意一项所述的供电系统的保护结构进行供电。
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