專利名稱：分布式多點開關柜內部故障電弧在線監測與保護系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種分布式多點開關柜內部故障電弧在線監測與保護系統，適用于電路故障監測和保護領域。
背景技術：
開關柜內部弧光短路故障是配電系統中ー種非常嚴重的故障，往往會造成災難性的后果，其內部電弧燃燒釋放的巨大能量所產生的各種故障電弧效應，嚴重燒毀昂貴的開關設備，短路電流沖擊可損壞主變壓器，造成長時間停電。更嚴重的是，它還會造成附近エ作人員的人身傷亡事故。目前，在實際運行中的中低壓開關柜及母線故障保護方案主要有三種變壓器后備過流保護方案、饋線過流保護閉鎖變壓器過流保護方案和采用環流原理的高阻抗母線保護方案。以上三種方案由于動作時間都超過開關柜內部耐受的最大燃弧時間(I 00ms)，均不能滿足快速切除故障或保護覆蓋范圍的要求。弧光是檢測弧光短路最快速有效的方法，但目前為止沒有根據電弧光進行短路監測的裝置和系統。
發明內容
針對上述問題，本發明的目的在于提供分布式多點開關柜內部故障電弧在線監測與保護系統，采用檢測電弧故障時發出的弧光為判據，與已安裝的繼電保護設備配合使用，達到進行短路監測的目的并保護配電系統。為實現上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的
分布式多點開關柜內部故障電弧在線監測與保護系統，其包括ー個電弧光傳感器，該電弧光傳感器將采集到的光信號送至電弧光信號檢測單元；電弧光信號檢測單元與故障分析單元連接；故障分析単元與監測多路擴展單元連接，故障分析単元將電弧故障弧光信號進行數據處理后把處理結果送至監測多路擴展単元。該系統與繼電保護裝置連接，繼電保護裝置與斷路器連接。電弧光信號檢測單元還與ー個計時單元連接，計時單元對電弧光信號持續的時間進行計時；計時單元與故障分析單元連接。監測多路擴展単元包括編碼器和多路數據選擇器；編碼器接收故障分析単元傳輸來的信號，進行地址編碼后將信號發送給多路數據選擇器；多路數據選擇器輸出一路故障信號；所述編碼器還與LED顯示模塊連接。該系統為基于ARM的分布式多點開關柜內部故障電弧在線監測與保護系統，主要由電弧光傳感器、電弧光信號檢測單元、計時單元、故障分析単元、監測多路擴展單元組成，電弧光傳感器將采集到的光信號送至電弧光信號檢測單元，經電弧光信號檢測單元的處理送至故障分析単元，計時單元將對電弧光信號持續的時間進行計時，故障分析単元將電弧故障弧光信號進行數據處理判斷發出脫扣信號，將信號輸送至現有的繼電保護裝置，繼電保護裝置一旦檢測到電弧弧光超越限制，與內部CT所測電流進行配合，發出跳閘指示使故障回路的上游斷路器立即分閘。
但是中低壓開關柜中線路回數眾多，繼電保護裝置沒有足夠的開關量接ロ，對應的電弧光保護需要多路擴展。所以在系統中設置有一個監測多路擴展単元，監測多路擴展單元實現多路輸入一路輸出的故障信號。本發明的有益效果為該系統不僅結構簡單，成本低廉，而且動作時間快，抗干擾能力強，不僅可単獨使用也可與各種繼電保護裝置集成，擴展單元的使用使得ー套電弧光監測與保護系統可以保護更多的回路，適合中低壓開關柜使用，從而使得開關柜在成本增加不多的情況下安全性技術水平和附加值都得到很大提高。
附圖I為本發明的原理 附圖2為本發明的監測多路擴展単元結構 附圖3為本發明的故障定位顯示電路原理圖。其中，I、電弧光傳感器；2、電弧光信號檢測單元；3、故障分析単元；4、監測多路擴展單元；5、計時單元；6、繼電保護裝置；7、斷路器；8，編碼器；9、多路數據選擇器；10、LED顯示模塊。
具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本發明作進ー步說明。在圖I中，分布式多點開關柜內部故障電弧在線監測與保護系統，其包括ー個電弧光傳感器1，該電弧光傳感器I將采集到的光信號送至電弧光信號檢測單元2 ;電弧光信號檢測單元2與故障分析単元3連接；故障分析単元3與監測多路擴展単元4連接，故障分析單元3將電弧故障弧光信號進行數據處理后把處理結果送至監測多路擴展単元4。該系統與繼電保護裝置6連接，繼電保護裝置6與斷路器7連接。電弧光信號檢測單元2還與ー個計時単元5連接，計時單元5對電弧光信號持續的時間進行計時；計時單元5與故障分析單元3連接。在圖2中，監測多路擴展単元4包括編碼器8和多路數據選擇器9 ;編碼器8接收故障分析単元3傳輸來的信號，進行地址編碼后將信號發送給多路數據選擇器9 ;多路數據選擇器9輸出一路故障信號；所述編碼器8還與LED顯示模塊10連接。編碼器8可以采用74LS148芯片來實現。多路數據選擇器9可以采用STC12C5A60S2單片機來實現。在圖3中，以8路檢測單元為例，將8路檢測單元進行S0-S7的編號，編碼器輸出的故障電弧的地址用譯碼ニ極管顯示出數字，從這個數字就可以輕松地判斷故障信號來自哪個檢測單元，從而了解到故障電弧發生在開關柜的哪個位置，ニ極管每位最多可以顯示16個不同的數字，所以每套弧光傳感器最多可以有16個檢測単元，無論哪一個檢測単元發生了電弧故障，從ニ極管中的數字都可以直接判斷出來繼而進行檢修，同時某些単元的擴展會使檢測單元數量再次増加，使檢測范圍更廣，從而對開關設備的保護更充分。上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式
進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。
權利要求
1.分布式多點開關柜內部故障電弧在線監測與保護系統，其特征在于其包括ー個電弧光傳感器，該電弧光傳感器將采集到的光信號送至電弧光信號檢測單元；電弧光信號檢測單元與故障分析單元連接；故障分析単元與監測多路擴展單元連接，故障分析単元將電弧故障弧光信號進行數據處理后把處理結果送至監測多路擴展単元。
2.如權利要求I所述的分布式多點開關柜內部故障電弧在線監測與保護系統，其特征在干該系統與繼電保護裝置連接，繼電保護裝置與斷路器連接。
3.如權利要求I所述的分布式多點開關柜內部故障電弧在線監測與保護系統，其特征在干所述電弧光信號檢測單元還與ー個計時單元連接，計時單元對電弧光信號持續的時間進行計時；計時單元與故障分析單元連接。
4.如權利要求I所述的分布式多點開關柜內部故障電弧在線監測與保護系統，其特征在于所述監測多路擴展単元包括編碼器和多路數據選擇器；編碼器接收故障分析單元傳輸來的信號，進行地址編碼后將信號發送給多路數據選擇器；多路數據選擇器輸出一路故障信號；所述編碼器還與LED顯示模塊連接。
全文摘要
本發明公開了一種分布式多點開關柜內部故障電弧在線監測與保護系統，其包括一個電弧光傳感器，該電弧光傳感器將采集到的光信號送至電弧光信號檢測單元；電弧光信號檢測單元與故障分析單元連接；故障分析單元與監測多路擴展單元連接，故障分析單元將電弧故障弧光信號進行數據處理后把處理結果送至監測多路擴展單元。本發明具有經濟實用，安裝簡便，抗干擾能力強，便于推廣使用，適用于各種開關柜等特點。
文檔編號H02H7/22GK102646963SQ20121010680
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月13日 優先權日2012年4月13日
發明者李建修, 李立生, 邵志敏 申請人:山東電力研究院