一種新型電弧光保護系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種新型電弧光保護系統，其特征在于它由專用控制器(1)、弧光信號轉換模塊(2)、電弧光探頭(3)、電流傳感器(4)、高速開關(5)、連接光纖(6)及常規開關組(7)組成。該裝置由專用控制器對弧光信號和電流信號進行分析處理，依據預定的邏輯識別有效的電弧光故障并作出響應，即輸出分閘觸發信號作用于常規開關組和/或高速開關。本實用新型的積極效果是：1.在充分保證可靠功能的前提下，簡化了電弧光保護系統的電子控制系統。2.采用特殊算法，實現了電弧光故障的快速、準確識別。3.采用高速開關設備，在10ms內開斷故障電流，確保配電系統、配電設備、周圍環境及人身安全，為快速恢復供電提供有利條件。
【專利說明】一種新型電弧光保護系統【技術領域】
[0001]本發明涉及一種新型電弧光保護系統，屬于變電、配電及用電領域，主要用于40.5kV及以下中壓開關柜或其它變配電設備內部的電弧光監測及快速保護。
【背景技術】
[0002]目前配電系統中大量采用的中壓開關柜常見的故障有四類:操作機構故障，絕緣部件老化，導電連接不良及部件質量缺陷，這些故障最終都將發展為電弧故障，導致系統短路。在變配電系統中，變壓器后備過流保護的典型響應時間為1.2S-1.4S ;采用饋線速斷保護閉鎖的變壓器后備過流保護典型響應時間為300ms-400ms ;高阻抗保護典型響應時間35ms-60ms，但保護范圍受CT安裝位置限制，且價格昂貴。在中壓系統由于一般不配置專用的母線快速保護裝置，一旦出現電弧故障時，傳統保護裝置較長的響應時間導致進線斷路器不能及時跳閘，加深了事故嚴重程度，擴大了故障損失。另外，電弧故障直接威脅到變電站設備及人身的安全。全球每天都有數百人因為開關設備電弧故障受傷甚至死亡，此類事故不僅僅發生在欠缺嚴格安全規范的國家，即便是在安全規范得到嚴格執行的國家，也經常出現電弧故障傷亡事故。在中低壓系統中，電弧故障很大概率會導致母線三相弧光短路，并造成嚴重后果。電弧故障中故障電弧會釋放驚人的能量，對故障相鄰的開關設備或臨近的運行人員造成嚴重傷害。
[0003]基于上述原因 ，在電力試驗室或變配電系統常常需要對可能發生故障電弧的重要區域進行故障電流及弧光探測，以此來判斷設備運行狀態或是否需要進行應急處理，于是電弧光保護系統應運而生。
[0004]現有的電弧光保護系統的工作原理主要是，利用弧光傳感器、電流互感器獲得監測對象的故障特征信號，設計專門的控制裝置對特征信號進行分析，若判斷為設備內部電弧故障，則輸出執行信號作用于常規開關組的分閘回路，確保故障在IOOms內被切除。對于大電流故障電弧而言，IOOms的持續時間對設備造成的破壞及事故后較長的供電恢復時間仍然不能接受。于是國外有公司使專用控制裝置輸出的執行信號不僅作用于常規開關組，而且作用于一個特殊的快速接地開關，通過此快速接地開關使配電系統母線金屬短路來轉移電弧通道的故障電流，使故障電弧的消除時間縮短到IOms以內，大大減輕故障電弧造成的破壞程度。這樣做的缺點是:配電母線金屬性短路雖然快速消除了電弧，但并沒有快速切斷故障電流，反而制造了一個更大的短路電流，對配電系統和相關主設備造成危險沖擊，對配電系統的安全帶來新的負面影響。
[0005]本發明針對目前電弧光保護系統存在的上述缺點，采用高速開關在IOms內快速切斷電弧故障，最大限度的保證了配電系統的安全，為電弧光保護找到了理想的技術解決方案。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種電弧光保護的新的有效技術手段，不僅能快速準確的識別電弧故障，而且能快速消除故障，使電弧對配電系統、配電設備、周圍環境及人身安全的威脅降到最低。
[0007]本發明的目的是通過如下途徑實現的:技術方案中包括專用控制器、弧光信號轉換模塊、電弧光探頭、電流傳感器、高速開關、連接光纖及常規開關組。所說的電弧光探頭采用高靈敏寬范圍的光敏模塊LX1972或0N9658作為核心部件，在0-50kLux范圍內對可見光照度做出線性響應，方便了弧光整定門檻的設置，電弧光探頭可用來檢測電弧光信號，并將此信號通過屏蔽電纜輸入到弧光信號轉換模塊。所說的弧光信號轉換模塊，將多路弧光探頭的信號集中在一起，通過其內部邏輯電路進行或運算可將多路電弧光探頭信號匯總，匯總后的信號通過光信號輸出電路連接到一個光纖接口，通過此接口由連接光纖將信號傳輸到專用控制器上對應的弧光通道。所說的電流傳感器，可以是傳統的電流互感器，也可以是羅氏線圈，其信號輸入到專用控制器的模擬通道。所說的專用控制器，包含單片機或DSP智能芯片，可以完成弧光信號和電流信號的分析處理，依據預定的邏輯識別有效的電弧光故障并作出響應，即輸出分閘觸發信號作用于常規開關組和/或高速開關。所說的高速開關是指短路電流限制器或快速真空斷路器，它們可以受控于專用控制器，作為新型弧光保護系統的高端配置，判斷設備內部有電弧故障，同時故障電流超過設定值，專用控制器輸出分閘信號作用于短路電流限制器或快速真空斷路器，故障電流可在IOms內被快速切斷，故障電弧亦隨即消失。
[0008]本發明的積極效果是:1.在充分保證可靠功能的前提下，簡化了電弧光保護系統的電子控制系統。2.采用特殊算法，實現了電弧光故障的快速、準確識別。3.采用高速開關設備，在IOms內開斷故障電流，確保故障電弧的等效能量/ i2dt降到最低，從而最大限度的確保配電系統、配電設備、周圍環境及人身安全，為快速恢復供電提供有利條件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明:
[0010]圖1為本發明原理構成示意圖
[0011]圖2為本發明在配電系統應用的示意圖
【具體實施方式】
[0012]圖2為本發明在配電系統應用的示意圖，所有弧光探頭3連接到弧光信號轉換模塊Ml-Mn，Ml-Mn通過各自的連接光纖與專用控制器I連接，變壓器進線及母聯位置的電流傳感器信號輸入專用控制器I進行分析處理，專用控制器I輸出的執行信號Tripl-Trip4分別作用于三個常規開關組(Tripl-Trip3)及一個高速開關(Trip4)，一套弧光保護裝置覆蓋一段母線。一旦在本套弧光保護裝置范圍內發生大的電弧故障，高速開關可確保在IOms內切斷故障電流,將故障造成的損失降到最小。
[0013]此處已經根據特定的示例性實施例對本發明進行了描述，對本領域的技術人員來說，在不脫離本發明的范圍下進行適當的替換或修改將是顯而易見的。示例性的實施例僅僅是例證性的，而不是對本發明的范圍的限制，本發明的范圍由所附的權利要求書定義。
【權利要求】
1.一種新型電弧光保護系統，其特征在于它由專用控制器(I)、弧光信號轉換模塊(2)、電弧光探頭(3)、電流傳感器⑷、高速開關(5)、連接光纖(6)及常規開關組(7)組成。所有弧光探頭(3)連接到弧光信號轉換模塊(2)的Ml-Mn，Ml-Mn通過各自的連接光纖(6)與專用控制器(I)連接，變壓器進線及母聯位置的電流傳感器(4)信號輸入專用控制器(I)進行分析處理，專用控制器(I)輸出的執行信號Tripl-Trip4分別作用于三個常規開關組(7)(Tripl-Trip3)及一個高速開關(5) (Trip4)，一套弧光保護裝置覆蓋一段母線。
2.如權利要求1所述的新型電弧光保護系統，其特征是所述的弧光信號轉換模塊(2)，在其內部采用邏輯電路進行或運算可將多路電弧光探頭信號匯總，并轉換為光信號通過連接光纖(6)向遠方傳輸。
3.如權利要求1所述的新型電弧光保護系統，其特征是電弧光探頭(3)采用LX1972或0N9658光敏模塊可在0-50kLux范圍內對可見光照度做出線性響應。
4.如權利要求1所述的新型電弧光保護系統，其特征是所述的高速開關(5)為短路電流限制器或快速真空斷路器，它們可以受控于專用控制器(I)，開斷故障電流。
【文檔編號】H02H3/08GK203617679SQ201320462235
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年7月27日 優先權日:2012年11月8日
【發明者】李品德, 李夢菲 申請人:陜西德瑞森電氣工程有限公司