開關柜一次設備弧光故障預警和保護的裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種開關柜一次設備弧光故障預警及保護的裝置及方法，屬于電力設備中弧光保護技術領域。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著國內電力工業的高速發展，中低壓開關柜的應用數量越來越多，其中開關柜內部電弧光短路是一種頻發性、災難性故障，越來越嚴重地威脅著電力設備的安全運行。開關柜內部的電弧短路故障，往往由于沒有得到及時清除，發展成為中低壓母線故障，造成供電系統失穩、大面積停電、開關設備嚴重燒毀等災難性后果，甚至造成人身傷亡事故。所以，分析和研究開關柜弧光短路故障引發的母線故障的原因及影響因素，進而采取有效的保護措施，具有非常重要的現實意義。
【發明內容】
[0003]根據以上現有技術中的不足，本發明要解決的問題是:提供一種結構簡單，操作方便，檢測準確，能有效保證供電系統設備的安全運行和供電的可靠性的弧光與電流故障檢測及快速跳閘的保護裝置及方法。
[0004]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:該弧光與電流故障檢測及快速跳閘的保護裝置包括管理單元、電流單元、弧光單元、通訊單元和電源單元，管理單元、電流單元、弧光單元和通訊單元分別連接電源單元的開關電源，電流單元和弧光單元的信號輸出端連接管理單元的信號輸入端，管理單元的信號輸出端連接通訊單元，管理單元的控制輸出端通過隔離電路連接安裝在電源單元上的繼電器。
[0005]其中，電源單元用于為整個裝置提供電源，并帶有四個電子繼電器，作為四路跳閘出口，實現快速保護；弧光單元連接弧光傳感器用于測試外部的弧光信號；電流單元用于測試電流的大小；通訊單元實現與外部系統的數據交換；管理單元能夠實現對各個部件信號的處理和數據通訊，檢測準確，操作方便，能有效保證供電系統設備的安全運行和供電的可靠性。
[0006]其中，進一步地優選，管理單元包括控制單元、按鍵單元和IXD顯示屏，按鍵單元連接控制單元的信號輸入端，控制單元的信號輸出端連接IXD顯示屏，控制單元采用DSP芯片和CPLD芯片，能夠通過按鍵方便的輸入信息，LCD顯示屏能夠方便工作人員觀察數據，采用DSP芯片和CPLD芯片能夠提高運算速度，保證了電路的穩定性，同時，管理單元與電流單元、弧光單元、通訊單元之間通過以太網總線技術實現數據交換。
[0007]其中，進一步地優選，弧光單元包括16路弧光信號輸入電路，弧光信號輸入電路的的輸入端連接弧光傳感器，弧光信號輸入電路的輸出端通過濾波整流電路和AD轉換電路連接管理單元，能夠精確測量外部設備的弧光值，方便管理單元快速準確做出跳閘判斷。
[0008]其中，進一步地優選，電流單元包括6路電流信號輸入電路，電流信號輸入電路的輸入端連接電流傳感器，電流信號輸入電路的輸出端通過濾波整流電路和AD轉換電路連接管理單元，電流單元實現電流的精確采集，采用快速算法，每個周期采集固定數量的幾個特征點，并進行合理的數學建模，實現在1ms之內完成電流的精確測量。
[0009]其中，進一步地優選，通訊單元包括兩路485出口和兩路以太網口接口，通訊單元通過以太網口連接上位機，方便工作人員對測試裝置進行操作控制。
[0010]其中，進一步地優選，電流單元和弧光單元的信號輸入端分別連接電流傳感器和弧光傳感器，電流傳感器和弧光傳感器分別安裝在外部監測設備上，繼電器連接外部監測設備開關。
[0011]其中，開關柜一次設備弧光故障預警和保護的方法包括以下步驟:
1)將電流單元和弧光單元的信號輸入端分別連接設置在外部監測設備上電流傳感器和弧光傳感器；
2)通過管理單元的按鍵單元設置弧光與電流檢測的保護模式，并同時設定整定值；
3)若所檢測的信號大于所設定的整定值，管理單元控制繼電器動作，裝置實現快速跳閘。
[0012]其中，若步驟2 )中，設置整個裝置為單弧光保護模式，若檢測到弧光信號大于設定的整定值，管理單元控制繼電器動作，裝置實現快速跳閘，動作時間小于7ms。
[0013]其中，若步驟2 )中，設置整個裝置為弧光加電流保護模式，若檢測到弧光信號及電流信號同時大于設定的整定值，管理單元控制繼電器動作，裝置實現快速跳閘，動作時間小于 1ms0
[0014]本發明具有的有益效果是:
1、本發明所述的管理單元設置有操作按鍵和LCD顯示屏，不但能夠方便輸入信息，還能將弧光值、電流值和動作時間等信息通過LCD顯示屏實時顯示，方便工作人員觀察，同時，內部采用DSP數字信號處理單元作為中央出口器，配合CPLD邏輯計算單元，還外擴了雙端口的RAM和EEPR0M，提高了性能，準確采集弧光單元和電流單元的信號，大大提高了運算速度，還保證了電路的穩定性。
[0015]2、本發明不但實現弧光、電流的精確檢測，還通過智能判斷實現快速跳閘動作出口，結構簡單，操作方便，檢測準確，進一步保證了供電系統設備的安全運行和供電的可靠性。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的結構示意圖；
圖2為本發明弧光單元的連接原理圖；
圖3為本發明電流單元的連接原理圖；
圖4為本發明電源單元的繼電器連接示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步描述。
[0018]如圖1-4所示，該弧光與電流故障檢測及快速跳閘的保護裝置包括管理單元、電流單元、弧光單元、通訊單元和電源單元，管理單元、電流單元、弧光單元和通訊單元分別連接電源單元的開關電源，電流單元和弧光單元的