專利名稱：弧光保護(hù)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電カ系統(tǒng)保護(hù)領(lǐng)域，具體地，涉及ー種弧光保護(hù)模塊。
背景技術(shù)：
高壓電弧是ー種頻發(fā)性、災(zāi)難性的嚴(yán)重故障。故障電弧一旦發(fā)生，便會(huì)輻射出巨大的聲、光、電、熱等能量，導(dǎo)致電力系統(tǒng)與用電設(shè)備毀壞及人身傷害。電弧故障的危害程度取決于電弧電流及切除時(shí)間，只有總切除時(shí)間小于80ms，才能使設(shè)備得到可靠保護(hù)。目前對(duì)電弧的檢測(cè)方法很多。例如在開關(guān)柜不同単元內(nèi)放置壓カ傳感器系統(tǒng)，由壓カ波觸發(fā)，使給故障回路供電的斷路器跳閘；有的檢測(cè)保護(hù)裝置通過檢測(cè)絕緣失效的早 期信號(hào)；此外，還有ー些通過檢測(cè)聲、光、壓力、電流的組合信號(hào)的方法。上述檢測(cè)方法，大多比較復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來難度較大，成本也較高，這就導(dǎo)致上述方法沒有能夠大規(guī)模推廣應(yīng)用到工程實(shí)踐中去。近年來，德國(guó)Moeller公司的用于低壓開關(guān)柜的故障電弧保護(hù)系統(tǒng)ARC0N、ABB的ARC Guard System故障電弧保護(hù)系統(tǒng)、芬蘭Vaasa公司的VAMP系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)是基于檢測(cè)電弧故障時(shí)發(fā)出的弧光以及過流雙判據(jù)，以提供快速而安全的母線保護(hù)，這為限制電弧故障損壞提供了一種有效的解決方案。但是這些系統(tǒng)復(fù)雜、價(jià)格高從而影響了其推廣使用。同時(shí)由于高壓開關(guān)的老化等因素，引起高壓開關(guān)的誤動(dòng)作會(huì)給電カ系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來影響，而傳統(tǒng)的對(duì)電カ設(shè)備的預(yù)防維護(hù)又有人力花費(fèi)較多且要安排停電作業(yè)等缺點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，針對(duì)上述問題，提出ー種弧光保護(hù)模塊，以實(shí)現(xiàn)成本低且操作、控制、使用簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是—種弧光保護(hù)模塊，包括紫外傳感器、驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路、單片機(jī)和顯示模塊，所述紫外傳感器接受紫外線照射后產(chǎn)生的信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路傳遞給單片機(jī)，然后輸出到顯示模塊。進(jìn)ー步的，所述紫外傳感器核心采用紫外光敏管。進(jìn)ー步的，所述驅(qū)動(dòng)電路包括整流橋、濾波電路、逆變器，所述逆變器的輸出電壓經(jīng)整流橋、和濾波電路后連接在紫外傳感器上。進(jìn)ー步的，所示信號(hào)處理電路為串聯(lián)連接的光電耦合和RC濾波電路。進(jìn)ー步的，所述單片機(jī)采用C8051F120單片機(jī)。進(jìn)ー步的，所述紫外傳感器工作在185nm 260nm波段。本實(shí)用新型的技術(shù)方案通過檢測(cè)紫外光來探測(cè)電弧，對(duì)太陽(yáng)光不起反應(yīng)的原理檢測(cè)高壓電弧，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。采用光電流檢測(cè)方式，信號(hào)檢測(cè)速度很快，將反應(yīng)時(shí)間提高，大約在3ms之內(nèi)，進(jìn)ー步提高了開關(guān)柜的安全保護(hù)。本實(shí)用新型裝置工作穩(wěn)定，裝置體積小，便于接ロ和安裝，可以做成便攜式傳感器，整定簡(jiǎn)単，能準(zhǔn)確判斷故障發(fā)生地點(diǎn)。達(dá)到了成本低且操作、控制、使用簡(jiǎn)便的目的。本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本實(shí)用新型而了解。本實(shí)用新型的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)ー步的詳細(xì)描述。

附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)ー步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本實(shí)用新型的實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的弧光保護(hù)模塊的工作原理圖； 圖2為為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的驅(qū)動(dòng)電路和紫外傳感器的電路連接示意圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的弧光保護(hù)模塊的工作流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。如圖I所示，ー種弧光保護(hù)模塊，包括紫外傳感器、驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路、單片機(jī)和顯示模塊，紫外傳感器接受紫外線照射后產(chǎn)生的信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路傳遞給單片機(jī)，然后輸出到顯示模塊。如圖2所示驅(qū)動(dòng)電路包括整流橋、濾波電路、逆變器，逆變器的輸出電壓經(jīng)整流橋、和濾波電路后連接在紫外傳感器UV上。單片機(jī)采用C8051F120單片機(jī)。采用高靈敏度的日盲型紫外傳感器，工作在UV-C光譜段，避免太陽(yáng)光對(duì)傳感器的干擾。驗(yàn)電器的核心器件是紫外光敏管，我們經(jīng)過比較分析，選擇了日本HAMAMATSU公司的R2868日盲型紫外傳感器，它的技術(shù)指標(biāo)如表I所示。該傳感器的通道工作波段采用太陽(yáng)盲區(qū)UV-C中的185nm 260nm波段，該波段不受太陽(yáng)輻射的干擾。其靈敏度達(dá)5000cps，可有效準(zhǔn)確的檢測(cè)到高壓電暈放電的紫外脈沖。表I : R2868日盲型紫外傳感器技術(shù)指標(biāo)
名稱緣鐘波長(zhǎng) SS電起始電Jl 工作電II エ作電m .S敏度 #*
lift 13S 2ホ)臟 19 !]2SOV 4kS00^-5S(iV^r C fX OSmA SuOlk.tば 1CIOtpm傳感器輸出的是微弱電流信號(hào)，電流很小，需要將其放大，針對(duì)弧光紫外線檢測(cè)。驅(qū)動(dòng)電路如圖2所示。驅(qū)動(dòng)電路通過橋式整流對(duì)來自逆變器的交流電壓進(jìn)行整流，再通過由Cl、R1、R2組成的RC濾波電路進(jìn)行濾波，得到傳感器的工作電壓。其中逆變器的輸入電壓為+3. 3V，調(diào)整Rl和R2的值將傳感器兩端的工作調(diào)整到325V左右。當(dāng)紫外傳感器接收到高壓設(shè)備產(chǎn)生的紫外光后，傳感器兩端開始放電，接著就會(huì)持續(xù)放電，直到電壓小于放電維持電壓。此過程中，即使紫外線消失，放電過程也會(huì)維持。為了正確檢測(cè)紫外線，驅(qū)動(dòng)電路要有滅弧功能，防止放電電流自保持。其工作原理為沒有紫外線時(shí)，傳感器不放電，陽(yáng)極電位等于外加工作電壓。紫外線入射時(shí)，傳感器放電，電流由充電電容C2提供，并在電阻R5上產(chǎn)生瞬時(shí)電流，輸出ー個(gè)脈沖電壓；放電中電容C2電量減少，陽(yáng)極電位逐漸降低,低于放電維持電壓則暫停放電。停止放電后，電源向電容C2逐漸充電，陽(yáng)極電位增加，達(dá)到放電起始電壓后，如有紫外光照射到傳感器上，則再次放電。紫外傳感器得到的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓脈沖信號(hào)，但得到的電壓幅值較高，單片機(jī)不能直接進(jìn)行處理。為了將其電壓限制在-0. 7V 5. 7V，采用了、信號(hào)處理電路其采用快速光電耦合器6N137進(jìn)行限幅和隔離。經(jīng)限幅后的信號(hào)再通RC濾波電路，濾除高頻干擾。信號(hào)處理部分以美國(guó)Silicon公司的主頻IOOMHz單片機(jī)C8051F120為處理核心。預(yù)處理后的脈沖信號(hào)送入單片機(jī)，完成脈沖計(jì)數(shù)。通過對(duì)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)分析，確定電 氣設(shè)備的弧光強(qiáng)度是否達(dá)到報(bào)警閾值。同時(shí)單片機(jī)將采集的弧光放電情況等處理結(jié)果送往液晶顯示模塊顯示。為了方便地與Easy系列小型可編程控制器以及PA100等系列繼電保護(hù)裝置連接，模塊提供了以太網(wǎng)ロ、RS485總線等數(shù)字接ロ。檢測(cè)到電弧后，通過蜂鳴器和高亮度發(fā)光二極管可以提供聲光報(bào)警。另外，多個(gè)檢測(cè)器可組成星型網(wǎng)絡(luò)將弧光信息傳輸給主控室エ控機(jī)。圖3為弧光保護(hù)模塊工具的具體流程圖。最后應(yīng)說明的是以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種弧光保護(hù)模塊，其特征在于，包括紫外傳感器、驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路、單片機(jī)和顯示模塊，所述紫外傳感器接受紫外線照射后產(chǎn)生的信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路傳遞給單片機(jī)，然后輸出到顯示模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的弧光保護(hù)模塊，其特征在于，所述紫外傳感器核心采用紫外光敏管。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的弧光保護(hù)模塊，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路包括整流橋、濾波電路、逆變器，所述逆變器的輸出電壓經(jīng)整流橋、和濾波電路后連接在紫外傳感器上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的弧光保護(hù)模塊，其特征在于，所示信號(hào)處理電路為串聯(lián)連接的光電耦合和RC濾波電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的弧光保護(hù)模塊，其特征在于，所述單片機(jī)采用C8051F120單片機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的弧光保護(hù)模塊，其特征在于，所述紫外傳感器工作在185nm 260nm波段。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種弧光保護(hù)模塊，包括紫外傳感器、驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路、單片機(jī)和顯示模塊，所述紫外傳感器接受紫外線照射后產(chǎn)生的信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路傳遞給單片機(jī)，然后輸出到顯示模塊。通過檢測(cè)紫外光來探測(cè)電弧，對(duì)太陽(yáng)光不起反應(yīng)的原理檢測(cè)高壓電弧，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。采用光電流檢測(cè)方式，信號(hào)檢測(cè)速度很快，將反應(yīng)時(shí)間提高，大約在3ms之內(nèi)，進(jìn)一步提高了開關(guān)柜的安全保護(hù)。本實(shí)用新型裝置工作穩(wěn)定，裝置體積小，便于接口和安裝，可以做成便攜式傳感器，整定簡(jiǎn)單，能準(zhǔn)確判斷故障發(fā)生地點(diǎn)。達(dá)到了成本低且操作、控制、使用簡(jiǎn)便的目的。
文檔編號(hào)G01J5/10GK202443083SQ20122006254
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者何為, 陳超 申請(qǐng)人:四川省科學(xué)城帝威電氣有限公司