一種新型電弧光保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型電弧光保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于它由專用控制器(1)、弧光信號轉(zhuǎn)換模塊(2)、電弧光探頭(3)、電流傳感器(4)、高速開關(guān)(5)、連接光纖(6)及常規(guī)開關(guān)組(7)組成。該裝置由專用控制器對弧光信號和電流信號進(jìn)行分析處理，依據(jù)預(yù)定的邏輯識別有效的電弧光故障并作出響應(yīng)，即輸出分閘觸發(fā)信號作用于常規(guī)開關(guān)組和/或高速開關(guān)。本發(fā)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(hù)系統(tǒng)的電子控制系統(tǒng)。2.采用特殊算法，實(shí)現(xiàn)了電弧光故障的快速、準(zhǔn)確識別。3.采用高速開關(guān)設(shè)備，在10ms內(nèi)開斷故障電流，確保配電系統(tǒng)、配電設(shè)備、周圍環(huán)境及人身安全，為快速恢復(fù)供電提供有利條件。
【專利說明】一種新型電弧光保護(hù)系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型電弧光保護(hù)系統(tǒng)，屬于變電、配電及用電領(lǐng)域，主要用于40.5kV及以下中壓開關(guān)柜或其它變配電設(shè)備內(nèi)部的電弧光監(jiān)測及快速保護(hù)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前配電系統(tǒng)中大量采用的中壓開關(guān)柜常見的故障有四類:操作機(jī)構(gòu)故障，絕緣部件老化，導(dǎo)電連接不良及部件質(zhì)量缺陷，這些故障最終都將發(fā)展為電弧故障，導(dǎo)致系統(tǒng)短路。在變配電系統(tǒng)中，變壓器后備過流保護(hù)的典型響應(yīng)時(shí)間為1.2S-1.4S ;采用饋線速斷保護(hù)閉鎖的變壓器后備過流保護(hù)典型響應(yīng)時(shí)間為300ms-400ms ;高阻抗保護(hù)典型響應(yīng)時(shí)間35ms-60ms，但保護(hù)范圍受CT安裝位置限制，且價(jià)格昂貴。在中壓系統(tǒng)由于一般不配置專用的母線快速保護(hù)裝置，一旦出現(xiàn)電弧故障時(shí)，傳統(tǒng)保護(hù)裝置較長的響應(yīng)時(shí)間導(dǎo)致進(jìn)線斷路器不能及時(shí)跳閘，加深了事故嚴(yán)重程度，擴(kuò)大了故障損失。另外，電弧故障直接威脅到變電站設(shè)備及人身的安全。全球每天都有數(shù)百人因?yàn)殚_關(guān)設(shè)備電弧故障受傷甚至死亡，此類事故不僅僅發(fā)生在欠缺嚴(yán)格安全規(guī)范的國家，即便是在安全規(guī)范得到嚴(yán)格執(zhí)行的國家，也經(jīng)常出現(xiàn)電弧故障傷亡事故。在中低壓系統(tǒng)中，電弧故障很大概率會導(dǎo)致母線三相弧光短路，并造成嚴(yán)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(guān)設(shè)備或臨近的運(yùn)行人員造成嚴(yán)重傷害。
[0003]基于上述原因，在電力試驗(yàn)室或變配電系統(tǒng)常常需要對可能發(fā)生故障電弧的重要區(qū)域進(jìn)行故障電流及弧光探測，以此來判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)或是否需要進(jìn)行應(yīng)急處理，于是電弧光保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。
[0004]現(xiàn)有的電弧光保護(hù)系統(tǒng)的工作原理主要是，利用弧光傳感器、電流互感器獲得監(jiān)測對象的故障特征信號，設(shè)計(jì)專門的控制裝置對特征信號進(jìn)行分析，若判斷為設(shè)備內(nèi)部電弧故障，則輸出執(zhí)行信號作用于常規(guī)開關(guān)組的分閘回路，確保故障在IOOms內(nèi)被切除。對于大電流故障電弧而言，1OOms的持續(xù)時(shí)間對設(shè)備造成的破壞及事故后較長的供電恢復(fù)時(shí)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(zhí)行信號不僅作用于常規(guī)開關(guān)組，而且作用于一個特殊的快速接地開關(guān)，通過此快速接地開關(guān)使配電系統(tǒng)母線金屬短路來轉(zhuǎn)移電弧通道的故障電流，使故障電弧的消除時(shí)間縮短到IOms以內(nèi)，大大減輕故障電弧造成的破壞程度。這樣做的缺點(diǎn)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(tǒng)和相關(guān)主設(shè)備造成危險(xiǎn)沖擊，對配電系統(tǒng)的安全帶來新的負(fù)面影響。
[0005]本發(fā)明針對目前電弧光保護(hù)系統(tǒng)存在的上述缺點(diǎn)，采用高速開關(guān)在IOms內(nèi)快速切斷電弧故障，最大限度的保證了配電系統(tǒng)的安全，為電弧光保護(hù)找到了理想的技術(shù)解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種電弧光保護(hù)的新的有效技術(shù)手段，不僅能快速準(zhǔn)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(tǒng)、配電設(shè)備、周圍環(huán)境及人身安全的威脅降到最低。
[0007]本發(fā)明的目的是通過如下途徑實(shí)現(xiàn)的:技術(shù)方案中包括專用控制器、弧光信號轉(zhuǎn)換模塊、電弧光探頭、電流傳感器、高速開關(guān)、連接光纖及常規(guī)開關(guān)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，對照度的響應(yīng)范圍0-50kLux，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(zhuǎn)換模塊。所說的弧光信號轉(zhuǎn)換模塊，其內(nèi)部通過邏輯電路進(jìn)行或運(yùn)算以完成多路信號的匯聚，匯聚后的信號通過光纖傳輸?shù)綄Ｓ每刂破鞯幕」馔ǖ?。所說的電流傳感器，可以是傳統(tǒng)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(jī)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(jù)預(yù)定的邏輯識別有效的電弧光故障并作出響應(yīng)，即輸出分閘觸發(fā)信號作用于常規(guī)開關(guān)組和/或高速開關(guān)。這里的高速開關(guān)是指故障電流限制器或快速真空斷路器，一旦被觸發(fā)，故障電流將在IOms內(nèi)被切斷，故障電弧亦隨即消失。
[0008]本發(fā)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(hù)系統(tǒng)的電子控制系統(tǒng)。2.采用特殊算法，實(shí)現(xiàn)了電弧光故障的快速、準(zhǔn)確識別。3.采用高速開關(guān)設(shè)備，在IOms內(nèi)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(tǒng)、配電設(shè)備、周圍環(huán)境及人身安全，為快速恢復(fù)供電提供有利條件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0010]圖1為本發(fā)明原理構(gòu)成示意圖
[0011]圖2為本發(fā)明在配電系統(tǒng)應(yīng)用的示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0012]圖2為本發(fā)明在配電系統(tǒng)應(yīng)用的示意圖，所有弧光探頭3連接到弧光信號轉(zhuǎn)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(jìn)線及母聯(lián)位置的電流傳感器信號輸入控制器I進(jìn)行分析處理，控制器I輸出的執(zhí)行信號Tripl-Trip4分別作用于三個常規(guī)開關(guān)(Tripl-Trip3)及一個高速開關(guān)(Trip4)，一套弧光保護(hù)裝置覆蓋一段母線。一旦在本套弧光保護(hù)裝置范圍內(nèi)發(fā)生大的電弧故障，高速開關(guān)可確保在IOms內(nèi)切斷故障電流，將故障造成的損失降到最小。
[0013]此處已經(jīng)根據(jù)特定的示例性實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的范圍下進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶鎿Q或修改將是顯而易見的。示例性的實(shí)施例僅僅是例證性的，而不是對本發(fā)明的范圍的限制，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求書定義。
【權(quán)利要求】
1.一種新型電弧光保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于它由專用控制器(I)、弧光信號轉(zhuǎn)換模塊(2)、電弧光探頭(3)、電流傳感器⑷、高速開關(guān)(5)、連接光纖(6)及常規(guī)開關(guān)組(7)組成。
2.如權(quán)利要求1所述的新型電弧光保護(hù)系統(tǒng)，其特征是所述的弧光信號轉(zhuǎn)換模塊2，在其內(nèi)部采用邏輯電路進(jìn)行或運(yùn)算可將多路電弧光探頭信號匯總，并轉(zhuǎn)換為光信號通過光纖向遠(yuǎn)方傳輸。
3.如權(quán)利要求1所述的新型電弧光保護(hù)系統(tǒng)，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(nèi)對可見光照度做出線性響應(yīng)，方便了弧光整定門檻的設(shè)置。
4.如權(quán)利要求1所述的新型電弧光保護(hù)系統(tǒng)，其特征是所述的高速開關(guān)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，作為新型弧光保護(hù)系統(tǒng)的高端配置，它可在IOms內(nèi)開斷故障電流。
【文檔編號】H02H3/08GK103812082SQ201310328372
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年7月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月8日
【發(fā)明者】李品德, 李夢菲 申請人:李品德, 李夢菲