一种电弧光保护系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种电弧光保护系统，属于配电安全技术领域，主要解决了现有技术中由于中低压母线发生故障几率较高、切除故障速度慢等问题。该电弧光保护系统，包括主控单元、主弧光传感器和主互感器，其中，主控单元包括主CPU，以及分别与该主CPU连接的电源、主电压电流采集装置、跳闸装置、显示与输入装置、主弧光采集装置，所述主弧光传感器与主弧光采集装置连接，而主互感器则与主电压电流采集装置连接。本实用新型专利技术采用检测弧光和过流双重判据原理，原理简单、动作迅速可靠，能快速切除故障，避免电气设备因电弧光保护不利而损坏。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及配电安全
，具体地说，是涉及一种电弧光保护系统。
技术介绍
目前国内35kV及以下电压等级的母线一般都未装设有母线保护系统。然而，中低压母线上的出线多，操作频繁，三相导体线间距离与大地的距离较近，很容易受到小动物的破坏；同时，中低压设备的质量也远不如高压设备，运行条件也比较恶劣，不仅机械磨损严重，而且其绝缘层更易老化，再者，人为操作也会产生错误，因此，中低压母线出现故障的几率比高压、超高压母线高很多。长期以来，人们对中低压母线的保护大多是通过带有较大延时的后备保护来切除母线上的故障，但是这种方式往往会导致故障扩大化，从而造成巨大的经济损失。具体地说，现有的几种中低压母线的保护方案如下a.变压器后备过流保护方案这种方案是目前国内应用最为广泛的中低压母线的保护方案，该方案考虑了母线分段开关与馈线的配合，其保护跳闸时间一般为1. 0-1. 4秒，有的甚至更长，达2. 0秒以上。 这一保护动作的执行速度显然是远远无法满足快速切除中低压母线故障的要求。b.馈线过流保护闭锁变压器过流保护方案这种方案是近年来微机过流保护在中压馈线上的广泛应用。国外提出的利用馈线过流元件闭锁变压器过流保护是应用较为广泛的过流闭锁式保护方案。这一方案与变压器后备过流保护方案相比其动作速度有了一定的提高，典型动作时间为300-400ms，但仍然达不到IOOms以内切除故障的要求。c.采用环流原理的高阻抗母线保护方案国外某些重要项目曾采用这种专用电流差动的中低压母线保护方案，其典型的保护动作时间为35-60ms，但加上断路器的分闸时间后，导致这一动作的时间有所增长，而且这种方案对CT的要求很高，接线也很复杂，从而增大了在具有很多出线的6-35kV母线上的安装难度，因此这种方案很不经济。此外，由于这种方案保护的范围受到CT安装位置的限制，不能切实保护到电缆室电缆接头处等故障频发地。因此也不适合中低压母线保护的应用。从实际应用情况来看，以上保护方案均难以满足快速切除母线故障或达到保护覆盖范围的要求，因此迫切需要一种能够快速切除故障的新型中低压母线快速保护系统，来大大地降低因母线故障造成的损失。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种电弧光保护系统，克服现有技术中由于中低压母线发生故障几率较高、切除故障慢导致故障发展、扩大，进而造成巨大经济损失等缺陷。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下一种电弧光保护系统，包括主控单元、主弧光传感器和主互感器，其中，主控单元包括主CPU，以及分别与该主CPU连接的电源、主电压电流采集装置、跳间装置、显示与输入装置和主弧光采集装置，所述主弧光传感器与主弧光采集装置连接，而主互感器则与主电压电流采集装置连接。通过将主互感器和主弧光传感器安装于对应的监控点，采集相应的信号，然后由主CPU处于并控制跳闸操作，从而实现对中低压母线的有效保护。进一步地，为了增加弧光监控点，提高系统保护力度，本技术还包括通过弧光扩展单元接口与主CPU连接的弧光扩展单元，以及与该弧光扩展单元连接的次弧光传感器。具体地说，所述弧光扩展单元包括与弧光扩展单元接口连接的次CPU，以及与该次CPU 连接的次弧光采集装置，所述次弧光传感器与次弧光采集装置连接。再进一步地，为了增加线路中电压电流的监控点，本技术还包括通过电压电流扩展单元接口与主CPU连接的电压电流扩展单元，以及与该电压电流扩展单元连接的从互感器。具体地说，所述电压电流扩展单元包括与电压电流扩展单元接口连接的从CPU，以及与该从CPU连接的从电压电流采集装置，所述从互感器与从电压电流采集装置连接。更进一步地，为了进一步提高系统的保护力度，所述弧光扩展单元的数量至少为一个，而与每个次CPU连接的次弧光采集装置的数量不超过16个；所述电压电流扩展单元的数量至少为一个，而与每个从CPU连接的从电压电流采集装置的数量不超过8个。确切地说，所述主互感器、从互感器分别至少为电压互感器和电流互感器中的一种。与现有技术相比，本技术的有益效果在于1.本技术同时对弧光和电流进行检测，并对两者进行判断，不仅原理简单，而且动作执行速度快，效果好；2.本技术能对弧光故障与电流波形记录的信息进行统一管理，且能将故障方位进行精确的定位，从而为排除故障提供了可靠的依据，提高了系统维护的效率；3.本技术总动作时间不仅满足快速切除故障的要求，而且远远小于现有技术的各种中低压母线保护方案，能够快速切除故障，达到限制故障电弧持续时间的目的；4.本技术中，若电弧光传感器持续动作7s以上，则主CPU将控制显示与输入装置进行报警，并断开弧光传感器；一旦干扰光线消失，弧光传感器便恢复正常功能，故障报警也马上复位；5.本技术通过跳闸的方式，有效地降低了弧光对开关设备的损坏，进一步避免了变压器因遭受短路电流冲击而损坏。附图说明图1为本技术-实施例1的系统框图；图2为本技术-实施例2的系统框图。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步说明。本技术的实施方式包括但不限于下列实施例。实施例1如图1所示，一种电弧光保护系统，由主控单元、主弧光传感器和主互感器组成。 本实施例通过主弧光传感器实时监测母线监控点的弧光，以及主互感器实时监测母线监控点的电压或/和电流，并在故障发生时控制跳闸装置执行跳闸保护，从而在电弧燃起之前将故障切除，使故障快速消除，供电迅速恢复，以降低损失。本实施例为最基本的电弧光保护系统，主要应用于监控点较少的小型变电站、发电厂或企业。在本实施例中，主控单元包括主CPU，以及分别与该主CPU连接的电源、主电压电流采集装置、跳间装置、显示与输入装置、主弧光采集装置，所述主弧光传感器的数量至少为一个，且每个主弧光传感器均直接与主弧光采集装置连接，而主互感器的数量也至少为一个，且每个主互感器均直接与主电压电流采集装置连接。其中，主电压电流采集装置由相互串联的电压/电流变换器和双运算放大器组成，该电压/电流变换器的信号输入端与主互感器连接，而双运算放大器的信号输出端则与主CPU连接；主弧光采集装置包括相互串联的积分电路和线性光耦，该积分电路由相互串联的电阻和电容组成，其信号输入端与主弧光传感器连接，而线性光耦的信号输出端则与主CPU连接；主互感器至少为电压互感器和电流互感器中的一种。安装时，主弧光传感器和主互感器均具有唯一的ID，且主弧光传感器正对被监测点，而主互感器则安装于相应点的母线上。上述各元器件的功能分别如下电源为整个系统提供12V稳定直流电压；主互感器采集监控点的电压、电流信号，主电压电流采集装置负责获取主互感器采集的信号，并将之进行变换与放大；主弧光传感器采集监控点的弧光信号， 主弧光采集装置负责将主弧光传感器采集的信号的电平转换成主CPU需要的电平，以便主 CPU进行处理；主CPU负责处理主电压电流采集装置和主弧光采集装置传输的信号，并根据处理结果向跳间装置发出相应的控制信号；显示与输入装置一方面负责数据的输入与显示，另一方面负责显示各监控点的工作状态，达到报警的目的。本实施例的工作过程如下首先，对主电压电流采集装置设置初值，对跳闸装置赋予相关的逻辑关系；然后， 主弧光传感器实时采集监控点的弧光信号，并将弧光强度转换成4 20m本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电弧光保护系统，其特征在于，包括主控单元、主弧光传感器和主互感器，其中，主控单元包括主ＣＰＵ，以及分别与该主ＣＰＵ连接的电源、主电压电流采集装置、跳闸装置、显示与输入装置和主弧光采集装置，所述主弧光传感器与主弧光采集装置连接，而主互感器则与主电压电流采集装置连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈财建，柴若愚，罗海卫，罗军，郑祥洲，
申请(专利权)人：成都星宇节能技术股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：90