CN104993461B - 一种提供电弧光保护功能的继电保护装置 - Google Patents

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Abstract

一种提供电弧光保护功能的继电保护装置，包括继电保护单元、电弧光传感器模块、弧光探头、电流互感器、电压互感器、光纤通讯模块和断路器控制模块；所述的弧光探头通过光纤连接到电弧光传感器模块，所述的电弧光传感器模块与继电保护单元具有电气连接，将自动检测弧光探头探测到的光强；转换为电信号传输给继电保护单元；所述的电流互感器与继电保护单元连接，实时采集被保护设备的电流数值，作为电弧光信号动作检测的辅助判据；所述的电压互感器与继电保护单元连接，实时采集被保护设备的电压数值，作为电弧光信号动作检测的辅助判据；所述的光纤通讯模块与继电保护单元连接，将继电保护单元的电弧光保护动作信号实时传送给母线进线保护装置，用于在电弧光保护动作触发情况下跳开进线开关，切除母线故障。

Description

一种提供电弧光保护功能的继电保护装置
技术领域
本发明属于电力系统继电保护技术领域，实现在中低压开关柜中电弧光保护的功能。
背景技术
中低压开关柜内部母线系统的电弧光短路故障是电力系统中的严重故障，造成的危害较大，可造成人身伤害或开关柜损毁的严重事故。电弧光危害的严重程度取决于产生电弧光时的电流大小以及电弧光切除时间，目前绝大部分开关柜在35ms电弧燃烧时间内，没有明显的损坏，可以在检验绝缘电阻后投入使用；在100ms电弧燃烧时间内，设备损坏较小，在开关柜再次投入运行以前仅需要进行清洁或可能的某些小的修理。即开关柜可以承受的电弧燃烧时间为100ms，因此尽快在100ms内切断电源，熄灭电弧，可以有效的降低电弧光的危害。由于中低压系统一般未装设快速动作的母线保护，因此对于这种母线的电弧光短路故障不能快速切除，以致事故发展、扩大，从而造成严重的经济和财产损失，因此现在很多中低压系统都要求配备专门的电弧光保护系统来避免这种情况的发生。但是传统的电弧光系统需要专门的设备，价格昂贵，对于现有工程增加电弧光保护系统的改造也比较复杂。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种中低压母线的电弧光保护装置，该装置基于在开关柜中都会安装的常规继电保护装置来实现，无需增加专门的设备，不另外占用开关柜空间，价格相对低廉，并且对于现有工程的改造也较简单。
本发明采用的技术方案是：一种提供电弧光保护功能的继电保护装置，包括继电保护单元、电弧光传感器模块、弧光探头、电流互感器、电压互感器、光纤通讯模块和断路器控制模块；所述的弧光探头通过光纤连接到电弧光传感器模块，所述的电弧光传感器模块与继电保护单元具有电气连接，将自动检测弧光探头探测到的光强；转换为电信号传输给继电保护单元；
所述的电流互感器与继电保护单元连接，实时采集被保护设备的电流数值，作为电弧光信号动作检测的辅助判据；
所述的电压互感器与继电保护单元连接，实时采集被保护设备的电压数值，作为电弧光信号动作检测的辅助判据；
所述的光纤通讯模块与继电保护单元连接，将继电保护单元的电弧光保护动作信号实时传送给母线进线保护装置，用于在电弧光保护动作触发情况下跳开进线开关，切除母线故障。
所述的继电保护单元除具有过电流、过电压、过负荷保护常规保护功能，同时提供电弧光保护功能。
所述的断路器控制模块与继电保护单元连接，用于在常规保护动作或电弧光保护动作触发时跳开本侧开关，切除故障。
每个电弧光传感器可同时与多个弧光探头的连接，用于探测多点的电弧光信息。
当继电保护单元接收到电弧光传感器的弧光信号即电流信号IS>0，同时检测电流互感器采集的任一相电流值有突变，即Ia、Ib、或Ic采样后一周期电流值相比前一周期电流值变化20％；同时检测电压互感器5采集的任一线电压值有下降，即Uab、Ubc或Uca采样后一周期电压值相比前一周期降低10伏以上，则判别发现了电弧光故障，电弧光保护动作。
继电保护单元根据弧光探头的实际安装位置选择跳开本侧断路器，还是跳开母线进线断路器；如果安装于中低压开关柜的电缆室的弧光探头检测到电弧光信号，则在电弧光保护动作时，需要跳开本侧断路器，此时继电保护单元通过断路器控制发出跳开关指令，跳开本侧断路器；如果安装于中低压开关柜的母线室的弧光探头检测到电弧光信号，则在电弧光保护动作时跳开母线进线断路器，此时继电保护单元通过光纤通讯模块发出电弧光保护动作通讯报文，母线进线保护接收到本通讯报文后，即跳开进线断路器，切除故障。
本发明的有益效果是：利用常规继电保护装置实现电弧光保护功能，不增加额外的设备，节省投资；可综合利用继电保护装置采集到的电压、电流信号，并结合电弧光信号综合判断，动作速度更快，可靠性更高；本发明不仅可以保护开关柜母线故障还能保护开关柜电缆出线故障，实现选择性的跳闸，减小了事故时的停电范围。
附图说明
图1为本发明的电气原理图。
图中：1–继电保护单元；2–电弧光传感器；3–电弧光探头；4–电流互感器；5–电压互感器；6–光纤通讯模块；7–断路器控制。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1为本发明的电气原理图，提供电弧光保护功能的继电保护装置包括继电保护单元1、电弧光传感器2、电弧光探头3、电流互感器4、电压互感器5、光纤通讯模块6和断路器控制7，继电保护单元用于控制继电保护装置各功能模块的正常运行，提供常规继电保护和电弧光保护功能。
当开关柜中母线故障，出现电弧时，弧光探头3(可采用各种材质的光学透镜)将探测到的电弧光通过光纤传送到电弧光传感器2，电弧光传感器(光电传感器，如硅光电池)2将光信号转换为电信号；采集到电弧光传感器的电流信号IS>0，电压互感器5通过电压采样，采集到电压信号；当继电保护单元1接收到电弧光传感器2的弧光信号，同时检测通过电流互感器4采集的任一相电流值有突变(Ia、Ib、或Ic采样后一周期电流值相比前一周期电流值变化20％)，通过电压互感器5采集的任一线电压值有下降(Uab、Ubc或Uca采样后一周期电压值相比前一周期降低10伏)，则判别发生了电弧光故障，电弧光保护动作；继电保护单元1根据电弧光探头3的安装位置选择跳开本侧断路器，还是跳开母线进线断路器。如果安装于开关柜电缆室的弧光探头3检测到电弧光信号，此时跳开本侧断路器，则继电保护单元1通过断路器控制7发出跳开关指令，跳开本侧断路器；如果安装于开关柜母线室的弧光探头3检测到电弧光信号，此时需要跳开母线进线断路器，继电保护单元1通过光纤通讯模块6发出电弧光保护动作通讯报文，母线进线保护接收到本通讯报文后，即跳开进线断路器，切除故障。

Claims (4)

1.一种提供电弧光保护功能的继电保护装置，其特征是包括继电保护单元、电弧光传感器模块、弧光探头、电流互感器、电压互感器、光纤通讯模块和断路器控制模块；所述的弧光探头通过光纤连接到电弧光传感器模块，所述的电弧光传感器模块与继电保护单元具有电气连接，将自动检测弧光探头探测到的光强转换为电信号传输给继电保护单元；
所述的电流互感器与继电保护单元连接，实时采集被保护设备的电流数值，作为电弧光信号动作检测的辅助判据；
所述的电压互感器与继电保护单元连接，实时采集被保护设备的电压数值，作为电弧光信号动作检测的辅助判据；
所述的光纤通讯模块与继电保护单元连接，将继电保护单元的电弧光保护动作信号实时传送给母线进线保护装置，用于在电弧光保护动作触发情况下跳开进线开关，切除母线故障；
所述的断路器控制模块与继电保护单元连接，用于在常规保护动作或电弧光保护动作触发时跳开本侧开关，切除故障；当继电保护单元接收到电弧光传感器的弧光信号即电流信号IS>0，同时检测电流互感器采集的任一相电流值有突变，即Ia、Ib、或Ic采样后一周期电流值相比前一周期电流值变化20%；同时检测电压互感器采集的任一线电压值有下降，即Uab、Ubc或Uca采样后一周期电压值相比前一周期降低10伏以上，则判别发现了电弧光故障，电弧光保护动作。
2.根据权利要求1所述的提供电弧光保护功能的继电保护装置，其特征是所述的继电保护单元除具有过电流、过电压、过负荷保护常规保护功能，同时提供电弧光保护功能。
3.根据权利要求1所述的提供电弧光保护功能的继电保护装置，其特征是每个电弧光传感器可同时与多个弧光探头的连接，用于探测多点的电弧光信息。
4.根据权利要求1所述的提供电弧光保护功能的继电保护装置，其特征是继电保护单元根据弧光探头的实际安装位置选择跳开本侧断路器，还是跳开母线进线断路器；如果安装于中低压开关柜的电缆室的弧光探头检测到电弧光信号，则在电弧光保护动作时，需要跳开本侧断路器，此时继电保护单元通过断路器控制发出跳开关指令，跳开本侧断路器；如果安装于中低压开关柜的母线室的弧光探头检测到电弧光信号，则在电弧光保护动作时跳开母线进线断路器，此时继电保护单元通过光纤通讯模块发出电弧光保护动作通讯报文，母线进线保护接收到本通讯报文后，即跳开进线断路器，切除故障。
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