CN105067941A - 开关柜一次设备弧光检测传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及开关柜一次设备弧光检测传感器，属于电力系统弧光保护传感技术领域，它包括光纤探头（3），光纤探头（3）上安装分光片（1）和滤波片（2），光纤探头（3）连接光电管（D3），光电管（D3）连接光电转换电路（4），光电转换电路（4）连接电压输出端（8）；所述的光电转换电路（4）包括电连接的信号整形滤波电路（5）、信号放大电路（6）和电流电压转换电路（7）。本发明结构简单，使用方便，能够准确监测开关柜内的电弧短路故障，避免电力事故的发生，保证电力设备安全运行。

Description

开关柜一次设备弧光检测传感器

技术领域

本发明涉及开关柜一次设备弧光检测传感器，属于电力系统弧光保护传感技术领域。

背景技术

近年来，随着国内电力工业的高速发展，中低压开关柜的应用数量越来越多，开关柜内部电弧光短路是一种频发性、灾难性故障，越来越严重地威胁着电力设备的安全运行。开关柜内部的电弧短路故障，往往由于没有得到及时清除，发展成为中低压母线故障，造成供电系统失稳、大面积停电、开关设备严重烧毁等灾难性后果，甚至造成人身伤亡事故。所以，分析和研究开关柜弧光短路故障引发的母线故障的原因及影响因素，进而采取有效的保护措施，具有非常重要的现实意义。目前常用的方法是采用弧光传感器对开关柜内部的电弧进行监测，但是现有使用的弧光传感器存在许多问题，一是电路结构复杂，生产成本较高，二是弧光传感器的监测效果不好，容易使电弧短路故障不及时清除，造成事故的发生。

发明内容

根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的问题是：提供一种结构简单，使用方便，能够准确监测开关柜内的电弧短路故障，避免电力事故的发生，保证电力设备安全运行的开关柜一次设备弧光检测传感器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该开关柜一次设备弧光检测传感器包括光纤探头，光纤探头上安装分光片和滤波片，光纤探头连接光电管，光电管连接光电转换电路，光电转换电路连接电压输出端；其中，所述的光电转换电路包括电连接的信号整形滤波电路、信号放大电路和电流电压转换电路。

其中，光电管D3的阳极接地，光电管D3的阴极连接运算放大器U3B的负输入端，电容C9和电阻R8的串联支路与电容C11和电阻R9并联后一端接地，另一端连接运算放大器U3B的正输入端，运算放大器U3B的负输入端和输出端之间连接电阻R14和电容C15的并联支路，运算放大器U3B输出端通过电阻R13连接运算放大器U3A的负输入端，运算放大器U3A输出端通过电阻R12连接电压输出端，运算放大器U3A的负输入端和输出端之间设置电阻R15，运算放大器U3A的正输入端通过电阻R11和电阻R7后接电源，电阻R11和电阻R7的公共端通过电阻R10接地，电阻R10两端并联电容C12，电阻R11与运算放大器U3A正输入端的公共端通过电容C13接地，运算放大器U3A的8脚接电源，运算放大器U3A的8脚通过电容C10接地，运算放大器U3A的4脚接地，电阻R12和电压输出端的公共端通过电容C14接地。

工作时，开关柜一次设备弧光检测传感器通过光纤探头接收外界的光照射，并通过分光片和滤波片照射到光电管上，光电管会产生光电流传至后方电路部分，引起输送电压的变化。

本发明的有益效果是：开关柜一次设备弧光检测传感器能够有效准确的监测开关柜内的电弧短路故障，方便工作人员及时做出故障的处理，避免出现供电系统失稳、大面积停电以及开关设备严重烧毁等事故问题，保证了电力设备安全运行；本发明结构简单，使用方便，生产成本低，对弧光成分的特征光具有良好的感应采集能力，具有较强的实用性和推广价值。

附图说明

图1为本发明的结构原理图；

图2为本发明的电路原理图。

图中：1分光片；2滤波片；3光纤探头；4光电转换电路；5信号整形滤波电路；6信号放大电路；7电流电压转换电路；8电压输出端；D3光电管；U3A、U3B运算放大器；R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15电阻；C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15电容。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步描述。

如图1、图2所示，该开关柜一次设备弧光检测传感器包括光纤探头3，光纤探头3上安装分光片1和滤波片2，光纤探头3连接光电管D3，光电管D3的阳极接地，光电管D3的阴极连接运算放大器U3B的负输入端，电容C9和电阻R8的串联支路与电容C11和电阻R9并联后一端接地，另一端连接运算放大器U3B的正输入端，运算放大器U3B的负输入端和输出端之间连接电阻R14和电容C15的并联支路，运算放大器U3B输出端通过电阻R13连接运算放大器U3A的负输入端，运算放大器U3A输出端通过电阻R12连接电压输出端8，运算放大器U3A的负输入端和输出端之间设置电阻R15，运算放大器U3A的正输入端通过电阻R11和电阻R7后接电源，电阻R11和电阻R7的公共端通过电阻R10接地，电阻R10两端并联电容C12，电阻R11与运算放大器U3A正输入端的公共端通过电容C13接地，运算放大器U3A的8脚接电源，运算放大器U3A的8脚通过电容C10接地，运算放大器U3A的4脚接地，电阻R12和电压输出端8的公共端通过电容C14接地。

本发明的工作原理是：光纤探头3接收外界弧光，通过分光片1和滤光片2的作用将弧光照射到光电管D3上，通过光电管D3将光信号转换为电流信号，电流信号通过运算放大器U3B及外围电路组成的滤波整形电路进行信号处理后，再经过电阻R13和运算放大器U3A及外围电路进行信号放大和电流电压转换，最后输出端的电压通过运算放大器U3A的输出端进行输出。

Claims (2)

1.开关柜一次设备弧光检测传感器，其特征在于：它包括光纤探头（3），光纤探头（3）上安装分光片（1）和滤波片（2），光纤探头（3）连接光电管（D3），光电管（D3）连接光电转换电路（4），光电转换电路（4）连接电压输出端（8）；其中，所述的光电转换电路（4）包括电连接的信号整形滤波电路（5）、信号放大电路（6）和电流电压转换电路（7）。

2.根据权利要求1所述的开关柜一次设备弧光检测传感器，其特征在于：所述的光电管（D3）的阳极接地，光电管（D3）的阴极连接运算放大器（U3B）的负输入端，电容（C9）和电阻（R8）的串联支路与电容（C11）和电阻（R9）并联后一端接地，另一端连接运算放大器（U3B）的正输入端，运算放大器（U3B）的负输入端和输出端之间连接电阻（R14）和电容（C15）的并联支路，运算放大器（U3B）输出端通过电阻（R13）连接运算放大器（U3A）的负输入端，运算放大器（U3A）输出端通过电阻（R12）连接电压输出端（8），运算放大器（U3A）的负输入端和输出端之间设置电阻（R15），运算放大器（U3A）的正输入端通过电阻（R11）和电阻（R7）后接电源，电阻（R11）和电阻（R7）的公共端通过电阻（R10）接地，电阻（R10）两端并联电容（C12），电阻（R11）与运算放大器（U3A）正输入端的公共端通过电容（C13）接地，运算放大器（U3A）的8脚接电源，运算放大器（U3A）的8脚通过电容（C10）接地，运算放大器（U3A）的4脚接地，电阻（R12）和电压输出端（8）的公共端通过电容（C14）接地。