CN109217237A - 一种ac馈线弧光保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种AC馈线弧光保护装置，包括采集单元与工控单元，采集单元包括弧光采集模块、电流采集模块，以及温度采集模块；弧光采集模块用于采集馈线开光柜内的电弧光信号，其安装于每台馈线开光柜内的电缆连接头处，弧光采集模块将感测的弧光转换为脉冲信号，并通过光纤上传至工控单元；电流采集模块用于采集馈线开光柜的进线电流信号，其安装于每台馈线开光柜进线回路，电流采集模块实时检测进线电流增量变化，并通过电缆上传至工控单元；温度采集模块用于采集馈线开光柜内的温度信号，其安装于每台馈线开光柜内的母排、断路器动静触头、电缆头连接处，温度采集模块实时检测母排、断路器动静触头、电缆头连接处温度变化。

Description

一种AC馈线弧光保护装置

技术领域

本发明属于高压开关柜技术领域，具体涉及一种AC馈线弧光保护装置。

技术背景

高压开关柜中，众多高压电气设备连接点(如高低压电缆末端与断路器、变压器、电动机等电气设备或线路连接处的电缆终端头，开关柜内动、静触头等)是电能传输过程中的最薄落环节。当开关设备通以正常工作电流时，由于电阻损耗、涡流损耗和磁滞损耗等，电能被转变为热能，其中一部分散失到周围介质中去，另一部分加热载流导体使其温度升高；另一方面，负荷的投入与切除，造成连接点处的温度不断变化，形成恶性循环：温升、膨胀、收缩、氧化。在长期的运行过程中造成金属腐蚀、金属磨损、被覆层失效、接头压力失当，导致接触电阻增大，接触不良，温升加剧。当温度超过连接处绝缘材料的极限时，会使绝缘击穿，形成短路，产生电弧放电现象。发生弧光故障后，弧光冲击波以300m/s的速度爆发，在极短时间内产生很大的损坏，摧毁途中的任何物质，损坏程度和故障存在的时间成正比。

当各电气设备连接点绝缘强度下降后，导致接触电阻增大，正常电流通过时也会出现不正常的发热，这又大大加强其老化速度，从而导致在电流未达到保护动作要求时，就会发生爆炸。由此可能进而引起设备燃烧，开关柜爆炸等恶性事故。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺点，提供一种AC馈线弧光保护装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种AC馈线弧光保护装置，包括采集单元与工控单元，所述采集单元包括弧光采集模块、电流采集模块，以及温度采集模块；弧光采集模块用于采集馈线开光柜内的电弧光信号，其安装于每台馈线开光柜内的电缆连接头处，且弧光采集模块正对各连接点，弧光采集模块将感测的弧光转换为脉冲信号，并通过光纤上传至工控单元；电流采集模块用于采集馈线开光柜的进线电流信号，其安装于每台馈线开光柜进线回路，电流采集模块实时检测进线电流增量变化，并通过电缆上传至工控单元；温度采集模块用于采集馈线开光柜内的温度信号，其安装于每台馈线开光柜内的母排、断路器动静触头、电缆头连接处，温度采集模块实时检测母排、断路器动静触头、电缆头连接处温度变化。

作为本发明的一种优选技术方案，温度采集模块采用感应取电形式的无源无线传感器，其包括LORA无线传输模块与温度传感器，温度传感器通过LORA无线传输模块连接至工控单元。

作为本发明的一种优选技术方案，工控单元包括信号处理模块、检测模块、分析处理模块与报警模块；信号处理模块用于接收弧光采集模块、电流采集模块，以及温度采集模块发出的弧光、电流与温度信号，并将所述弧光脉冲信号、电流信号与温度信号进行数据处理；检测模块用于将所述弧光脉冲信号、电流信号与温度信号与设定弧光、电流、与温度进行比较，并发送流比较信号至分析处理模块；分析处理模块用于判断并处理检测模块发出的流比较信号，从而确定开关柜故障类型与位置，以控制报警模块发出警告；报警模块用于发出声光报警的讯号，分析处理模块电连接报警模块的控制输入端。

作为本发明的一种优选技术方案，弧光采集模块为弧光传感器，其型号为ARC60-5。

作为本发明的一种优选技术方案，工控单元还包括故障切除模块，用于接收分析处理模块下达的指令，并切除故障来源段。

本发明提供一种AC馈线弧光保护装置的保护方法，其操作步骤包括：

S1：弧光采集模块对馈线开光柜内的电缆连接头端进行实时弧光检测，检测是否有弧光，电流采集模块实时监控馈线开光柜的进线电流信号，并检测电流增量变化，温度采集模块采集馈线开光柜内的温度信号，并实时检测母排、断路器动静触头、电缆头连接处温度变化；

S2：弧光采集模块、电流采集模块与温度采集模块将采集到的弧光信号、电流信号、温度信号输出至信号处理模块，由信号处理模块进行信号数据处理并将处理后的信号输出至检测模块；

S3：检测模块将所述弧光脉冲信号、电流信号与温度信号与设定弧光、电流、与温度进行比较，并发送流比较信号至分析处理模块；

S4：分析处理模块判断并处理检测模块发出的流比较信号，从而确定开关柜故障类型与位置，以控制报警模块发出报警警告，以及通过故障切除模块切除故障来源段。

本发明所达到的有益效果是：本发明具有处理动作可靠迅速，适应于各种运行方式的优点，通过采集单元对开光柜内的母排、断路器动静触头、电缆头连接处进行弧光、过流与温度进行实时监测，并将采集到的弧光信号、电流信号、温度信号输出至信号处理模块，由信号处理模块进行信号数据处理并将处理后的信号输出至检测模块，检测模块将弧光脉冲信号、电流信号与温度信号与设定弧光、电流、与温度进行比较，并发送流比较信号至分析处理模块，分析处理模块判断并处理检测模块发出的流比较信号，从而确定开关柜故障类型与位置，以控制报警模块发出警告，分析处理模块还用于智能分析弧光与电流、电流和温度的关系，并根据电流温度曲线偏离程度执行相应设定操作，当满足“单弧光”或“弧光+过流”条件后，分析处理模块控制故障切除模块切除故障来源，将弧光对设备的危害降到最低，在最短时间内将因正常发热老化或突发原因引发的燃弧故障切除，全面实现开关柜温升预警与弧光防爆功能。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1为本发明整体结构框图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：如图1所示，本发明提供一种AC馈线弧光保护装置，包括采集单元与工控单元，所述采集单元包括弧光采集模块、电流采集模块，以及温度采集模块；弧光采集模块用于采集馈线开光柜内的电弧光信号，其安装于每台馈线开光柜内的电缆连接头处，且弧光采集模块正对各连接点，弧光采集模块将感测的弧光转换为脉冲信号，并通过光纤上传至工控单元；电流采集模块用于采集馈线开光柜的进线电流信号，其安装于每台馈线开光柜进线回路，电流采集模块实时检测进线电流增量变化，并通过电缆上传至工控单元；温度采集模块用于采集馈线开光柜内的温度信号，其安装于每台馈线开光柜内的母排、断路器动静触头、电缆头连接处，温度采集模块实时检测母排、断路器动静触头、电缆头连接处温度变化。

温度采集模块采用感应取电形式的无源无线传感器，其包括LORA无线传输模块与温度传感器，温度传感器通过LORA无线传输模块连接至工控单元。

工控单元保护动作逻辑可由“温度”、“过流”、“弧光”三个判据逻辑编程，最短时间内将因正常发热老化或突发原因引发的燃弧故障切除，全面实现开关柜温升预警弧光防爆功能；工控单元包括信号处理模块、检测模块、分析处理模块与报警模块；信号处理模块用于接收弧光采集模块、电流采集模块，以及温度采集模块发出的弧光、电流与温度信号，并将所述弧光脉冲信号、电流信号与温度信号进行数据处理；检测模块用于将所述弧光脉冲信号、电流信号与温度信号与设定弧光、电流、与温度进行比较，并发送流比较信号至分析处理模块；分析处理模块用于判断并处理检测模块发出的流比较信号，从而确定开关柜故障类型与位置，以控制报警模块发出警告，分析处理模块还用于智能分析弧光与电流、电流和温度的关系，并根据电流温度曲线偏离程度执行相应设定操作，当满足“弧光+过流”条件后，分析处理模块控制故障切除模块切除故障来源；报警模块用于发出声光报警的讯号，分析处理模块电连接报警模块的控制输入端。

弧光采集模块为弧光传感器，其型号为ARC60-5。

工控单元还包括故障切除模块，用于接收分析处理模块下达的指令，并切除故障来源段。

工作原理：

S1：弧光采集模块对馈线开光柜内的电缆连接头端进行实时弧光检测，检测是否有弧光，电流采集模块实时监控馈线开光柜的进线电流信号，并检测电流增量变化，温度采集模块采集馈线开光柜内的温度信号，并实时检测母排、断路器动静触头、电缆头连接处温度变化；

S2：弧光采集模块、电流采集模块与温度采集模块将采集到的弧光信号、电流信号、温度信号输出至信号处理模块，由信号处理模块进行信号数据处理并将处理后的信号输出至检测模块；

S3：检测模块将所述弧光脉冲信号、电流信号与温度信号与设定弧光、电流、与温度进行比较，并发送流比较信号至分析处理模块；

S4：分析处理模块判断并处理检测模块发出的流比较信号，从而确定开关柜故障类型与位置，以控制报警模块发出报警警告，以及通过故障切除模块切除故障来源段。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种AC馈线弧光保护装置，其特征在于，包括采集单元与工控单元，所述采集单元包括弧光采集模块、电流采集模块以及温度采集模块；

所述弧光采集模块用于采集馈线开光柜内的电弧光信号，其安装于每台馈线开光柜内的电缆连接头处，且弧光采集模块正对各连接点，弧光采集模块将感测的弧光转换为脉冲信号，并通过光纤上传至工控单元；

所述电流采集模块用于采集馈线开光柜的进线电流信号，其安装于每台馈线开光柜进线回路，电流采集模块实时检测进线电流增量变化，并通过电缆上传至工控单元；

所述温度采集模块用于采集馈线开光柜内的温度信号，其安装于每台馈线开光柜内的母排、断路器动静触头、电缆头连接处，温度采集模块实时检测母排、断路器动静触头、电缆头连接处温度变化。

2.如权利要求1所述的一种AC馈线弧光保护装置，其特征在于，所述温度采集模块采用感应取电形式的无源无线传感器，其包括LORA无线传输模块与温度传感器，温度传感器通过LORA无线传输模块连接至工控单元。

3.如权利要求1所述的一种AC馈线弧光保护装置，其特征在于，所述工控单元包括信号处理模块、检测模块、分析处理模块与报警模块；

所述信号处理模块用于接收弧光采集模块、电流采集模块，以及温度采集模块发出的弧光、电流与温度信号，并将所述弧光脉冲信号、电流信号与温度信号进行数据处理；

所述检测模块用于将所述弧光脉冲信号、电流信号与温度信号与设定弧光、电流、与温度进行比较，并发送流比较信号至分析处理模块；

所述分析处理模块用于判断并处理检测模块发出的流比较信号，从而确定开关柜故障类型与位置，以控制报警模块发出警告；

所述报警模块用于发出声光报警的讯号，分析处理模块电连接报警模块的控制输入端。

4.如权利要求1所述的一种AC馈线弧光保护装置，其特征在于，所述弧光采集模块为弧光传感器，其型号为ARC60-5。

5.如权利要求3所述的一种AC馈线弧光保护装置，其特征在于，所述工控单元还包括故障切除模块，用于接收分析处理模块下达的指令，并切除故障来源段。

6.如权利要求1-5任一所述的一种AC馈线弧光保护装置的保护方法，其特征在于，其操作步骤包括：

S1：弧光采集模块对馈线开光柜内的电缆连接头端进行实时弧光检测，检测是否有弧光，电流采集模块实时监控馈线开光柜的进线电流信号，并检测电流增量变化，温度采集模块采集馈线开光柜内的温度信号，并实时检测母排、断路器动静触头、电缆头连接处温度变化；

S2：弧光采集模块、电流采集模块与温度采集模块将采集到的弧光信号、电流信号、温度信号输出至信号处理模块，由信号处理模块进行信号数据处理并将处理后的信号输出至检测模块；

S3：检测模块将所述弧光脉冲信号、电流信号与温度信号与设定弧光、电流、与温度进行比较，并发送流比较信号至分析处理模块；

S4：分析处理模块判断并处理检测模块发出的流比较信号，从而确定开关柜故障类型与位置，以控制报警模块发出报警警告，以及通过故障切除模块切除故障来源段。