CN110071486B - 一种多途径检测的开关柜用电弧光保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多途径检测的开关柜用电弧光保护系统，包括电流检测模块、气压检测模块、电弧光检测模块、人机交互模块、影像记录模块、中央处理模块、主控模块、独立供电模块、通信模块和远程处理模块。通过电流检测模块、气压检测模块和电弧光检测模块对开关柜进行多角度监测，提高监测的准确度，在非所有检测模块故障时，保证保护装置继续工作。在检测模块故障时自动提取数据，并发送至远程处理模块，使检修人员快速获取需要的数据，方便检修。远程处理模块可得出检修建议，判断出故障位置和建议的检修方向，以提高系统的准确度，同时方便对电弧光保证系统检修。

Description

一种多途径检测的开关柜用电弧光保护系统

技术领域

本发明涉及一种电弧光保护系统，具体涉及一种多途径检测的开关柜用电弧光保护系统。

背景技术

为了在发生电弧光故障时保护人员和电气设备，需要在开关柜中设置电弧光保护装置，现有的主动保护有以下两种常见的可行的方法：1通过压力传感器进行监测；2通过弧光传感器进行监测。

第一种方法(采用压力传感器作为电弧光探测单元)压力波是装置内出现电弧事故的效应之一，将在电弧出现后的10-15毫秒后出现，可以安装一些压力传感器用于探测压力峰值。当内部的压力达到设定值时，电弧监测装置发出动作指令，控制开关器件动作。但是要预先确定电弧在柜内产生的过压值并非易事。

第二种方法(采用光纤传感器作为电弧光探测单元)弧光监测器的操作逻辑如下：电弧现象会产生强烈的光辐射，因此柜体内出现的弧光可以被弧光传感器探测到当弧光监控系统探测到故障，会发出动作信号给断路器。这种方法的探测反应时间仅为1毫秒。

现有的开关柜通常只采用了单一传感器作为探测电弧光的途径，但在使用过程中，有几率存在出现传感器故障或灵敏度设置不佳导致的错误，而单一传感器在发送故障后，电弧光的保护装置无法正常工作，具有一定的安全隐患，同时由于实际工作的环境不同和变化，传感器的灵敏度和执行断开操作的阈值需要根据情况进行调节，否则容易导致错误的断开操作，因此需要在实际使用中及时调节执行断开操作的阈值。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种多途径检测的开关柜用电弧光保护系统。

本发明所要解决的技术问题为：

(1)如何提高判断开关柜内发生电弧光的准确度。

(2)如何及时方便的对电弧光保护装置进行监测和调节。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种多途径检测的开关柜用电弧光保护系统，包括电流检测模块、气压检测模块、电弧光检测模块、人机交互模块、影像记录模块、中央处理模块、主控模块、独立供电模块、通信模块和远程处理模块；

所述电流检测模块、气压检测模块、电弧光检测模块和影像记录模块均设置在开关柜内部，所述电流检测模块用于检测开关柜运行时的电流情况，并在检测到电流超过设定阈值时给中央处理模块发出电流异常信号，所述气压检测模块用于检测开关柜内气压的变化情况，并在气压超过设定的阈值时向中央处理模块发出气压异常信号，所述电弧光检测模块用于检测开关柜内光线强度的变化情况，并在照度超过设定的阈值时向中央处理模块发出照度异常信号，所述影像记录模块用于连续采集开关柜内的10秒内的高帧率影像；

所述人机交互模块、主控模块、中央处理模块、独立供电模块和通信模块均设置在开关柜外部，所述人机交互模块用于对系统进行手动设置，所述独立供电模块用于对系统进行供电，所述中央处理模块用于将接收的异常信号转化为控制信号，并在判断发生电弧光后通过控制信号控制主控模块执行，所述主控模块用于在产生电弧光后快速切断故障线路，所述通信模块通过无线网络实现中央处理模块和远程处理模块之间的数据传输，以及将影像数据传输至远程处理模块；

所述远程处理模块用于分析对发出可疑的控制信号时的影像数据进行复检，分析出故障位置，并给出检修建议，对电流检测模块、气压检测模块以及电弧光检测模块的预设阈值进行调整。

进一步的，所述中央处理模块的处理步骤如下：

S1、所述中央处理模块中设置有三个分别对应电流检测模块、气压检测模块和电弧光检测模块的标签，当未收到电流异常信号时，标签为0，收到电流异常信号时，标签变为1，当未收到气压异常信号时，标签为0，收到气压异常信号时，标签变为1，当未收到照度异常信号时，标签为0，收到照度异常信号时，标签变为1；

S2、当三个标签均为0时，则不发出控制信号，当三个标签均为1时，则发出控制信号，当三个标签中既有1又有0时，发出控制信号，并将此控制信号标记为可疑；

S3、在控制信号标记为可疑的同时，获取标签数据，同时调取电流检测模块、气压检测模块以及电弧光检测模块的预设阈值数据，电流检测模块、气压检测模块以及电弧光检测模块的监测峰值数据以及影像记录模块中与异常信号发出时间相对应的高帧率影像数据；

S4、将标签数据、预设阈值数据、监测峰值数据和高帧率影像数据通过通信模块传输至远程处理模块。

进一步的，所述远程处理模块包括显示单元、用于存储数据的存储单元和处理单元，所述远程处理模块对高帧率影像数据视频进行逐帧截图，并通过相似图像识别算法筛选出不相同的截图，若存在不相同的截图，则提取标签数据中数值为0的检测模块的标记为待检修模块，生成检修建议，并在检修建议中记录待检修模块名称，并提示待检修模块的预设阈值过低；若不存在图像不相同的截图，则提取标签数据中数值为1的检测模块的标记为待检修模块，生成检修建议，并在检修建议中记录待检修模块名称，并提示待检修模块的预设阈值过高。

进一步的，所述影像记录模块包括为拍摄开关柜内提供照度不超过1000lux的照明装置和拍摄帧率不低于100帧/秒的摄像装置。

本发明的有益效果：

(1)通过电流检测模块、气压检测模块和电弧光检测模块对开关柜进行多角度监测，提高监测的准确度，同时可在非所有检测模块故障时，保证保护装置继续工作。

(2)通过中央处理模块在检测模块故障时自动提取出对应的影像记录模块以及其他相关数据，并发送至远程处理模块，使检修人员快速获取需要的数据，方便检修。

(3)远程处理模块可对接收的数据进行处理分析后，得出检修建议，判断出故障位置和建议的检修方向，以提高系统的准确度，同时方便对电弧光保证系统检修。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本实施例提供了一种多途径检测的开关柜用电弧光保护系统，包括电流检测模块、气压检测模块、电弧光检测模块、人机交互模块、影像记录模块、中央处理模块、主控模块、独立供电模块、通信模块和远程处理模块；人机交互模块为触摸显示屏。电流检测模块、气压检测模块、电弧光检测模块和影像记录模块均与中央处理模块连接，中央处理模块还连接有主控模块和通信模块。

电流检测模块、气压检测模块、电弧光检测模块和影像记录模块均设置在开关柜内部，电流检测模块用于检测开关柜运行时的电流情况，并在检测到电流超过设定阈值时给中央处理模块发出电流异常信号，气压检测模块用于检测开关柜内气压的变化情况，并在气压超过设定的阈值时向中央处理模块发出气压异常信号，电弧光检测模块用于检测开关柜内光线强度的变化情况，并在照度超过设定的阈值时向中央处理模块发出照度异常信号，设定的阈值为经验值，当开关柜里发生弧光时，其照度约100000勒克司。有效的工作照度约为20000勒克司，因此电弧光检测模块设定的阈值一般设定在30000勒克司，影像记录模块用于连续采集开关柜内的10秒内的高帧率影像；影像记录模块包括为拍摄开关柜内提供照度不超过1000lux的照明装置和拍摄帧率不低于100帧/秒的摄像装置，由于需要将电弧的消除时间缩短到10ms以内才能大大减轻故障电弧造成的破坏程度，因此需要采用高帧率的摄像装置才能确保拍摄到弧光。

人机交互模块、主控模块、中央处理模块、独立供电模块和通信模块均设置在开关柜外部，人机交互模块用于对系统进行手动设置，独立供电模块用于对系统进行供电，中央处理模块用于将接收的异常信号转化为控制信号，并在判断发生电弧光后通过控制信号控制主控模块执行，主控模块用于在产生电弧光后快速切断故障线路，通信模块通过无线网络实现中央处理模块和远程处理模块之间的数据传输，以及将影像数据传输至远程处理模块。

远程处理模块用于分析对发出可疑的控制信号时的影像数据进行复检，分析出故障位置，并给出检修建议，继而方便检修人员对电流检测模块、气压检测模块以及电弧光检测模块的预设阈值进行调整。

中央处理模块的处理步骤如下：

S1、中央处理模块中设置有三个分别对应电流检测模块、气压检测模块和电弧光检测模块的标签，当未收到电流异常信号时，标签为0，收到电流异常信号时，标签变为1，当未收到气压异常信号时，标签为0，收到气压异常信号时，标签变为1，当未收到照度异常信号时，标签为0，收到照度异常信号时，标签变为1；

S2、当三个标签均为0时，则不发出控制信号，表明三个检测模块均为监测出异常，可判断未发生电弧光，因此无需断开电路，当三个标签均为1时，则发出控制信号，说明三个检测模块同时检测出异常，可判断发生电弧光，需要立即断开故障线路，当三个标签中既有1又有0时，发出控制信号，并将此控制信号标记为可疑；则说明有检测模块检测出异常，有的没有检测出异常，因此需要对检测模块进行检修，为保证安全，第一时间先选择断开电路，并记录此次的检测数据，以便后期进行分析，方便对异常模块进行检修。

S3、在控制信号标记为可疑的同时，获取标签数据，同时调取电流检测模块、气压检测模块以及电弧光检测模块的预设阈值数据，电流检测模块、气压检测模块以及电弧光检测模块的监测峰值数据以及影像记录模块中与异常信号发出时间相对应的高帧率影像数据；

S4、将标签数据、预设阈值数据、监测峰值数据和高帧率影像数据通过通信模块传输至远程处理模块。

远程处理模块包括显示单元、用于存储数据的存储单元和处理单元，远程处理模块对高帧率影像数据视频进行逐帧截图，并通过相似图像识别算法筛选出不相同的截图，若存在不相同的截图，则提取标签数据中数值为0的检测模块的标记为待检修模块，生成检修建议，并在检修建议中记录待检修模块名称，并提示待检修模块的预设阈值过低；若不存在图像不相同的截图，则提取标签数据中数值为1的检测模块的标记为待检修模块，生成检修建议，并在检修建议中记录待检修模块名称，并提示待检修模块的预设阈值过高。其中，相似图像识别算法为现有技术，如基于图片RGB值生成的颜色分布向量作为特征的算法，在照明亮度一定，同时未发生电弧光时，由于开关柜保持密闭时，影像数据的画面应保持一致，对影像数据进行逐帧截图后得到的图像也相同，相似图像识别算法在未发生电弧光时不会找出不相同的截图，而发生电弧光时，照度高达100000勒克司，截图中会存在若干帧的截图与其他截图不同，因此若存在不同截图，说明发生电弧光，若不存在不同截图，则说明未发送电弧光，同时配备的显示单元也可让工作人员之间观察高帧率影像数据，以进一步准确的判断是否发生电弧光。

本实施例的具体工作过程如下：

1)通过电流检测模块、气压检测模块以及电弧光检测模块对开关柜进行实时的监控，通过多种途径对电弧光的发生进行判断，准确性高，即使有检测模块发生故障，剩余检测模块也可完成断开故障线路的操作，安全性更高；

可通过中央处理模块对检测模块的异常做出标记，并将相关数据发送至远程处理模块，工作人员无需到达现场，可通过影像记录模块获取异常发生时的影像数据，可通过远程处理模块对影像数据进行处理分析，给出检修建议，方便检修人员对设备进行调节，也可通过人工观察影像数据在事发后复检，以进一步确定故障模块，提高准确度。

Claims (1)

1.一种多途径检测的开关柜用电弧光保护系统，其特征在于，包括电流检测模块、气压检测模块、电弧光检测模块、人机交互模块、影像记录模块、中央处理模块、主控模块、独立供电模块、通信模块和远程处理模块；

所述电流检测模块、气压检测模块、电弧光检测模块和影像记录模块均设置在开关柜内部，所述电流检测模块用于检测开关柜运行时的电流情况，并在检测到电流超过设定阈值时给中央处理模块发出电流异常信号，所述气压检测模块用于检测开关柜内气压的变化情况，并在气压超过设定的阈值时向中央处理模块发出气压异常信号，所述电弧光检测模块用于检测开关柜内光线强度的变化情况，并在照度超过设定的阈值时向中央处理模块发出照度异常信号，所述影像记录模块用于连续采集开关柜内的10秒内的高帧率影像；

所述人机交互模块、主控模块、中央处理模块、独立供电模块和通信模块均设置在开关柜外部，所述人机交互模块用于对系统进行手动设置，所述独立供电模块用于对系统进行供电，所述中央处理模块用于将接收的异常信号转化为控制信号，并在判断发生电弧光后通过控制信号控制主控模块执行，所述主控模块用于在产生电弧光后快速切断故障线路，所述通信模块通过无线网络实现中央处理模块和远程处理模块之间的数据传输，以及将影像数据传输至远程处理模块；

所述远程处理模块用于对发出可疑的控制信号时的影像数据进行复检，分析出故障位置，并给出检修建议；

所述中央处理模块的处理步骤如下：

S1、所述中央处理模块中设置有三个分别对应电流检测模块、气压检测模块和电弧光检测模块的标签，当未收到电流异常信号时，标签为0，收到电流异常信号时，标签变为1，当未收到气压异常信号时，标签为0，收到气压异常信号时，标签变为1，当未收到照度异常信号时，标签为0，收到照度异常信号时，标签变为1；

S2、当三个标签均为0时，则不发出控制信号，当三个标签均为1时，则发出控制信号，当三个标签中既有1又有0时，发出控制信号，并将此控制信号标记为可疑；

S3、在控制信号标记为可疑的同时，获取标签数据，同时调取电流检测模块、气压检测模块以及电弧光检测模块的预设阈值数据，电流检测模块、气压检测模块以及电弧光检测模块的监测峰值数据以及影像记录模块中与异常信号发出时间相对应的高帧率影像数据；

S4、将标签数据、预设阈值数据、监测峰值数据和高帧率影像数据通过通信模块传输至远程处理模块；

所述远程处理模块包括显示单元、用于存储数据的存储单元和处理单元，所述远程处理模块对高帧率影像数据视频进行逐帧截图，并通过相似图像识别算法筛选出不相同的截图，若存在不相同的截图，则提取标签数据中数值为0的检测模块的标记为待检修模块，生成检修建议，并在检修建议中记录待检修模块名称，并提示待检修模块的预设阈值过低；若不存在图像不相同的截图，则提取标签数据中数值为1的检测模块的标记为待检修模块，生成检修建议，并在检修建议中记录待检修模块名称，并提示待检修模块的预设阈值过高；

所述影像记录模块包括为拍摄开关柜内提供照度不超过1000lux的照明装置和拍摄帧率不低于100帧/秒的摄像装置。

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