CN110618337A

CN110618337A - 一种弧光保护装置校验仪

Info

Publication number: CN110618337A
Application number: CN201911048092.XA
Authority: CN
Inventors: 郑国军; 徐丽娟; 杨鹏洁
Original assignee: Yunnan Hang Association Science And Technology Co Ltd
Current assignee: Yunnan Hang Association Science And Technology Co Ltd
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2019-12-27

Abstract

本发明提供一种弧光保护装置校验仪，包括控制单元、电流单元、工控机和光源，所述控制单元包括依次连接的串口、FPGA、单片机和LORA接口，所述FPGA与单片机用于逻辑实现与控制，并通过所述串口与工控机通信，接收工控机的控制信号，通过LORA接口与光源通信，控制光源的发光强度，所述FPGA连接有开入量，所述开入量用于检测弧光保护装置的动作信号；工控机为人机接口，提供人机交互界面，用于光源配置、光强的设定、电流值的设定；电流单元通过FPGA的控制，产生所设定的电流值；所述光源通过LORA接口，接收控制单元的信号，发出指定光强的光。本发明模拟弧光故障发生时的电流和弧光在现场检验弧光传感器的性能，解决弧光保护装置校验盲区的问题。

Description

一种弧光保护装置校验仪

技术领域

本发明属于弧光保护装置技术领域，具体涉及一种弧光保护装置校验仪。

背景技术

在110kV变电站35kV和10kV开关柜配置弧光保护，作为35kV和10kV母线故障的快速母线保护，当发生弧光短路时，被弧光传感其覆盖区域的弧光短路可被快速定位，电弧光保护系统快速动作，切除故障电流，从而有效抑制35kV和10kV母线和断路器故障引起主变损害事故的发生。

在弧光保护定检过程中，装置通常参照其它保护装置的检验方法进行校验，但不能有效的对弧光传感器特性进行测试。在实际工作中曾经使用照相机闪光灯，手机闪光灯对传感器进行试验，由于不同型号保护的弧光传感器对光灵敏度的不同，弧光传感器对光源最大感测距离的不同，同时也缺乏较为专业的能够定量发射弧光的试验装置，所以对弧光传感器的检验方法并不可靠，也造成了对整套弧光保护装置的逻辑校验及传动试验难以开展。因此，弧光保护特性分析及逻辑校验技术的研究已经迫在眉睫，以解决技术、设备的缺乏造成电网不能可靠运行的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种弧光保护装置校验仪，模拟弧光故障发生时的电流和弧光在现场检验弧光传感器的性能，解决弧光保护装置校验盲区的问题。

本发明提供了如下的技术方案：

一种弧光保护装置校验仪，包括控制单元、电流单元、工控机和光源，所述控制单元包括依次连接的串口、FPGA、单片机和LORA接口，所述FPGA与单片机用于逻辑实现与控制，并通过所述串口与工控机通信，接收工控机的控制信号，通过LORA接口与光源通信，控制光源的发光强度，所述FPGA连接有开入量，所述开入量用于检测弧光保护装置的动作信号；工控机为人机接口，提供人机交互界面，用于光源配置、光强的设定、电流值的设定；电流单元通过FPGA的控制，产生所设定的电流值；所述光源通过LORA接口，接收控制单元的信号，发出指定光强的光。

优选的，所述工控机用于设置弧光保护装置的弧光检测定值和电流检测定值，所述FPGA和所述单片机根据所设定的定值并通过电流单元产生满足判据条件的弧光信号及电流信号，校验仪完成测试弧光保护装置在两种信号判据下的动作时间。

优选的，所述工控机用于设置弧光保护装置的弧光检测定值和电流检测定值，所述FPGA和所述单片机根据所设定的定值并通过电流单元产生满足判据条件的弧光信号和递增的电流信号，记录弧光保护动作时的电流值，校验仪完成测试弧光保护装置的电流动作精度。

优选的，所述工控机用于设置弧光保护装置的弧光检测定值，所述FPGA和所述单片机根据所设定的定值，产生不同光强的弧光，观察弧光保护装置动作情况；当弧光保护装置可靠动作时，从校验仪上读取动作值；当光保护装置可靠不动作时，从校验仪上读取不动作值，测试所用弧光传感器的测量精度。

本发明的有益效果是：本校验仪能够控制光照度，精确检验弧光传感器的动作性能；定量输出电流，检验弧光保护装置的动作时间和电流精度；利用无线技术，方便现场的安装与使用；减少弧光保护误动、拒动的情况，保证电网、人身、设备的安全性，提高现场检验保护装置及其二次回路的工作效率，降低每个变电站现场试验成本，具有良好的经济效益和社会效益。

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是本发明结构示意图；

图2是本发明实施采用给的实验设备测试方案示意图；

图3是本发明弧光保护逻辑示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种弧光保护装置校验仪，包括控制单元、电流单元、工控机和光源，所述控制单元包括依次连接的串口、FPGA、单片机和LORA接口，所述FPGA与单片机用于逻辑实现与控制，并通过所述串口与工控机通信，接收工控机的控制信号，通过LORA接口与光源通信，控制光源的发光强度，所述FPGA连接有开入量，所述开入量用于检测弧光保护装置的动作信号；工控机为人机接口，提供人机交互界面，用于光源配置、光强的设定、电流值的设定；电流单元通过FPGA的控制，产生所设定的电流值；所述光源通过LORA接口，接收控制单元的信号，发出指定光强的光。校验仪实现对弧光传感器的校验，以及对整套弧光保护装置的逻辑校验及传动试验，保证现场检修人员开展日常运行维护工作。

如图2所示，实验设备的测试方案，具体的，校验仪可完成：

1、弧光保护动作时间测试试验：能测试弧光保护装置在弧光信号、电流信号的综合判据，以及单一的弧光信号判据情况下的动作时间。设置弧光保护装置的弧光检测定值和电流检测定值，弧光保护判据设为：弧光信号、电流信号的综合判据，以及单一的弧光信号判据。弧光保护特性分析及逻辑校验仪能够根据所设定的定值，设置满足判据条件的弧光信号及电流信号，测试弧光保护装置在两种判据下的动作时间。

2、光保护电流精度试验：将弧光保护装置的动作逻辑设置为：电流、弧光双判据，打开标准光源，并调整距离，使弧光信号判据满足，启动保护测试装置，能测试弧光保护装置的电流动作精度。设置弧光保护装置的弧光检测定值和电流检测定值，弧光保护判据设为：弧光信号、电流信号的综合判据。弧光保护特性分析及逻辑校验仪能够根据所设定的定值，设置满足判据条件的弧光信号，并产生递增的电流信号，记录弧光保护动作时的电流值，测试弧光保护装置的电流动作精度。

3、弧光传感器测量精度试验：将弧光保护装置的保护配置设置为：仅检测弧光，弧光保护特性分析及逻辑校验仪能够根据所设定的定值，产生不同光强的弧光，打开标准光源，调整光源与弧光传感器的距离，观察弧光保护装置动作情况：当装置可靠动作时，能从校验仪上读取动作值；当装置可靠不动作时，能从校验仪上读取不动作值。

如图3所示，校验仪设计弧光保护原理：弧光保护根据开关柜内部发生故障时产生电弧特点，结合故障时电源点电流突变判据构成弧光保护系统。装置采用主单元或电流单元接收电流信号，安装在各个开关柜内的弧光传感器采集故障时的电弧光信号，通过光纤或电缆传输至主单元或者弧光单元。当弧光保护装置检测到弧光信号时，若同时检测到了过流信号，则判为产生了电弧故障，弧光保护装置通过输出继电器立即发出跳闸指令；当仅检测到弧光或者过电流一个信号时，则只输出报警信号并不输出跳闸指令。弧光保护装置通过测量非电量信号弧光和电量信号电流两个参数，采用光信号、故障电流信号双重判据，大大提高了保护的可靠性，保护动作快速可靠，系统配置简单，适应性强，是目前较理想的开关柜内部故障保护解决方案。考虑到变流设备直流部分的保护及部分特殊应用场合，弧光保护装置可选择只检测弧光信号单判据动作出口。弧光保护为开关柜内部故障的快速保护，当采用单弧光信号判据时保护动作出口时间不应超过10ms，采用弧光信号、故障电流信号双重判据时保护动作出口时间不应超过20ms，一般在15ms以内。

弧光保护由弧光判据和电流判据两个动作元件组成，但一般认为弧光判据为保护的主判据，电流判据为保护的制动元件，只是对于是否有故障电流进行定性判别，为辅助判据。电流判据在系统发生故障时真正起到快速动作效果的是电流突变量动作元件，电流常量动作元件只是作为补充，更多时候是为了调试检修方便，考虑到电流突变量动作元件数据窗短，并且受暂态分量影响较大，可以适当降低弧光保护对于电流元件精度的要求，一般电流定值误差不超过±5％即可认为满足要求，甚至电流定值误差不超过±10％也不影响弧光保护的应用。

本发明弧光保护装置现场校验仪提供标准光源，能够定量输出弧光和电流，可以完成弧光保护动作时间测试试验、弧光保护电流精度试验、弧光传感器测量精度试验。同时运用无线技术，完成同时对多个开关柜内弧光传感器的校验以及整套弧光保护装置的逻辑校验和传动试验，有效解决弧光保护运维中的技术难题，减少弧光保护误动、拒动的情况，提高弧光保护装置的可靠性。

通过本发明的实施，可以开发出能够模拟弧光故障发生时的电流和弧光的试验仪器，能够在现场检验弧光传感器的性能，解决弧光保护装置校验盲区的问题。并形成一系列技术标准，从而指导现场检修人员开展日常运行维护工作。保证各个变电站35kV、10kV柜内母线负荷能可靠供电，具有显著的直接与间接的经济效益和社会效益。

以上所述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

1.一种弧光保护装置校验仪，其特征在于，包括控制单元、电流单元、工控机和光源，所述控制单元包括依次连接的串口、FPGA、单片机和LORA接口，所述FPGA与单片机用于逻辑实现与控制，并通过所述串口与工控机通信，接收工控机的控制信号，通过LORA接口与光源通信，控制光源的发光强度，所述FPGA连接有开入量，所述开入量用于检测弧光保护装置的动作信号；工控机为人机接口，提供人机交互界面，用于光源配置、光强的设定、电流值的设定；电流单元通过FPGA的控制，产生所设定的电流值；所述光源通过LORA接口，接收控制单元的信号，发出指定光强的光。

2.根据权利要求1所述的一种弧光保护装置校验仪，其特征在于，所述工控机用于设置弧光保护装置的弧光检测定值和电流检测定值，所述FPGA和所述单片机根据所设定的定值并通过电流单元产生满足判据条件的弧光信号及电流信号，校验仪完成测试弧光保护装置在两种信号判据下的动作时间。

3.根据权利要求1所述的一种弧光保护装置校验仪，其特征在于，所述工控机用于设置弧光保护装置的弧光检测定值和电流检测定值，所述FPGA和所述单片机根据所设定的定值并通过电流单元产生满足判据条件的弧光信号和递增的电流信号，记录弧光保护动作时的电流值，校验仪完成测试弧光保护装置的电流动作精度。

4.根据权利要求1所述的一种弧光保护装置校验仪，其特征在于，所述工控机用于设置弧光保护装置的弧光检测定值，所述FPGA和所述单片机根据所设定的定值，产生不同光强的弧光，观察弧光保护装置动作情况；当弧光保护装置可靠动作时，从校验仪上读取动作值；当光保护装置可靠不动作时，从校验仪上读取不动作值，测试所用弧光传感器的测量精度。