CN111051909B - 电弧放电探测装置 - Google Patents

Abstract

一种电弧放电探测装置，控制盘(1)具有对负载(2A、2B)供给电源电压的电源电路(10A、10B)、及连接配线的连接部。控制盘(1)包括：包含第二电流互感器(12)的系统电流检测部，对从电力系统流向控制盘(1)的系统电流的急遽增大进行检测；以及包含第一电流互感器(11A、11B)的个别电流检测部，对流向电源电路(10A、10B)的个别电流的急遽增大进行检测。电弧放电探测部(4)基于系统电流的检测信号与个别电流的检测信号，与流入系统的电涌分离开来识别控制盘内产生的电弧放电。

Description

电弧放电探测装置

技术领域

本发明涉及一种电弧放电探测装置，其对连接于电力系统与负载之间的控制盘中产生的电弧放电(arc discharge)进行探测。

背景技术

例如在电源装置等操作电力的装置中，在配线的连接部或端子等中，若存在松动，则会在所述部分产生电弧放电，从而有造成重大事故例如导致火灾等之虞。

因此，在操作相对较大电力的工厂中，为了防止因电弧放电引起的事故于未然，通过探测电弧放电的发生来进行应对。

作为直接检测电弧放电的方法，有对发生电弧放电时所产生的特有的光进行检测的方法、与对发生电弧放电时流经配线的电流的大的变化进行检测的方法。

例如在专利文献1中展示了一种无线通信系统，其将流经配电板内的配线的电流的测定值无线发送至配置在配电板外部的设备。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2014-167704号公报

发明内容

发明所要解决的问题

所述的、对发生电弧放电时产生的光进行检测的方法中，要在能够接收所述光的部位设置光检测部，因此监控对象受限。若是对配线的电流变化进行检测的方法，则只要利用专利文献1所示的系统来检测监控对象的电流值的急遽变化即可，但在电弧放电以外，对于来源于电力系统的电涌(surge)，也有可能将由其引起的电流变化误探测为电弧放电。

因此，本发明的目的在于提供一种电弧放电探测装置，能够抑制将因电涌引起的电流的急遽变化误探测为电弧放电的情况，而能够探测控制盘中的电弧放电的发生。

解决问题的技术手段

作为本揭示的一例的电弧放电探测装置是对连接于电力系统与负载之间的控制盘中产生的电弧放电进行探测的装置。所述控制盘具有对负载供给电源电压的电源电路、及连接配线的连接部。并且，作为本揭示的一例的电弧放电探测装置包括：系统电流检测部，对从电力系统流向控制盘的系统电流超过系统电流阈值的增大进行检测；个别电流检测部，对流向电源电路的个别电流超过个别电流阈值的增大进行检测；以及电弧放电探测部，基于系统电流检测部对系统电流的检测信号与个别电流检测部对个别电流的检测信号，与因感应雷等而流入电力系统的电涌分离开来识别控制盘内产生的电弧放电。

所述结构中，电弧放电探测部基于系统电流的检测信号与个别电流的检测信号，与流入电力系统的电涌分离开来识别控制盘内产生的电弧放电，因此可抑制将因电涌引起的电流的急遽变化误探测为电弧放电的情况。

而且，作为本揭示的一例的电弧放电探测装置是对连接于电力系统与负载之间的控制盘中产生的电弧放电进行探测的装置。所述控制盘具有对负载供给电源电压的电源电路、及连接配线的连接部。并且，作为本揭示的一例的电弧放电探测装置包括：个别电流检测部，对流向电源电路的个别电流超过个别电流阈值的增大进行检测；电压检测部，对电力系统的电压的瞬间上升进行检测；以及电弧放电探测部，基于所述电压检测部对电力系统的电压的检测信号与个别电流检测部对个别电流的检测信号，与流入电力系统的电涌分离开来识别控制盘内产生的电弧放电。

所述结构中，电弧放电探测部基于系统电压的检测信号与个别电流的检测信号，与流入电力系统的电涌分离开来识别控制盘内产生的电弧放电，抑制将因电涌引起的电流的急遽变化误探测为电弧放电的情况。

而且，本揭示的一例中，系统电流检测部包含：第二电流互感器，对从电力系统流向控制盘的电流进行检测；第二无线发送部，利用在第二电流互感器的二次侧输出的电力来无线发送系统电流的检测信号；以及第二无线接收部，接收第二无线发送部的发送信号。

所述结构中，电弧放电探测部通过无线通信来接收从电力系统流向控制盘的电流的检测信号，因此能够将电弧放电探测部配置在与控制盘不同的场所，对现有设备的适应性高。

而且，本揭示的一例中，个别电流检测部包含：第一电流互感器，对个别地流向电源电路的电流进行检测；第一无线发送部，利用在第一电流互感器的二次侧输出的电力来无线发送个别电流的检测信号；以及第一无线接收部，接收第一无线发送部的发送信号。

所述结构中，电弧放电探测部通过无线通信来接收个别地流向电源电路的电流的检测信号，因此能够将电弧放电探测部配置在与控制盘不同的场所，对现有设备的适应性高。

而且，本揭示的一例中，还包括：电流变化计数部，在规定期间，将由所述个别电流检测部检测到所述个别电流超过所述个别电流阈值的增大的次数计数为变化次数；以及电弧放电发生状况探测部，基于所述电流变化计数部得出的检测结果来探测电弧放电的发生状况。

所述结构中，基于电流变化计数部得出的计数结果来探测电弧放电的发生频率的剧增，从而能够探测例如因端子松动等造成的电弧放电的发生状况，无须依靠例如定期维护便能够进行保养确认。

发明的效果

根据本发明，能够抑制将因电涌引起的电流的急遽变化误探测为电弧放电的情况，从而能够探测控制盘中的电弧放电的发生。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的电弧放电探测装置101的结构的图。

图2是关于电源电路10A的波形图的示例。

图3是对电源电路的输入电压及输入电流的典型波形图。

图4是表示图1所示的电弧放电探测部4的处理内容的流程图。

图5是表示图1所示的无线发送部21A的结构的图。

图6的(A)、图6的(B)是从电力系统向控制盘1输入的系统电压的波形图。

图7是表示电弧放电探测部4的其他处理内容的流程图。

图8是表示每当收到来自图1所示的第一无线发送部21A、21B的检测信号时对其次数进行计数时的、经时变化的示例的图。

符号的说明

C1：蓄电用电容器

C2：电容器

R：分路电阻

ZD：齐纳二极管

1：控制盘

2A、2B：负载

3：接收机

4：电弧放电探测部

10A、10B：AC/DC电源电路

11A、11B：第一电流互感器

12：第二电流互感器

13：断路器

21A、21B：第一无线发送部

22：第二无线发送部

101：电弧放电探测装置

具体实施方式

以下，参照若干个图来说明用于实施本发明的实施例。

·适用例

首先，一边参照图1，一边说明适用本发明的一例。图1是表示本发明的实施方式的电弧放电探测装置101的结构的图。

如图1所示，本实施方式的电弧放电探测装置101是对连接于电力系统与负载2A、2B之间的控制盘1中产生的电弧放电进行探测的装置。所述控制盘1具有：断路器(breaker)13，连接于电力系统；AC/DC电源电路10A、10B，对负载2A、2B供给电源电压；配线，连接各单元间；以及它们的连接部。电弧放电探测装置101包括对从电力系统流向控制盘1的系统电流进行检测的系统电流检测部、对流向电源电路10A、10B的个别电流进行检测的个别电流检测部以及电弧放电探测部4。电弧放电探测部4基于系统电流的检测信号与个别电流的检测信号，与流入电力系统的电涌分离开来识别控制盘内产生的电弧放电。

·结构例

接下来，参照图来说明本发明的实施方式的电弧放电探测装置的结构。如上所述，图1是表示本发明的实施方式的电弧放电探测装置101的结构的图。

控制盘1包括：第一电流互感器11A、11B，对个别地流向电源电路10A、10B的电流进行检测；以及第二电流互感器12，对从电力系统流向控制盘1的系统电流进行检测。

第一电流互感器11A对交流/直流(Alternating Current/Direct Current，AC/DC)电源电路10A的三相输入电流进行检测。同样地，另一个第一电流互感器11B对AC/DC电源电路10B的三相输入电流进行检测。第二电流互感器12对从电力系统朝向控制盘1的三相输入电流进行检测。图1中，只是将电流互感器11A、11B、12分别表示为一个块(block)，它们并非零相电流互感器(Zero phase Current Transformer，ZCT)。

另外，图1中，表示从三相的电力系统导出三相交流电压的示例，但本发明对于二相交流或单相交流也同样能够适用。

而且，控制盘1包括：第一无线发送部21A、21B，无线发送第一电流互感器11A、11B的检测信号；以及第二无线发送部22，无线发送第二电流互感器12的检测信号。

第一无线发送部21A利用在第一电流互感器11A的二次侧输出的电力，来无线发送第一电流互感器11A的检测信号。同样地，第一无线发送部21B利用在第一电流互感器11B的二次侧输出的电力，来无线发送第一电流互感器11B的检测信号。第二无线发送部22利用在第二电流互感器12的二次侧输出的电力，来无线发送第二电流互感器12的检测信号。

电弧放电探测装置101是与控制盘1独立地包括：接收机3，接收第一无线发送部21A、21B与第二无线发送部22的发送信号；以及电弧放电探测部4，基于所述接收机3的接收信号来探测电弧放电。

第一无线发送部21A、21B在第一电流互感器11A、11B的检测值为超过规定的个别电流阈值的急遽增大时，无线发送所述检测信号。而且，第二无线发送部22在第二电流互感器12的检测值为超过规定的系统电流阈值的急遽增大时，无线发送所述检测信号。

由第一电流互感器11A、11B、第一无线发送部21A、21B与接收机3构成本发明的“个别电流检测部”。而且，由第二电流互感器12、第二无线发送部22与接收机3构成本发明的“系统电流检测部”。

另外，图1中，第一电流互感器11A、11B是设于AC/DC电源电路10A、10B的输入侧，但也可将它们设在(输出侧)负载侧，以检测直流负载电流。由此，直流电弧放电的探测也变得容易。

图2是关于电源电路10A的波形图的示例。图2中，波形E是电源电路10A的施加电压的波形，波形I是对电源电路10A的流入电流的波形，波形P是负载2A的电力波形。本例是如下所述的示例，即，在时刻t0对电源电路10A接通输入电压，自此之后，在与电源电路10A相连的配线的连接部产生电弧放电，在时刻t1电弧放电停止。

若与电源电路10A相连的配线的连接部存在松动等，则有时在电源电路10A的电压刚刚接通之后，便会在所述松动部发生电弧放电。例如，尽管在电压接通时电流开始流经配线，但当因连接部的松动等而电流路径暂时开路时，便会在此部分发生电弧放电。由于此瞬变现象，电流波形I大幅变动。

所述瞬变时的各波形对于电源电路10B也同样。

图3是对电源电路的输入电压及输入电流的典型波形图。在时刻t0，当对电源电路接通输入电压时，在接通时冲击电流流动，在随后的稳定状态下，输入电流根据负载变动而变动。所述变动小于冲击电流。

即使不发生所述电弧放电，也会有输入电压接通时的冲击电流流动。但是，与发生电弧放电时相比，冲击电流小。因此，根据电流值是否超过规定的个别电流阈值，来识别正常的冲击电流与因电弧放电引起的急遽的电流变动。例如，在正常的冲击电流为数A、因电弧放电的发生引起的波峰电流值为数十A的情况下，将个别电流阈值设定为10A。

因电涌流入电力系统，从电力系统对控制盘输入的系统电流大于所述冲击电流。因此，根据电流值是否超过规定的系统电流阈值，来识别正常的冲击电流与电涌电流。例如，在正常的冲击电流为数A、电涌电流为数十A的情况下，将系统电流阈值设定为10A。

即，当第一电流互感器11A、11B的检测值超过比在对电源电路10A、10B接通电压时流动的冲击电流高的个别电流阈值时，第一无线发送部21A、21B无线发送所述检测信号。而且，当第二电流互感器12的检测值为超过比所述冲击电流高的系统电流阈值的急遽增大时，无线发送所述检测信号。

另外，系统电流阈值与个别电流阈值既可为相同的值，也可为不同的值。

图4是表示图1所示的电弧放电探测部4的处理内容的流程图。如此图所示，若从第一无线发送部21A、21B与第二无线发送部22均未收到检测信号，则此处不进行任何处理(S1→S2→S3→结束)。即，若无论是系统电流还是个别电流均无急遽增大，则此处不进行处理。若从第一无线发送部21A、21B的其中任一者收到检测信号，则进行电弧放电探测时的处理(S1→S2→S5或S1→S4→S5)。所述“电弧放电探测时的处理”是伴随探测到电弧放电发生的处理，例如输出警报显示等。而且，如后所述，对电弧放电探测次数进行计数。

若从第一无线发送部21A、21B与第二无线发送部22全部收到检测信号，则进行系统电涌探测时的处理(S1→S4→S6→S7)。作为所述“系统电涌探测时的处理”，例如进行表示有电涌流入电力系统的显示。

若从第二无线发送部22收到检测信号，而从第一无线发送部21A、21B均未收到检测信号，则视为在控制盘1的电力系统侧产生了电弧放电，进行与此相应的处理(S1→S2→S3→S8)。即，在系统电涌的情况下，电力系统及与电力系统相连的个别电源的输入电流增大，但在电力系统侧产生了电弧放电的情况下，不会对个别电源造成影响。利用此差异来探测电力系统侧的电弧放电。

如上所述，基于来自第一无线发送部21A、21B的检测信号与来自第二无线发送部22的检测信号，来识别电流的急遽增大是起因于电力系统的电涌，还是在控制盘1内发生的电弧放电。

图5是表示图1所示的第一无线发送部21A的结构的图。在所述第一无线发送部21A中，在第一电流互感器11A的二次侧输出连接有分路电阻R，进而连接有包含二极管电桥(diode bridge)的整流电路。在整流电路的输出部，连接有平滑/蓄电用电容器C1与保护用的齐纳二极管(Zener diode)ZD。经电容器C1平滑/蓄电的电压经调节器稳定化，并蓄积在电容器C2中。当所述蓄电电压超过规定值时，射频(Radio Freqency，RF)模块输出无线信号。在RF模块与天线(antenna)之间，连接有进行阻抗(impedance)匹配的匹配电路。

如上所述的结构中，利用第一电流互感器11A的二次侧输出的电力，来无线发送第一电流互感器11A的检测信号。

图5所示的结构对于第一无线发送部21B及第二无线发送部22也同样。

至此为止所示的示例中，表示了下述示例，即，基于来自第一无线发送部21A、21B的检测信号与来自第二无线发送部22的检测信号，来识别起因于电力系统的电涌与控制盘1中的电弧放电，但如下所述，也可检测因电力系统的电涌引起的电压上升，并将其作为一个信息来进行所述电涌与电弧放电的识别。

图6的(A)、图6的(B)是从电力系统向控制盘1输入的系统电压的波形图。图6的(A)所示的示例中，在时刻t0，在电力系统中例如发生感应雷电涌，系统电压瞬间上升。图1所示的电弧放电探测部4检测所述系统电压的瞬间上升。图6的(B)所示的示例中，在时刻t0，电力系统中产生电弧放电而来自电力系统的输入电压瞬间下降。

图7是表示电弧放电探测部4的处理内容的流程图。如此图所示，若系统电压存在瞬间上升，则进行系统电涌探测时的处理(S11→S16)。例如，进行表示电力系统中发生了电涌的显示。

若从第一无线发送部21A、21B的任一者收到检测信号，则进行电弧放电探测时的处理(S14)。例如输出警报显示等。而且，对电弧放电探测次数进行计数。

而且，若系统电压存在瞬间下降，则视为在电力系统中产生了电弧放电，进行与此相应的处理(S14→S17)。

若系统电压无瞬间上升、瞬间下降，从第一无线发送部21A、21B也均未收到检测信号，则此处不进行任何处理(S11→S12→S13→S14→结束)。

如上所述，也可检测因电力系统的电涌引起的电压上升，并将其作为一个信息来进行所述电涌与电弧放电的识别。而且，也可检测因电力系统中的电弧放电引起的电压下降，由此来探测电力系统中的电弧放电的发生。

以上所示的电弧放电探测部4的处理内容是每当探测到电弧放电时，在此时间点进行某些处理的示例，但如下所述，也可基于规定期间的、从第一无线发送部21A、21B接收的检测信号的统计信息，来探测电弧放电的发生状况。

图8是表示每当收到来自图1所示的第一无线发送部21A、21B的检测信号时对所述次数进行计数时的、经时变化的示例的图。本例中，在时刻ta，计数值开始上升，在时刻tb，计数值的增大停止。随后，在时刻tc，计数值剧增。当规定期间内的计数值的增大倾向变得大于规定的基准值时，即，当来自第一无线发送部21A、21B的检测信号的接收频率异常变高时，例如视为配线的连接部产生了松动，进行其警告输出。在规定期间内的计数值的增大率小的状态下，视为因电力系统的电涌引起者，但例如在配线的连接部产生了松动的情况下，每当启动电源电路10A、10B时，会以高频率产生电弧放电。而且，因电弧放电造成的零件或尘埃的碳化越加剧，则越容易发生电弧放电，因此计数值的增大率进一步变高。

图1所示的电弧放电探测部4检测所述计数值的增大率，当其超过规定的阈值时，探测为处于切实发生电弧放电的状况。本实施方式的电弧放电探测部4也相当于本发明的“电弧放电发生状况探测部”。

如上所述，通过探测电弧放电的发生状况，例如无须依靠定期维护便能够进行控制盘的保养确认。

最后，无须赘言，用于实施所述发明的实施例的说明在所有方面仅为例示而非限制者。对于本领域技术人员而言可适当变形及变更。

例如，为了进行电流检测，只要可对放大电路供给电源电压，则除了电流互感器以外，也可采用使用磁芯、霍尔元件及放大电路的电流传感器。若为使用霍尔元件的电流传感器，则也能对流经电源电路10A、10B与负载2A、2B之间的直流电流进行检测。

Claims (8)

1.一种电弧放电探测装置，其对连接于电力系统与多个负载之间的控制盘中产生的电弧放电进行探测的装置，其中

所述控制盘具有多个电源电路及连接配线的连接部，所述多个电源电路分别与所述多个负载一一对应，所述多个电源电路分别对所述多个负载供给电源电压，

所述电弧放电探测装置包括：

系统电流检测部，对从所述电力系统流向所述控制盘的系统电流超过系统电流阈值的增大进行检测；

多个个别电流检测部，分别与所述多个电源电路一一对应，所述多个个别电流检测部分别对流向所述多个电源电路的每一个的个别电流超过个别电流阈值的增大进行检测；以及

电弧放电探测部，以无线方式接收所述系统电流检测部与所述多个个别电流检测部的检测结果，并且基于所述系统电流检测部对所述系统电流的检测信号与所述多个个别电流检测部对所述个别电流的检测信号，与流入所述电力系统的电涌分离开来识别所述控制盘内产生的电弧放电。

2.根据权利要求1所述的电弧放电探测装置，其中

所述系统电流检测部包含：

第二电流互感器，对从所述电力系统流向所述控制盘的电流进行检测；

第二无线发送部，利用在所述第二电流互感器的二次侧输出的电力来无线发送所述系统电流的检测信号；以及

第二无线接收部，接收所述第二无线发送部的发送信号。

3.根据权利要求1或2所述的电弧放电探测装置，其中

所述个别电流检测部包含：

第一电流互感器，对个别地流向所述电源电路的电流进行检测；

第一无线发送部，利用在所述第一电流互感器的二次侧输出的电力来无线发送所述个别电流的检测信号；以及

第一无线接收部，接收所述第一无线发送部的发送信号。

4.根据权利要求1或2所述的电弧放电探测装置，还包括：

电流变化计数部，在规定期间，将由所述个别电流检测部检测到所述个别电流超过所述个别电流阈值的增大的次数进行计数以作为变化次数；以及

电弧放电发生状况探测部，基于所述电流变化计数部得出的检测结果来探测电弧放电的发生状况。

5.根据权利要求3所述的电弧放电探测装置，还包括：

电流变化计数部，在规定期间，将由所述个别电流检测部检测到所述个别电流超过所述个别电流阈值的增大的次数进行计数以作为变化次数；以及

电弧放电发生状况探测部，基于所述电流变化计数部得出的检测结果来探测电弧放电的发生状况。

6.一种电弧放电探测装置，其是对连接于电力系统与多个负载之间的控制盘中产生的电弧放电进行探测的装置，其中

所述控制盘具有多个电源电路及连接配线的连接部，所述多个电源电路分别与所述多个负载一一对应，所述多个电源电路分别对所述多个负载供给电源电压，

所述电弧放电探测装置包括：

多个个别电流检测部，分别与所述多个电源电路一一对应，所述多个个别电流检测部分别对流向所述多个电源电路的每一个的个别电流超过个别电流阈值的增大进行检测；

电压检测部，对所述电力系统的电压的瞬间上升进行检测；以及

电弧放电探测部，以无线方式接收所述电压检测部与所述多个个别电流检测部的检测结果，并且基于所述电压检测部对所述电力系统的电压的检测信号与所述个别电流检测部对所述个别电流的检测信号，与流入所述电力系统的电涌分离开来识别所述控制盘内产生的电弧放电。

7.根据权利要求6所述的电弧放电探测装置，其中

所述个别电流检测部包含：

第一电流互感器，对个别地流向所述电源电路的电流进行检测；

第一无线发送部，利用在所述第一电流互感器的二次侧输出的电力来无线发送所述个别电流的检测信号；以及

第一无线接收部，接收所述第一无线发送部的发送信号。

8.根据权利要求6或7所述的电弧放电探测装置，还包括：

电流变化计数部，在规定期间，将由所述个别电流检测部检测到所述个别电流超过所述个别电流阈值的增大的次数进行计数以作为变化次数；以及

电弧放电发生状况探测部，基于所述电流变化计数部得出的检测结果来探测电弧放电的发生状况。

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