CN112327080A - 一种快速灭弧保护全周期动模时间测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速灭弧保护全周期动模时间测试方法，大电流短路弧光发生器产生大电流短路弧光信号，控制及检测计时模块同时计时，检测到反馈信号后，得出周期时间T1；并行计时运算，检测快速弧光保护装置发出的联动快速继电器跳闸命令，算出时间T2；并行计时运算，检测开关柜的三相母线得电，算出时间T3；并行计时运算，检测开关柜断路器进行分闸，算出三相电缆失电的时间T4；T1、T2、T3和T4同时计算出后，控制及检测计时模块发出终止指令给大电流短路弧光发生器并灭弧，检测到大电流短路弧光发生器反馈的终止信号，计算出时间T5，最终得到弧光发生时间为TD1=T1；快速弧光保护动作时间为TD2=T2+T3+T4；熄灭弧光时间为TD3=T5；动态模拟的全周期时间TD4=T1+T2+T3+T4+T5。

Description

一种快速灭弧保护全周期动模时间测试方法

技术领域：

本发明涉及一种快速灭弧保护全周期动模时间测试方法。

背景技术：

随着现代城市的发展，配电网不断扩大，线路故障频繁发生，由于电流故障较大，容易产生电弧，而且不能自动熄灭，造成故障处绝缘破坏，常常引发两相或是三相短路造成停电停电事故，所产生的电弧更会造成火灾甚至危害人员生命安全。因此对故障电弧的研究就显得尤为重要，现场进行试验的动态模拟是研究实际发生故障电弧的真实有效方法，得到的数据也是最真实准确的，但是运行中的电网为了确保用户用电，不能直接用于实验研究。电弧是一种气体放电现象，电流通某些带外绝缘的导体表面，另外是发生于相距很近的两极间。第一种情况是由于绝缘体产生偶然性电火花或是长期受热，使绝缘表面碳化从而形成电弧通道；后者是因为电弧电流大到足以击穿两电极间的空气绝缘，当这种瞬间放电没有被及时熄灭，将会形成绝缘介质间的持续放电，导致绝缘击穿，可能进一步扩大到两点或是多点接地短路，引起负荷供电中断。

因此我公司开发出一款快速灭弧保护全周期动模系统，动模系统可以最大程度的模拟实际运行中的电网故障状态，可以很方便的进行试验。通过研究电力系统的电弧运动特性，有助于优化电气产品的设计，提高其性能。由于电气设备电弧燃弧时间发生较快，因而如何迅速捕捉电弧是关键。所以该系统里配置了关于大电流短路电弧发生设备、检测电弧设备、开关柜、弧光保护设备以及计时周期设备，形成了一款能够计算产生电弧周期、捕捉电弧周期、灭弧周期的全周期动态模拟的实验系统。此项技术对电力系统电弧进行了研究，该电弧模型可用于电气设备的辅助设计，通过对电弧燃弧过程进行分析，有助于进一步优化、完善电气设备产品的性能。

发明内容：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种快速灭弧保护全周期动模时间测试方法。

本发明所采用的技术方案有：

一种快速灭弧保护全周期动模时间测试方法，包括：

1）经人工或定时设置主动输出触发开始信号给大电流短路弧光发生器，触发大电流短路弧光发生器产生大电流短路弧光信号，控制及检测计时模块同时计时，直到控制及检测计时模块检测到大电流短路弧光发生器发出的反馈信号后，得出周期时间T1；

2）控制及检测计时模块并行计时运算，检测快速弧光保护装置发出的联动快速继电器跳闸命令，算出时间T2；

3）控制及检测计时模块并行计时运算，检测开关柜的三相母线得电，算出时间T3；

4）控制及检测计时模块并行计时运算，检测开关柜的断路器进行分闸，算出三相电缆失电的时间T4；

5）T1、T2、T3和T4同时计算出后，控制及检测计时模块发出终止触发指令给大电流短路弧光发生器并灭弧，控制及检测计时模块同时检测到大电流短路弧光发生器反馈的终止信号，计算出时间T5，最终得到弧光发生时间为TD1=T1；快速弧光保护动作时间为TD2=T2+T3+T4；熄灭弧光时间为TD3=T5；动态模拟的全周期时间TD4=T1+T2+T3+T4+T5。

进一步地，大电流短路弧光发生器接收到触发开始信号后，触发大电流短路，此时产生弧光信号，同时发出信号给控制电源模块，通知控制电源输出电压；然后大电流短路弧光发生器发出反馈信号给控制及检测计时模块以便计算出大电流短路弧光发生器的周期时间T1；如果大电流短路弧光发生器接收到触发终止信号后，触发大电流断路，电流消失，熄灭电弧光，同时发出信号给控制电源模块，通知控制电源终止输出电压；然后大电流短路弧光发生器发出反馈信号给控制及检测计时模块，计算出大电流断路灭弧的周期时间T5。

进一步地，所述大电流短路弧光发生器与控制电源模块相连，在大电流短路弧光发生器内设有触发电路模块与反馈电路模块，触发电路模块与反馈电路模块对应与控制及检测计时模块相连，触发电路模块产生大电流短路弧光信号给开关柜内的弧光传感器，反馈电路模块接受弧光传感器的反馈信号。

进一步地，在开关柜上连接控制电源模块，接控制电源模块与大电流短路弧光发生器电气连接，当控制电源模块接收到大电流短路弧光发生器的指令后，立刻驱动输出电压给开关柜内的三相母线，使开关柜三相母线得电运行。

进一步地，在开关柜内设有三相母线和断路器，三相母线接收控制电源模块的电压信号，得电运行，同时发送电信号给控制及检测计时模块，计算出控制电源到三相母线得电的周期时间T3；断路器接收到快速弧光保护装置的跳闸动作指令，断路器进行分闸，此时三相电缆失电，同时发送电信号给控制及检测计时模块，计算出断路器分闸到电缆失电的周期时间T4。

进一步地，在开关柜的母线室内设有弧光传感器，弧光传感器接收到大电流短路弧光发生器的弧光信号，通过光纤将弧光信号传输到快速弧光保护装置。

进一步地，所述快速弧光保护装置包括光电转换模块、弧光检测光纤接口、快速继电器出口以及联动快速继电器出口，光电转换模块与弧光检测光纤接口，弧光检测光纤接口与弧光传感器相连，快速继电器出口对应与开关柜、控制及检测计时模块电气连接；在弧光检测光纤接口测到弧光信号，通过光电转换模块转为电信号并发出动作跳闸指令，经快速继电器出口传输至开关柜内的断路器，完成开关柜跳闸；在弧光检测光纤接口测到弧光信号的同时，联动快速继电器出口输出信号给控制及检测计时模块，计算出快速弧光保护装置检测弧光到跳闸动作出口的周期时间T2。

进一步地，所述大电流短路弧光发生器为5-100A的电流短路弧光发生器。

本发明具有如下有益效果：

本发明可以实现大电流短路发生弧光周期、快速弧光保护装置动作出口周期、开关柜断路器动作周期，以及动态模拟综合全周期时间测试，结构简单，测试效率高。

附图说明：

图 1 为本发明原理框图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1，本发明一种快速灭弧保护全周期动模时间测试方法，包括：

1）经人工或定时设置主动输出触发开始信号给大电流短路弧光发生器，触发大电流短路弧光发生器产生大电流短路弧光信号，控制及检测计时模块同时计时，直到控制及检测计时模块检测到大电流短路弧光发生器发出的反馈信号后，得出周期时间T1；

2）控制及检测计时模块并行计时运算，检测快速弧光保护装置发出的联动快速继电器跳闸命令，算出时间T2；

3）控制及检测计时模块并行计时运算，检测开关柜的三相母线得电，算出时间T3；

4）控制及检测计时模块并行计时运算，检测开关柜的断路器进行分闸，算出三相电缆失电的时间T4；

5）T1、T2、T3和T4同时计算出后，控制及检测计时模块发出终止触发指令给大电流短路弧光发生器并灭弧，控制及检测计时模块同时检测到大电流短路弧光发生器反馈的终止信号，计算出时间T5，最终得到弧光发生时间为TD1=T1；快速弧光保护动作时间为TD2=T2+T3+T4；熄灭弧光时间为TD3=T5；动态模拟的全周期时间TD4=T1+T2+T3+T4+T5。

本发明中大电流短路弧光发生器接收到触发开始信号后，触发大电流短路，此时产生弧光信号，同时发出信号给控制电源模块，通知控制电源输出电压；然后大电流短路弧光发生器发出反馈信号给控制及检测计时模块以便计算出大电流短路弧光发生器的周期时间T1；如果大电流短路弧光发生器接收到触发终止信号后，触发大电流断路，电流消失，熄灭电弧光，同时发出信号给控制电源模块，通知控制电源终止输出电压；然后大电流短路弧光发生器发出反馈信号给控制及检测计时模块，计算出大电流断路灭弧的周期时间T5。

大电流短路弧光发生器与控制电源模块相连，在大电流短路弧光发生器内设有触发电路模块与反馈电路模块，触发电路模块与反馈电路模块对应与控制及检测计时模块相连，触发电路模块产生大电流短路弧光信号给开关柜内的弧光传感器，反馈电路模块接受弧光传感器的反馈信号。

在开关柜上连接控制电源模块，接控制电源模块与大电流短路弧光发生器电气连接，当控制电源模块接收到大电流短路弧光发生器的指令后，立刻驱动输出电压给开关柜内的三相母线，使开关柜三相母线得电运行。

在开关柜内设有三相母线和断路器，三相母线接收控制电源模块的电压信号，得电运行，同时发送电信号给控制及检测计时模块，计算出控制电源到三相母线得电的周期时间T3；断路器接收到快速弧光保护装置的跳闸动作指令，断路器进行分闸，此时三相电缆失电，同时发送电信号给控制及检测计时模块，计算出断路器分闸到电缆失电的周期时间T4。

在开关柜的母线室内设有弧光传感器，弧光传感器接收到大电流短路弧光发生器的弧光信号，通过光纤将弧光信号传输到快速弧光保护装置。

快速弧光保护装置包括光电转换模块、弧光检测光纤接口、快速继电器出口以及联动快速继电器出口，光电转换模块与弧光检测光纤接口，弧光检测光纤接口与弧光传感器相连，快速继电器出口对应与开关柜、控制及检测计时模块电气连接；在弧光检测光纤接口测到弧光信号，通过光电转换模块转为电信号并发出动作跳闸指令，经快速继电器出口传输至开关柜内的断路器，完成开关柜跳闸；在弧光检测光纤接口测到弧光信号的同时，联动快速继电器出口输出信号给控制及检测计时模块，计算出快速弧光保护装置检测弧光到跳闸动作出口的周期时间T2。

本发明中大电流短路弧光发生器指5-100A的电流短路弧光发生器。

本发明可以实现大电流短路发生弧光周期、快速弧光保护装置动作出口周期、开关柜断路器动作周期，以及动态模拟综合全周期时间测试，结构简单，测试效率高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种快速灭弧保护全周期动模时间测试方法，其特征在于：

1）经人工或定时设置主动输出触发开始信号给大电流短路弧光发生器，触发大电流短路弧光发生器产生大电流短路弧光信号，控制及检测计时模块同时计时，直到控制及检测计时模块检测到大电流短路弧光发生器发出的反馈信号后，得出周期时间T1；

2）控制及检测计时模块并行计时运算，检测快速弧光保护装置发出的联动快速继电器跳闸命令，算出时间T2；

3）控制及检测计时模块并行计时运算，检测开关柜的三相母线得电，算出时间T3；

4）控制及检测计时模块并行计时运算，检测开关柜的断路器进行分闸，算出三相电缆失电的时间T4；

5）T1、T2、T3和T4同时计算出后，控制及检测计时模块发出终止触发指令给大电流短路弧光发生器并灭弧，控制及检测计时模块同时检测到大电流短路弧光发生器反馈的终止信号，计算出时间T5，最终得到弧光发生时间为TD1=T1；快速弧光保护动作时间为TD2=T2+T3+T4；熄灭弧光时间为TD3=T5；动态模拟的全周期时间TD4=T1+T2+T3+T4+T5。

2.如权利要求1所述的快速灭弧保护全周期动模时间测试方法，其特征在于：大电流短路弧光发生器接收到触发开始信号后，触发大电流短路，此时产生弧光信号，同时发出信号给控制电源模块，通知控制电源输出电压；然后大电流短路弧光发生器发出反馈信号给控制及检测计时模块以便计算出大电流短路弧光发生器的周期时间T1；如果大电流短路弧光发生器接收到触发终止信号后，触发大电流断路，电流消失，熄灭电弧光，同时发出信号给控制电源模块，通知控制电源终止输出电压；然后大电流短路弧光发生器发出反馈信号给控制及检测计时模块，计算出大电流断路灭弧的周期时间T5。

3.如权利要求2所述的快速灭弧保护全周期动模时间测试方法，其特征在于：所述大电流短路弧光发生器与控制电源模块相连，在大电流短路弧光发生器内设有触发电路模块与反馈电路模块，触发电路模块与反馈电路模块对应与控制及检测计时模块相连，触发电路模块产生大电流短路弧光信号给开关柜内的弧光传感器，反馈电路模块接受弧光传感器的反馈信号。

4.如权利要求2所述的快速灭弧保护全周期动模时间测试方法，其特征在于：在开关柜上连接控制电源模块，接控制电源模块与大电流短路弧光发生器电气连接，当控制电源模块接收到大电流短路弧光发生器的指令后，立刻驱动输出电压给开关柜内的三相母线，使开关柜三相母线得电运行。

5.如权利要求2所述的快速灭弧保护全周期动模时间测试方法，其特征在于：在开关柜内设有三相母线和断路器，三相母线接收控制电源模块的电压信号，得电运行，同时发送电信号给控制及检测计时模块，计算出控制电源到三相母线得电的周期时间T3；断路器接收到快速弧光保护装置的跳闸动作指令，断路器进行分闸，此时三相电缆失电，同时发送电信号给控制及检测计时模块，计算出断路器分闸到电缆失电的周期时间T4。

6.如权利要求1所述的快速灭弧保护全周期动模时间测试方法，其特征在于：在开关柜的母线室内设有弧光传感器，弧光传感器接收到大电流短路弧光发生器的弧光信号，通过光纤将弧光信号传输到快速弧光保护装置。

7.如权利要求6所述的快速灭弧保护全周期动模时间测试方法，其特征在于：所述快速弧光保护装置包括光电转换模块、弧光检测光纤接口、快速继电器出口以及联动快速继电器出口，光电转换模块与弧光检测光纤接口，弧光检测光纤接口与弧光传感器相连，快速继电器出口对应与开关柜、控制及检测计时模块电气连接；在弧光检测光纤接口测到弧光信号，通过光电转换模块转为电信号并发出动作跳闸指令，经快速继电器出口传输至开关柜内的断路器，完成开关柜跳闸；在弧光检测光纤接口测到弧光信号的同时，联动快速继电器出口输出信号给控制及检测计时模块，计算出快速弧光保护装置检测弧光到跳闸动作出口的周期时间T2。

8.如权利要求1所述的快速灭弧保护全周期动模时间测试方法，其特征在于：所述大电流短路弧光发生器为5-100A的电流短路弧光发生器。

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