CN206470358U - 一种电弧监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电弧监测技术领域，具体涉及一种电弧监测系统。包括弧光探头、电流互感器和主控单元，所述主控单元包括光电转换单元、弧光信号处理单元、电流信号处理单元和主控单元芯片，所述弧光探头通过特种光纤与主控单元的光电转换单元连接，所述光电转换单元的电信号输出端与所述弧光信号处理单元电连接，所述电流互感器的信号输出端与所述电流信号处理单元的信号输入端电连接，所述电流信号处理单元的信号输出端、所述弧光信号处理单元的信号输出端均与所述主控单元芯片电连接，所述光电转换单元为半导体紫外探测器。相较于传统的监测方式，其抗干扰性能显著提升，且反应更加灵敏，不易误动作，且使用寿命长。
Description
技术领域
本实用新型涉及电弧故障监测技术领域，具体涉及一种电弧监测系统。
背景技术
电弧是一种气体放电现象，电流通过某些绝缘介质(例如空气)所产生的瞬间火花。当两电极间电压升高时，在电极最近处空气中的正负离子被电场加速，在移动的过程中与其他空气分子碰撞产生新的离子，这种离子大量增加的现象称为“电离”。空气被电离的同时，温度随之急剧上升产生电弧，这种放电称为电弧光放电。电弧光放电一般不需要很高的电压，属于低电压大电流放电。它产生的条件是小间隙和大电流，如果增加间隙或减小电流，电弧将会消失。故障电弧发展迅速、破坏力大、极易传播，电弧中心温度超过10000℃，弧光的光强度可超过正常的照明光强2000倍。当发生电弧光短路故障时有两个显著特征：电流增大，光强增大。
开关柜发生内部弧光故障产生的短路功率可高达8～60MW，所产生的能量与电弧的燃烧时间、短路电流的平方值、柜体几何尺寸以及所使用的材料等因素有关，其中最主要的因素是短路故障电流及电弧燃烧的时间，有研究指出电弧燃烧持续时间超过100ms，所释放的能量开始急剧增加，接着各种故障效应对开关设备的电缆、铜排以及钢材造成严重损坏。
因此，配置电弧故障监测系统具有重大的意义，传统电弧监测主要采用热电、过电流、过电压等方式，直接检测弧光的产品较少。弧光检测大部分采用可见光探测器或光电倍增管器件，具有探测灵敏度低，抗干扰性差，反应迟钝，易造成误动作，且老化快等缺陷，其对电弧的监测效果并不理想。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种紫外弧光探测和电流检测复合电弧监测系统，其中紫外弧光探测采用半导体紫外探测器，具有灵敏度高、抗干扰性好、寿命长等特点。
本实用新型的技术方案为：一种电弧监测系统，包括弧光探头、电流互感器和主控单元，所述主控单元包括光电转换单元、弧光信号处理单元、电流信号处理单元和主控单元芯片，所述弧光探头通过光纤与主控单元的光电转换单元连接，所述光电转换单元的电信号输出端与所述弧光信号处理单元电连接，所述电流互感器的信号输出端与所述电流信号处理单元的信号输入端电连接，所述电流信号处理单元的信号输出端、所述弧光信号处理单元的信号输出端均与所述主控单元芯片电连接，所述光电转换单元为半导体紫外探测器。
进一步的，所述弧光探头的光学镜头为紫外滤光片。
进一步的，还包括与所述主控单元连接的弧光扩展单元，所述弧光扩展单元的MCU上连接有多个弧光单元，每个所述弧光单元上连接有一个弧光探头。
进一步的，还包括与主控单元连接的电流单元，所述电流单元的MCU上连接有多个电流互感器。
本实用新型的有益效果：在弧光探头的光学镜头上采用紫外滤光片，对弧光信号中的可见光进行滤除，并在主控单元中采用半导体紫外探测器对紫外光进行光电转换，实现对紫外光的监测。相较于传统对可见光的监测，其抗干扰性能显著提升，且反应更加灵敏，不易误动作，且使用寿命长。主控单元对紫外信号与电流信号共同监测，当任意一种出现故障时均进行故障告警，当两者同时出现故障时进行断路处理，有效的起到了监测和保护电路系统的作用。
附图说明
图1为本实用新型一种电弧监测系统连接框图；
图2为本实用新型主控单元的监测原理框图；
图3为本实用新型弧光扩展单元连接框图；
图4为本实用新型电流单元连接框图。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：
如图1所示，一种电弧监测系统主要由弧光探头、电流互感器和主控单元组成。弧光探头用于采集弧光信号并发送给主控单元，电流互感器用于采集电流信号并发送给主控单元，主控单元根据接收到的弧光信号和电流信号进行数据处理和判定。
如图2所示，主控单元的监测原理为：弧光探头与主控单元之间采用特种光纤连接，本专利中的弧光探头采用紫外滤光片作为弧光探头的光学镜头，将弧光信号中的可见光滤除，紫外光保留。紫外光经过光纤传输给主控单元内部的光电转换单元，本专利中采用半导体紫外探测器作为光电转换单元，以对紫外光进行探测转换，该半导体紫外探测器采用GaN半导体材料。半导体紫外探测器将接收到的紫外光转化为电信号后发送给主控单元内的弧光信号处理单元进行处理，弧光信号处理单元将处理后的弧光信号发送给主控单元芯片。电流互感器用于对电流信号进行采集，并发送给主控单元内的电流信号处理单元进行处理，电流信号处理单元处理后将电流信号发送给主控单元芯片。主控单元芯片对接收到的弧光信号和电流信号同时进行处理和判定。当弧光信号或电流信号中的任意一种出现故障时，主控单元进行故障告警。当弧光信号和电流信号均出现故障时，主控单元通过1000M ETH或485进行数据传输，以实现电路系统的监测和保护。
如图3所示，主控单元上的接口为多个，其连接的弧光探头和电流互感器均为与该接口对应的多个，当接口数量不够时，需要对接口进行扩展，以连接更多的弧光探头或电流互感器。为此，本专利在主控单元上连接有一个弧光扩展单元。弧光扩展单元的MCU上连接有多个弧光单元，每个弧光单元上连接有多个弧光探头，从而实现弧光探头的扩展。如图4所示，主控单元上连接有一个电流单元，电流单元的MCU上连接有多个电流互感器，从而实现电流互感器的扩展。
实施利1：一个主控单元、16个弧光探头、2个弧光扩展单元、6个电流单元组成的电弧监测系统如下表所示：
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种电弧监测系统，包括弧光探头、电流互感器和主控单元，其特征在于：所述主控单元包括光电转换单元、弧光信号处理单元、电流信号处理单元和主控单元芯片，所述弧光探头通过特种光纤与主控单元的光电转换单元连接，所述光电转换单元的电信号输出端与所述弧光信号处理单元电连接，所述电流互感器的信号输出端与所述电流信号处理单元的信号输入端电连接，所述电流信号处理单元的信号输出端、所述弧光信号处理单元的信号输出端均与所述主控单元芯片电连接，所述光电转换单元为半导体紫外探测器。
2.如权利要求1所述电弧监测系统，其特征在于：所述弧光探头的光学镜头为紫外滤光片。
3.如权利要求1所述电弧监测系统，其特征在于：还包括与所述主控单元连接的弧光扩展单元，所述弧光扩展单元的MCU上连接有多个弧光单元，每个所述弧光单元上连接有多个弧光探头。
4.如权利要求1所述电弧监测系统，其特征在于：还包括与主控单元连接的电流单元，所述电流单元的MCU上连接有多个电流互感器。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108267225A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-07-10 | 河南大学 | 一种基于摩擦纳米发电机空气放电的新型紫外光检测器及其检测方法 |
| CN108988285A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-12-11 | 南京五石金传感技术有限公司 | 一种弧光光电变送器 |
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| CN108267225B (zh) * | 2018-01-22 | 2019-08-06 | 河南大学 | 一种基于摩擦纳米发电机空气放电的新型紫外光检测器及其检测方法 |
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