CN211046469U - 一种弧光快速保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及弧光保护领域，尤其涉及一种弧光快速保护装置，其特征在于：其包括主控模块、弧光传感器、电流互感器、断路器模块、快速接地开关、电源模块和断路器监测装置；弧光传感器和电流互感器均连接于主控模块的输入端，断路器模块和快速接地开关均连接于主控模块的输出端，断路器监测装置电连接于断路器模块和主控模块，电源模块连接于主控模块电源端；弧光传感器设于开关柜内用于检测弧光信号，电流互感器用于检测开关柜进线的电流信号，断路器模块设于开关柜进线上用于关合或分断开关柜进线，快速接地开关设于开关柜进线和地线之间用于关合或分断开关柜进线与地线的连接。本实用新型实现开关柜快速、准确的弧光保护，可靠性强。

Description

一种弧光快速保护装置

技术领域

本实用新型涉及弧光保护领域，尤其涉及一种弧光快速保护装置。

背景技术

在开关柜内电弧光防护是指，通过保护系统及时检测开关柜内的故障电弧，尽可能快的速度切除进线，如能在电弧开始阶段就切断电弧，大大减少故障电弧的能量，限制了开关柜的损坏；

目前，弧光保护系统通常是通过常规继电器检测故障，并驱动断路器动作切除故障，需要至少100ms，而弧光故障往往在弧光产生后的10ms就会对开关柜造成破坏，保护动作跳开断路器时，开关柜往往已烧毁；

进一步的，弧光保护系统通过跳开断路器来切除故障使故障电弧熄灭，因此，断路器的正常工作就尤为重要，现有技术中，无法实时了解断路器的状况，只能通过定期的检修来排除隐患，这种定期预防性检修盲目性太大，需要事先停电，增大了维修成本、可靠性低；

鉴于此，为克服上述缺陷，提供一种弧光快速保护装置成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的是为了提供一种弧光快速保护装置，实现开关柜快速、准确的弧光保护，可靠性强。

为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为：一种弧光快速保护装置，包括主控模块、弧光传感器、电流互感器、断路器模块、快速接地开关、电源模块和断路器监测装置；

弧光传感器和电流互感器均连接于主控模块的输入端，断路器模块和快速接地开关均连接于主控模块的输出端，断路器监测装置电连接于断路器模块和主控模块，电源模块连接于主控模块电源端；弧光传感器设于开关柜内用于检测弧光信号，电流互感器用于检测开关柜进线的电流信号，断路器模块设于开关柜进线上用于关合或分断开关柜进线，快速接地开关设于开关柜进线和地线之间用于关合或分断开关柜进线与地线的连接。

按以上方案，所述快速接地开关由士林电机有限公司生产，型号为JN15-12。

按以上方案，所述断路器模块包括均设于开关柜进线上的第一断路器和第二断路器，第一断路器和第二断路器结构相同且并联连接；所述第一断路器为主断路器，所述第二断路器用于主断路器的失灵保护；第一断路器自身产生故障时，第二断路器工作，增加了装置工作的稳定性和可靠性。

按以上方案，所述断路器模块采用的是固态断路器；固态断路器可确保弧光保护装置从检测弧光到断路器跳闸的时间小于10ms，远快于传统的断路器对开关柜内弧光故障的切除时间，灵敏度高。

按以上方案，所述断路器监测装置为断路器机械特性在线监测装置；实时了解断路器模块的运行状态，断路器模块异常时，断路器监测装置将异常信号传输至主控单元并报警，方便操作人员解决故障，增加断路器工作的可靠性。

按以上方案，所述弧光传感器为紫外光电弧光传感器，型号为HG-01；采用检测紫外光的弧光传感器，可以避免环境中可见光干扰带来的不稳定因素，抗可见光干扰能力强。

按以上方案，所述电流互感器采用浙江中盾电子生产的型号为ZDKCT36M电流互感器。

按以上方案，所述主控模块采用DSPTMS320C240控制器。

按以上方案，所述电源模块采用广州致远电子生产的交直流两用全电压输入AC-DC电源模块，型号为ZY0012GD-5W；减少外部的交流信号带来的干扰，转换效率高，高低温度特性好，带容性负载能力强。

按以上方案，所述装置还包括连接于主控模块的上位机接口模块，上位机接口模块包括RS-232接口、CAN接口和USB接口；上位机接口模块用于主控模块和上位机之间的通讯；RS-232是一种被普遍采用的接口，使用方便，在进行短距离通信时，一般使用RS-232接口和上位机进行连接；USB接口也是现在比较普遍的一种接口，USB总线具有传输速度快的特点；CAN总线一般适用于长距离通信的场合，在实际应用时，开关柜现场距离中控室距离较远时，可以选择CAN总线进行通信。

本实用新型具有如下有益效果：

弧光传感器检测开关柜内的弧光信号，电流互感器检测开关柜进线的电流信号，同时检测到弧光信号和电流信号时，主控模块给断路器模块和快速接地开关发出弧光保护动作，快速接地开关能在极短的时间内迅速将进线接地，故障点的弧压急剧降低，电弧无法持续而立即熄灭，最后通过断路器模块切断进线从而消除弧光故障，断路器模块和快速接地开关相结合，使弧光保护时间不超过5ms，快速、准确地消除弧光故障；采用断路器监测装置实时对断路器进行检测，防止因断路器自身故障而造成弧光保护装置不能正常工作的问题，增加弧光保护装置的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型实施例整体结构示意图。

附图标记：1、主控模块；2、弧光传感器；3、电流互感器；4、断路器模块；401、第一断路器；402、第二断路器；5、快速接地开关；6、电源模块；7、断路器监测装置；8、上位机接口模块；9、开关柜进线。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

请参考图1，本实用新型为一种弧光快速保护装置，其包括主控模块1、弧光传感器2、电流互感器3、断路器模块4、快速接地开关5、电源模块6和断路器监测装置7；

弧光传感器2和电流互感器3均连接于主控模块1的输入端，断路器模块4和快速接地开关5均连接于主控模块1的输出端，断路器监测装置7电连接于断路器模块4和主控模块1，电源模块6连接于主控模块1电源端；弧光传感器2设于开关柜内用于检测弧光信号，电流互感器3用于检测开关柜进线9的电流信号，断路器模块4设于开关柜进线9上用于关合或分断开关柜进线9，快速接地开关5设于开关柜进线9和地线之间用于关合或分断开关柜进线9与地线的连接。

本实施例中的主控模块1采用的是DSPTMS320C240控制器，该控制器适用于高速实时工控产品等需要数字化的控制领域。

电源模块6采用广州致远电子生产的交直流两用全电压输入AC-DC电源模块，减少外部的交流信号带来的干扰，本实施例中，电源模块6的具体型号为ZY0012GD-5W，转换效率高，高低温度特性好，带容性负载能力强；该电源模块6使输入输出均隔离，安全性强。

弧光传感器2设于开关柜内用于检测弧光并将检测的弧光信号转换为电信号后传输至主控模块1，弧光传感器2为紫外光电弧光传感器，电弧光的能量主要集中在300～400nm的紫外光波段和400～700nm的可见光波段，电弧光的70％以上为紫外光，常规检测电弧光的传感器都是测取可见光部分，而突发性的可见光光源很多，如闪光灯、闪电光等，基于可见光的弧光传感器2可能同时吸纳干扰光，使弧光保护装置误动作，采用检测紫外光的弧光传感器2，可以避免环境中可见光干扰带来的不稳定因素；本实施例中，弧光传感器2采用型号为HG-01的紫外光电弧光传感器2作为光感应元件，该传感器包括弧光探测头、光纤和光电转换器，在发生弧光故障时，弧光探测头检测到弧光的紫外光并将紫外光转换成可输出光信号，通过光纤将光信号传递给光电转换器，光电转换器将光信号转换成电信号后传输给主控模块1。

电流互感器3用于检测开关柜进线9上的过电流信号，电流互感器3将实时采集的进线电流信号实时传送至主控模块1；本实施例中，电流互感器3采用浙江中盾电子生产的型号为ZDKCT36M电流互感器。

断路器模块4包括均设于开关柜进线9上的第一断路器401和第二断路器402，第一断路器401和第二断路器402结构相同且并联连接；第一断路器401为主断路器，用于切断进线，断开开关柜和主变电源，第二断路器402用于主断路器的失灵保护，第一断路器401自身产生故障时，第二断路器402工作，增加了装置工作的稳定性和可靠性。第一断路器401和第二断路器402均为固态断路器，可确保弧光保护装置从检测弧光到断路器跳闸的时间小于10ms，远快于传统的断路器对开关柜内弧光故障的切除时间。

断路器在运行过程中可能会出现以下问题：动静触头在合分过程中的电磨损、动静触头在操作过程中的机械变形、连接紧固件松动，上述现象导致动静触头接触压力下降，引起主回路过度发热，导致合闸跳加大，分闸速度降低，从而影响断路器的关合和分断能力。本实用新型采用断路器监测装置7对第一断路器401和第二断路器402的运行状态进行监测，一旦监测到突发性故障，操作人员能及时进行处理，针对性得进行排查和检修，从而提高断路器的可靠性，避免事故扩大造成不必要的损失。本实施例中，断路器监测装置7为南京南电继保自动化有限公司生产的型号为RS-305断路器机械特性在线监测装置，该断路器监测装置7对断路器每次分合闸的位移、速度、时间、行程、开距等机械参数实时测量记录，对分合闸线圈、储能电机回路电流精确测量记录并发送至主控模块1，该断路器监测装置7异常时自动报警，方便操作人员解决故障，增加断路器工作的可靠性。

快速接地开关5连接于主控模块1和进线，当开关柜内部产生弧光故障时，快速接地开关5将电源进线快速接地来短路封闭开关柜内部的电弧；本实施例中，快速接地开关5由士林电机有限公司生产，型号为JN15-12。

本实用新型的弧光保护装置还包括上位机接口模块8，上位机接口模块8用于主控模块1和上位机之间的通讯，上位机接口模块8包括RS-232接口、CAN接口和USB接口，选择性、实用性强。

本实用新型的工作原理为：弧光传感器2检测开关柜内的弧光信号，电流互感器3检测开关柜进线9的电流信号，同时检测到弧光信号和电流信号时，主控模块1给断路器模块4和快速接地开关5发出弧光保护动作，快速接地开关5迅速将进线接地，短路阻抗远远低于电弧故障点的弧阻，大部分的故障电流将流向短路点，故障点的弧压急剧降低，电弧无法持续而立即熄灭，最后通过断路器模块4切断进线从而消除弧光故障，采用断路器模块4和快速接地开关5相结合，弧光保护时间不超过5ms，实现弧光故障的快速消除。

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种弧光快速保护装置，其特征在于：包括主控模块(1)、弧光传感器(2)、电流互感器(3)、断路器模块(4)、快速接地开关(5)、电源模块(6)和断路器监测装置(7)；

弧光传感器(2)和电流互感器(3)均连接于主控模块(1)的输入端，断路器模块(4)和快速接地开关(5)均连接于主控模块(1)的输出端，断路器监测装置(7)电连接于断路器模块(4)和主控模块(1)，电源模块(6)连接于主控模块(1)电源端；弧光传感器(2)设于开关柜内用于检测弧光信号，电流互感器(3)用于检测开关柜进线(9)的电流信号，断路器模块(4)设于开关柜进线(9)上用于关合或分断开关柜进线(9)，快速接地开关(5)设于开关柜进线(9)和地线之间用于关合或分断开关柜进线(9)与地线的连接。

2.根据权利要求1所述的弧光快速保护装置，其特征在于：所述快速接地开关(5)由士林电机有限公司生产，型号为JN15-12。

3.根据权利要求1所述的弧光快速保护装置，其特征在于：所述断路器模块(4)包括均设于开关柜进线(9)上的第一断路器(401)和第二断路器(402)，第一断路器(401)和第二断路器(402)结构相同且并联连接；所述第一断路器(401)为主断路器，所述第二断路器(402)用于主断路器的失灵保护。

4.根据权利要求3所述的弧光快速保护装置，其特征在于：所述断路器模块(4)采用的是固态断路器。

5.根据权利要求1所述的弧光快速保护装置，其特征在于：所述断路器监测装置(7)为断路器机械特性在线监测装置。

6.根据权利要求1所述的弧光快速保护装置，其特征在于：所述弧光传感器(2)为紫外光电弧光传感器，型号为HG-01。

7.根据权利要求1所述的弧光快速保护装置，其特征在于：所述电流互感器(3)采用浙江中盾电子生产的型号为ZDKCT36M电流互感器。

8.根据权利要求1所述的弧光快速保护装置，其特征在于：所述主控模块(1)采用DSPTMS320C240控制器。

9.根据权利要求1所述的弧光快速保护装置，其特征在于：所述电源模块(6)采用广州致远电子生产的交直流两用全电压输入AC-DC电源模块，型号为ZY0012GD-5W。

10.根据权利要求1所述的弧光快速保护装置，其特征在于：所述装置还包括连接于主控模块(1)的上位机接口模块(8)，上位机接口模块(8)包括RS-232接口、CAN接口和USB接口。

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