CN211089128U

CN211089128U - 一种智能电弧光保护装置

Info

Publication number: CN211089128U
Application number: CN201921165247.3U
Authority: CN
Inventors: 许保华
Original assignee: Suzhou Huaxinrui Power Technology Co ltd
Current assignee: Suzhou Huaxinrui Power Technology Co ltd
Priority date: 2019-07-23
Filing date: 2019-07-23
Publication date: 2020-07-24
Anticipated expiration: 2029-07-23

Abstract

本实用新型涉及弧光保护技术领域，公开了一种智能电弧光保护装置。包括主控微处理模块、超声波检测模块、电流采集模块、电弧检测模块和显示及操控模块。主控微处理模块分别与超声波检测模块、电流采集模块、电弧检测模块和显示及操控模块连接。显示及操控模块包括显示单元、故障处理单元和通讯单元。本实用新型通过采用超声波检测模块和电流采集模块、以及电弧检测模块，三者的配合，使装置在正常运作的情况下，也能对带保护电路进行检测，及时进行维修，提高了带保护电路系统的安全可靠性，且不仅运算速度快，响应速度也快，提高了带保护电路系统的工作效率。同时经由主控微处理模块输出信号到显示及操控模块，使装置能够在带保护电路产生故障时迅速作出反应。

Description

一种智能电弧光保护装置

技术领域

本实用新型涉及弧光保护技术领域，特别涉及一种智能电弧光保护装置。

背景技术

在现代供电系统中，由于系统的复杂性，用电的多样性，使系统容易产生电弧光。更为严重的是，每年有很多电力工程师或电工被电弧击伤，因此保证供电系统的稳定可靠运行具有重要意义。在发生故障时，电弧光保护装置能快速发出报警或跳闸信号，保护人身和设备安全，减少因电弧光故障造成设备停运的时间，更快地恢复供电。因此电弧光保护装置得到了大范围的应用。

而现有的电弧光保护装置只有在电流发生变化比较大时，才能对带保护电路实施保护动作，无法对电流潜在的变化，进行检测，使得工作人无法及时获知带保护电路系统是否发生故障，降低了带保护电路系统的安全可靠性。而且传统的保护装置只是简单的设置了消弧装置和变压器后备保护，但是这些装置智能化较低，响应的时间较长，易延长故障切除时间，增大了设备的损伤程度。

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智能电弧光保护装置，通过采用超声波检测模块和电流采集模块、以及电弧检测模块，三者的配合，使装置在正常运作的情况下，也能对带保护电路进行检测，及时进行维修，提高了带保护电路系统的安全可靠性，且不仅运算速度快，响应速度也快，提高了带保护电路系统的工作效率。同时经由主控微处理模块输出信号到显示及操控模块，使装置能够在带保护电路产生故障时迅速作出反应，具体地，通过显示单元、故障处理单元和通讯单元，使装置可以在显示界面上反应带保护电路中的数据参数和在带保护电路故障时，能够及时快速切断电路且快速接地，消除电弧，以及通知工作人员迅速进行维修，反应速度快，动作精确，自动化程度高。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种智能电弧光保护装置，包括主控微处理模块、超声波检测模块、电流采集模块、电弧检测模块和显示及操控模块；所述超声波检测模块、电流采集模块、电弧检测模块和显示及操控模块都接入待保护电路中；所述超声波检测模块、电流采集模块、电弧检测模块和显示及操控模块分别与主控微处理模块连接；所述超声波检测模块用于检测带保护电路中潜在的电流增量；所述电流采集模块用于检测电流的变化率和阈值；所述电弧检测模块用于检测故障电弧所产生的放电现象；所述显示及操控模块包括显示单元、故障处理单元和输入单元；所述显示单元用于显示报警信号和系统信息；所述故障处理单元用于减少故障电弧产生的时间；所述输入单元与所述主控微处理模块连接。

作为本实用新型的一种优选方案，所述超声波检测模块包括超声波传感器、放大电路、滤波电路和阈值比较电路；所述超声波传感器用于采集电路中电弧弧声的频谱；所述放大电路用于放大电路中的信号；所述滤波电路用于消除电路中产生的低频和高频的干扰信号；所述阈值比较电路用于区分带保护电路中局部放电的严重程度。

作为本实用新型的一种优选方案，所述电流采集模块为电流传感器，通过采用高速运算单元提高系统对于过流的反应速度和通过阈值和电流的变化率提高判断速度。

作为本实用新型的一种优选方案，所述电弧检测模块为光传感器，通过采用紫外弧光探头采集光信号。

作为本实用新型的一种优选方案，所述主控微处理模块为高速DSP核处理器。

作为本实用新型的一种优选方案，所述显示单元中的系统信息用于显示超声波频谱和电流大小、以及光强参数信号。

作为本实用新型的一种优选方案，所述故障处理单元包括快速切断电路开关和快速接地开关；所述快速切断电路开关包括快速继电器和断路器；所述快速继电器与所述主控微处理模块连接，所述断路器与所述快速继电器连接；所述快速接地开关包括处于初始位置的分闸开关、高压母线、接地母线和机构箱；所述分闸开关包括静导柱和动导柱，所述静导柱呈竖直设置，在所述静导柱上连接所述高压母线，所述静导柱的前端设置有呈向内凹陷的弧形触头结构，在所述静导柱的下方对应位置设置有所述动导柱，在所述动导柱的前端设置有与所述弧形触头配合的凸形触头，在所述弧形触头和凸形触头配合处形成有真空灭弧室；在所述动导柱上连接有所述接地母线；在所述动导柱的尾端安装有驱动所述动导柱向上运动的所述机构箱。

作为本实用新型的一种优选方案，所述机构箱包括电磁铁和支撑弹簧，所述电磁铁安装在所述机构箱内，所述支撑弹簧的一端与所述动导柱连接，所述支撑弹簧的另一端与所述电磁铁连接。

综上所述，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型通过采用超声波检测模块和电流采集模块、以及电弧检测模块，三者的配合，使装置在正常运作的情况下，也能对带保护电路进行检测，及时进行维修，提高了带保护电路系统的安全可靠性，且不仅运算速度快，响应速度也快，提高了带保护电路系统的工作效率。同时经由主控微处理模块输出信号到显示及操控模块，使装置能够在带保护电路产生故障时迅速作出反应，具体地，通过显示单元、故障处理单元和通讯单元，使装置可以在显示界面上反应带保护电路中的数据参数和在带保护电路故障时，能够及时快速切断带保护电路且快速接地消除电弧，以及通知工作人员迅速进行维修，反应速度快，动作精确，自动化程度高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的电路结构连接示意图。

图2为本实用新型的超声波原理结构示意图。

图3为本实用新型的快速接地开关结构示意图。

图4为本实用新型的流程逻辑结构示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1-超声波检测模块 2-电流采集模块 3-电弧检测模块

4-主控微处理模块 5-显示及操控模块 6-显示单元

7-故障处理单元 8-输入单元 9-支撑弹簧

10-超声波频谱 11-电流大小 12-光强参数信号

13-快速切断电路开关 14-快速接地开关 15-超声波传感器

16-放大电路 17-滤波电路 18-阈值比较电路

19-静导柱 20-高压母线 21-弧形触头

22-凸形触头 23-机构箱 24-接地母线

25-动导柱 26-真空灭弧室 27-电磁铁。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

如图1至4所示，本实用新型为一种智能电弧光保护装置，包括主控微处理模块4、超声波检测模块1、电流采集模块2、电弧检测模块3和显示及操控模块5。超声波检测模块1、电流采集模块2、电弧检测模块3和显示及操控模块5都接入待保护电路中。超声波检测模块1、电流采集模块2、电弧检测模块3和显示及操控模块5分别与主控微处理模块4连接。

主控微处理模块4为高速DSP核处理器，用于保证运算时的实时性和动作准确性。其中，超声波检测模块1用于检测潜在带保护电路中的电流增量。超声波检测模块1包括快速接地开关15、放大电路16、滤波电路17和阈值比较电路18。快速接地开关15用于采集电路中电弧弧声的频谱。放大电路16用于放大电路16中的信号。滤波电路17用于消除电路中产生的低频和高频的干扰信号。阈值比较电路18用于区分电路中局部放电的严重程度。通过超声波检测模块1，能够检测到带保护电路系统中局部放电现象，即有规律的振动频率。并且还能检测出微小的弧光放电现象，这样就使得工作人员能提前得知，对故障进行处理，不仅将被动保护转换为主动防御，而且大大降低了故障的发生及危害。电流采集模块2用于检测电流的变化率和阈值。电流采集模块2为电流传感器，通过采用高速运算单元提高系统对于过流的反应速度和通过阈值和电流的变化率提高判断速度。电弧检测模块3用于检测故障电弧所产生的放电现象。电弧检测模块3为光传感器，通过采用紫外弧光探头采集光信号。即在电弧光产生后，弧光照射到紫外弧光探头上，经与光电转换器配合，提高光电转换的效率，避免产生误动作，提高检测效率。在上述模块中，由三个模块采集到的信号，传递给主控微处理模块4并进行逻辑判断，再在输出信号，做出相应的保护动作。显示及操控模块5包括显示单元6、故障处理单元7和输入单元9。显示单元6用于显示报警信号和系统信息。故障处理单元7用于减少故障电弧产生的时间。输入单元8与主控微处理模块4连接。其中，显示单元6中的系统信息用于输出超声波频谱10和电流大小11、以及光强参数信号12。且显示单元6还可以进行报警信号。故障处理单元7包括快速切断电路开关13和快速接地开关14。快速切断电路开关13包括快速继电器和断路器。快速继电器与主控微处理模块4连接，断路器与快速继电器连接。快速接地开关14包括处于初始位置的分闸开关、高压母线20、接地母线24和机构箱23。分闸开关包括静导柱19和接地母线24，静导柱19呈竖直设置，在静导柱19上连接高压母线20，静导柱19的前端设置有呈向内凹陷的弧形触头21结构，在静导柱19的下方对应位置设置有接地母线24，在接地母线24的前端设置有与弧形触头21配合的凸形触头22在弧形触头21和凸形触头22配合处形成有真空灭弧室26。在动导柱25上连接有接地母线24。在接地母线24的尾端安装有驱动接地母线24向上运动的机构箱23。机构箱23包括电磁铁27和支撑弹簧9，电磁铁27安装在机构箱23内，支撑弹簧9的一端与动导柱25连接，支撑弹簧9的另一端与电磁铁27连接。输入单元8通过外接的液晶屏和键盘，实现人机交换。

本实用新型的动作原理过程：本实用新型通过超声波检测模块1、电流采集模块2和电弧检测模块3，经三者采集的信号输入到主控微处理模块4，由主控微处理模块4输出到显示及操控模块5，通过显示及操控模块5对带保护电路做出相应的反应动作。具体地，在带保护电路正常工作时，通过超声波检测模块1、电流采集模块2和电弧检测模块3输入到主控微处理模块4，并由主控微处理模块4输出的信号给到显示单元6，经由显示单元6在操作界面上正常反应出超声波频谱10、电流大小11和光强参数信号12。在带保护电路系统中产生电弧故障时，由超声波检测模块1、电流采集模块2和电弧检测模块3采集到的信号传递给主控微处理模块4，并且主控微处理模块4只要检测到其中任意一个信号，则通过显示单元6发出报警信号，如果在上述检测中，接收到任意两种信号，并满足与逻辑，系统则相应的判定为产生电弧光故障，通过故障处理单元7发出快速切断电路和快速接地动作，进而能够迅速保护电路。其中，快速切断电路动作为由主控微处理模块4输入信号到快速继电器和断路器中，使带保护电路能够迅速被切断，并及时保护电路。快速接地动作为通过故障处理单元7把信号传递给机构箱23，使机构箱23中的电磁铁27上的支撑弹簧9推动动导柱25向上运动，使接地母线24上的凸形触头22与静导柱19上的弧形触头21配合，由于在静导柱19上连接有高压母线20，在动导柱25上连接有接地母线24，使得动导柱25和静导柱19在接触时，就能够迅速的使电流接地，进而保护电路。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种智能电弧光保护装置，其特征在于，包括主控微处理模块、超声波检测模块、电流采集模块、电弧检测模块和显示及操控模块；所述超声波检测模块、电流采集模块、电弧检测模块和显示及操控模块都接入待保护电路中；所述超声波检测模块、电流采集模块、电弧检测模块和显示及操控模块分别与所述主控微处理模块连接；所述超声波检测模块用于检测带保护电路中潜在的电流增量；所述电流采集模块用于检测电流的变化率和阈值；所述电弧检测模块用于检测故障电弧所产生的放电现象；所述显示及操控模块包括显示单元、故障处理单元和输入单元；所述显示单元用于显示报警信号和系统信息；所述故障处理单元用于减少故障电弧产生的时间；所述故障处理单元包括快速切断电路开关和快速接地开关；所述快速切断电路开关包括快速继电器和断路器；所述快速继电器与所述主控微处理模块连接，所述断路器与所述快速继电器连接；所述快速接地开关包括处于初始位置的分闸开关、高压母线、接地母线和机构箱；所述分闸开关包括静导柱和动导柱，所述静导柱呈竖直设置，在所述静导柱上连接所述高压母线，所述静导柱的前端设置有呈向内凹陷的弧形触头结构，在所述静导柱的下方对应位置设置有所述动导柱，在所述动导柱的前端设置有与所述弧形触头配合的凸形触头，在所述弧形触头和凸形触头配合处形成有真空灭弧室；在所述动导柱上连接有所述接地母线；在所述动导柱的尾端安装有驱动所述动导柱向上运动的所述机构箱；所述机构箱包括电磁铁和支撑弹簧，所述电磁铁安装在所述机构箱内，所述支撑弹簧的一端与所述动导柱连接，所述支撑弹簧的另一端与所述电磁铁连接；所述输入单元与所述主控微处理模块连接。

2.根据权利要求1所述的智能电弧光保护装置，其特征在于，所述超声波检测模块包括超声波传感器、放大电路、滤波电路和阈值比较电路；所述超声波传感器用于采集带保护电路中电弧弧声的频谱；所述放大电路用于放大电路中的信号；所述滤波电路用于消除电路中产生的低频和高频的干扰信号；所述阈值比较电路用于区分带保护电路中局部放电的严重程度。

3.根据权利要求1所述的智能电弧光保护装置，其特征在于，所述电流采集模块为电流传感器，通过采用高速运算单元提高系统对于过流的反应速度和通过阈值和电流的变化率提高判断速度。

4.根据权利要求1所述的智能电弧光保护装置，其特征在于，所述电弧检测模块为光传感器，通过采用紫外弧光探头采集光信号。

5.根据权利要求1所述的智能电弧光保护装置，其特征在于，所述主控微处理模块为高速DSP核处理器。

6.根据权利要求1所述的智能电弧光保护装置，其特征在于，所述显示单元中的系统信息用于显示超声波频谱和电流大小、以及光强参数信号。