RU2815919C1 - Method of protection against arc and partial discharges - Google Patents

Method of protection against arc and partial discharges Download PDF

Info

Publication number
RU2815919C1
RU2815919C1 RU2023129149A RU2023129149A RU2815919C1 RU 2815919 C1 RU2815919 C1 RU 2815919C1 RU 2023129149 A RU2023129149 A RU 2023129149A RU 2023129149 A RU2023129149 A RU 2023129149A RU 2815919 C1 RU2815919 C1 RU 2815919C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
decision
database
knowledge base
complete distribution
Prior art date
Application number
RU2023129149A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лолита Меджидовна Инаходова
Анна Александровна Цынаева
Кирилл Владимирович Фролов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет"
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2815919C1 publication Critical patent/RU2815919C1/en

Links

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to methods of relay protection and automation of 6-10 kV switchgears and is intended for detection of faults leading to occurrence of electric arc inside switchgear cubicle and disconnection of circuits in which it occurred. Said technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known method, which includes supplying an acoustic signal from a complete distribution device to a sensitive element and conversion of continuous signal in converter, feature consists in fact that wideband microphone is used as sensitive element, which is connected through an analogue-to-digital converter by means of a digital channel to a server, which includes a signal analyser, database, knowledge base, decision-making subsystem, which is connected to the database and the knowledge base with the possibility of exchanging with them information on the characteristics of signals coming from the signal analyser of the complete distribution device, as well as previously obtained characteristics of signals of other complete distribution devices, wherein the signal of the switchgear converted by the analogue-to-digital converter is supplied to the server, where it is processed by the signal analyser, supplied to the decision-making subsystem, decision-making subsystem exchanges information with the knowledge base and the database, compares the data of these bases, and at detection of pre-emergency and emergency state of complete distribution device disconnects it from power circuit.
EFFECT: increased efficiency of protection against partial and arc discharges of complete distribution devices.
1 cl, 1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Изобретение относится к способам релейной защиты и автоматики комплектных распределительных устройств (КРУ) 6-10 кВ и предназначено для обнаружения неисправностей, приводящих к возникновению электрической дуги внутри шкафа КРУ и отключения цепей, в которых она возникла.The invention relates to methods of relay protection and automation of 6-10 kV switchgear and is intended for detecting faults leading to the occurrence of an electric arc inside the switchgear cabinet and disconnecting the circuits in which it occurred.

Уровень техникиState of the art

Наиболее близким способом того же назначения, к заявленному изобретению по совокупности признаков, является способ дуговой защиты, в котором дуговая защита осуществляется путем фиксации световодом света электрической дуги и преобразования его посредством фотоэлектронного преобразователя в электрический аналог, при превышении порогового уровня которого, выключатель отключает силовую цепь шкафов КРУ (см. Пат. RU №2379811 C1 от 20.01.2010, Бюл. № 2), принятый за прототип.The closest method of the same purpose to the claimed invention in terms of the set of characteristics is the method of arc protection, in which arc protection is carried out by fixing the light of an electric arc with a light guide and converting it through a photoelectronic converter into an electrical analogue, when the threshold level is exceeded, the switch turns off the power circuit switchgear cabinets (see Pat. RU No. 2379811 C1 dated January 20, 2010, Bulletin No. 2), adopted as a prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится невозможность регистрации частичных разрядов и недостаточная эффективность защиты от дуговых разрядов.The reasons preventing the achievement of the technical result indicated below when using the known method adopted as a prototype include the impossibility of registering partial discharges and the insufficient effectiveness of protection against arc discharges.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Технический результат – повышение эффективности защиты оборудования от частичных и дуговых разрядов комплектных распределительных устройств.The technical result is an increase in the efficiency of equipment protection from partial and arc discharges of complete switchgears.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе, включающем подачу акустического сигнала от комплектного распределительного устройства на чувствительный элемент и преобразование непрерывного сигнала в преобразователе, особенность заключается в том, что в качестве чувствительного элемента используют широкополосный микрофон, который присоединяют через аналогово-цифровой преобразователь посредством цифрового канала к серверу, включающему в себя анализатор сигнала, базу данных, базу знаний, подсистему принятия решений, которая соединена с базой данных и базой знаний с возможностью обмена с ними информацией о характеристиках сигналов, поступающих с анализатора сигнала комплектного распределительного устройства, а также ранее полученных характеристиках сигналов иных комплектных распределительных устройств, при этом преобразованный аналогово-цифровым преобразователем сигнал комплектного распределительного устройства, подают на сервер, где он обрабатывается анализатором сигнала, подаётся в подсистему принятия решений, подсистема принятия решений обменивается информацией с базой знаний и базой данных, сравнивает данные этих баз, и при выявлении предаварийного и аварийного состояния комплектного распределительного устройства отключает его от силовой цепи.The specified technical result when implementing the invention is achieved by the fact that in the known method, which includes supplying an acoustic signal from a complete distribution device to a sensitive element and converting a continuous signal in a converter, the peculiarity lies in the fact that a broadband microphone is used as a sensitive element, which is connected via an analogue - a digital converter via a digital channel to a server that includes a signal analyzer, a database, a knowledge base, a decision-making subsystem, which is connected to the database and knowledge base with the ability to exchange information with them about the characteristics of the signals coming from the signal analyzer of the complete switchgear , as well as previously obtained characteristics of signals from other complete switchgears, while the signal of the complete switchgear, converted by an analog-to-digital converter, is fed to the server, where it is processed by a signal analyzer, fed to the decision-making subsystem, the decision-making subsystem exchanges information with the knowledge base and the database data, compares the data from these databases, and when a pre-emergency and emergency condition of the complete switchgear is detected, disconnects it from the power circuit.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

На фиг.1 представлена принципиальная схема, поясняющая способ защиты от дуговых и частичных разрядов, где: 1 – устройство защиты, 2 – чувствительный элемент (акустический датчик), 3 – комплектное распределительное устройство, 4 – преобразователь (аналогово-цифровой), 5 – вход устройства защиты, 6 – выход устройства защиты, 7 – цифровой канал, 8 – сервер, 9 – анализатор сигнала, 10 – база знаний, 11 – база данных, 12 – подсистема принятия решений, 13 – выключатель, 14 – силовая цепь.Figure 1 shows a schematic diagram explaining the method of protection against arc and partial discharges, where: 1 – protection device, 2 – sensitive element (acoustic sensor), 3 – complete switchgear, 4 – converter (analog-to-digital), 5 – protection device input, 6 – protection device output, 7 – digital channel, 8 – server, 9 – signal analyzer, 10 – knowledge base, 11 – database, 12 – decision-making subsystem, 13 – switch, 14 – power circuit.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

Способ защиты от дуговых и частичных разрядов реализуется следующим образом. Акустический сигнал от работы комплектного распределительного устройства 3 поступает через вход устройства защиты 5 на чувствительный элемент 2, представляющий собой широкополосный микрофон, работающий в диапазоне частот от 100 Гц. Для преобразования непрерывного сигнала от чувствительного элемента 2 в цифровой код служит преобразователь 4 (аналогово-цифровой). Полученный цифровой код передается по цифровому каналу 7 на сервер 8. Поступающий на сервер 8 цифровой код обрабатывается анализатором сигнала 9, в котором производится удаление нежелательных составляющих сигнала. Обработанный сигнал от анализатора сигнала 9 поступает в подсистему принятия решений 12, к которой подключены база знаний 10 и база данных 11. База знаний 10 служит для хранения информации о ранее полученных характеристиках сигнала работы комплектных распределительных устройств в нормальном, предаварийном и аварийном состояниях. База данных 11 служит для хранения информации о характеристиках сигналов, полученных от комплектного распределительного устройства 3. Подсистема принятия решений 12 обменивается информацией о полученном от анализатора сигнала 9 цифровом коде с базой знаний 10 и базой данных 11 и на основании сравнения информации производится выявление одного из состояний комплектного распределительного устройства 3: нормальное, предаварийное и аварийное. В случае возникновения предаварийного состояния (предпосылки возникновения частичных и дуговых разрядов) либо аварийного, подсистемой принятия решений 12 через выход устройства защиты 6 на выключатель 13 подается сигнал о нестабильной работе комплектного распределительного устройства 3. Реагируя на полученный сигнал, выключатель 13 отключает комплектное распределительное устройство 3 от силовой цепи 14.The method of protection against arc and partial discharges is implemented as follows. The acoustic signal from the operation of the complete distribution device 3 is supplied through the input of the protection device 5 to the sensitive element 2, which is a broadband microphone operating in the frequency range from 100 Hz. To convert the continuous signal from the sensitive element 2 into a digital code, converter 4 (analog-to-digital) is used. The resulting digital code is transmitted via digital channel 7 to server 8. The digital code arriving at server 8 is processed by signal analyzer 9, in which unwanted signal components are removed. The processed signal from the signal analyzer 9 enters the decision-making subsystem 12, to which the knowledge base 10 and database 11 are connected. The knowledge base 10 is used to store information about the previously obtained signal characteristics of the operation of complete switchgears in normal, pre-emergency and emergency states. The database 11 is used to store information about the characteristics of the signals received from the complete switchgear 3. The decision-making subsystem 12 exchanges information about the digital code received from the signal analyzer 9 with the knowledge base 10 and the database 11 and, based on a comparison of information, one of the states is identified complete switchgear 3: normal, pre-emergency and emergency. In the event of a pre-emergency condition (a prerequisite for the occurrence of partial and arc discharges) or an emergency, the decision-making subsystem 12 sends a signal through the output of the protection device 6 to the switch 13 about the unstable operation of the complete switchgear 3. Reacting to the received signal, the switch 13 turns off the complete switchgear 3 from the power circuit 14.

Использование предлагаемого технического решения позволяет осуществлять непрерывный мониторинг работы комплектного распределительного устройства и его отключение от силовой цепи при возникновении дуговых и частичных разрядов.The use of the proposed technical solution allows for continuous monitoring of the operation of the complete switchgear and its disconnection from the power circuit when arc and partial discharges occur.

По сравнению с прототипом, реализующего оптический способ выявления аварийной ситуации комплектного распределительного устройства при наличии дуги, предлагаемый способ защиты посредством использования широкополосного микрофона реализует акустический метод выявления аварийной ситуации до появления дуги, что позволяет предупредить повреждение оборудования.Compared to the prototype, which implements an optical method for detecting an emergency situation in a complete switchgear in the presence of an arc, the proposed method of protection through the use of a broadband microphone implements an acoustic method for detecting an emergency situation before the occurrence of an arc, which helps prevent damage to equipment.

Повышение эффективности защиты оборудования от частичных и дуговых разрядов подтверждается тем, что акустический метод выявления аварийной ситуации комплектного распределительного устройства позволяет зафиксировать возникновение частичных разрядов до появления дуги и защитить оборудование от повреждения и от частичных и от дуговых разрядов, а известный способ защиты – прототип выявляет аварийную ситуацию только при наличии дуги и не защищает от частичных разрядов.Increasing the efficiency of protecting equipment from partial and arc discharges is confirmed by the fact that the acoustic method of detecting an emergency situation of a complete switchgear makes it possible to detect the occurrence of partial discharges before the appearance of an arc and protect the equipment from damage from both partial and arc discharges, and the known method of protection - the prototype detects an emergency situation only in the presence of an arc and does not protect against partial discharges.

Claims (1)

Способ защиты от дуговых и частичных разрядов, включающий подачу акустического сигнала от комплектного распределительного устройства на чувствительный элемент и преобразование непрерывного сигнала в преобразователе, отличающийся тем, что в качестве чувствительного элемента используют широкополосный микрофон, который присоединяют через аналогово-цифровой преобразователь посредством цифрового канала к серверу, включающему в себя анализатор сигнала, базу данных, базу знаний, подсистему принятия решений, которая соединена с базой данных и базой знаний с возможностью обмена с ними информацией о характеристиках сигналов, поступающих с анализатора сигнала комплектного распределительного устройства, а также ранее полученных характеристиках сигналов иных комплектных распределительных устройств, при этом преобразованный аналогово-цифровым преобразователем сигнал комплектного распределительного устройства подают на сервер, где он обрабатывается анализатором сигнала, подаётся в подсистему принятия решений, подсистема принятия решений обменивается информацией с базой знаний и базой данных, сравнивает данные этих баз, и при выявлении предаварийного и аварийного состояния комплектного распределительного устройства отключает его от силовой цепи.A method of protection against arc and partial discharges, including supplying an acoustic signal from a complete switchgear to a sensitive element and converting a continuous signal in a converter, characterized in that a broadband microphone is used as a sensitive element, which is connected through an analog-to-digital converter via a digital channel to the server , which includes a signal analyzer, a database, a knowledge base, a decision-making subsystem, which is connected to the database and knowledge base with the ability to exchange information with them about the characteristics of signals coming from the signal analyzer of a complete switchgear, as well as previously obtained characteristics of signals from other complete distribution devices, while the signal of the complete distribution device converted by an analog-to-digital converter is fed to the server, where it is processed by a signal analyzer, fed to the decision-making subsystem, the decision-making subsystem exchanges information with the knowledge base and the database, compares the data of these databases, and when When detecting a pre-emergency and emergency condition of a complete switchgear, it disconnects it from the power circuit.
RU2023129149A 2023-11-10 Method of protection against arc and partial discharges RU2815919C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2815919C1 true RU2815919C1 (en) 2024-03-25

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6680837B1 (en) * 2001-06-14 2004-01-20 Analog Devices, Inc. Hiccup-mode short circuit protection circuit and method for linear voltage regulators
RU2379811C1 (en) * 2008-04-22 2010-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" (ФГУП НИИИТ) Arc protection device
RU2631492C2 (en) * 2012-06-28 2017-09-22 Лабиналь Пауэр Системз Device and control method of electrical power network
RU2633651C1 (en) * 2016-06-20 2017-10-16 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ СО РАН) Method for detecting low-current electric arc in radio electronic equipment
RU2800650C1 (en) * 2022-02-28 2023-07-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Брянский государственный аграрный университет" Method for protecting power oil filled transformer from internal electric arc

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6680837B1 (en) * 2001-06-14 2004-01-20 Analog Devices, Inc. Hiccup-mode short circuit protection circuit and method for linear voltage regulators
RU2379811C1 (en) * 2008-04-22 2010-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" (ФГУП НИИИТ) Arc protection device
RU2631492C2 (en) * 2012-06-28 2017-09-22 Лабиналь Пауэр Системз Device and control method of electrical power network
RU2633651C1 (en) * 2016-06-20 2017-10-16 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ СО РАН) Method for detecting low-current electric arc in radio electronic equipment
RU2800650C1 (en) * 2022-02-28 2023-07-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Брянский государственный аграрный университет" Method for protecting power oil filled transformer from internal electric arc

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10581377B2 (en) Method for detecting arcs, and detection apparatus for arcs, in a photovoltaic system
US7035068B2 (en) Apparatus and method employing an optical fiber for closed-loop feedback detection of arcing faults
DE69426558D1 (en) LOAD ANALYSIS SYSTEM FOR ERROR DETECTION
JP6234647B1 (en) DC electric circuit protection device and arc detection method
RO118502B1 (en) Detector for monitoring the integrity of a grounding connetion of an electrical appliance
EP3467525B1 (en) Noise generation circuit, self-test circuit, afci and photovoltaic power generation system
US20150309104A1 (en) Differential current monitoring device with arc detection
WO2017221493A1 (en) Dc electric circuit protection device and arc detection method
CN107069668B (en) Frequency converter fault protection device and frequency converter
KR101007551B1 (en) Method For Detecting Arc In Power Distribution System And System For Alerting Arc Using The Same Method
KR101070822B1 (en) A abnormality detector of distributing board with self-diagnostic capabilities
RU2815919C1 (en) Method of protection against arc and partial discharges
US11567142B2 (en) Method of and system for detecting a serial arc fault in a power circuit
RU172284U1 (en) Arc Sensor
RU2815081C1 (en) Arc and partial discharge protection device
CN104810784B (en) Electrical protective device for electrically installing is with and related methods
CN204068219U (en) A kind of regulator cubicle arc light protecting device
KR102404376B1 (en) Arc Fault Circuit Interrupters implemented as modular extension
KR100419910B1 (en) device for detecting spark of wiring system line and leak-breaker controll device
CN110718900B (en) Method and apparatus for detecting faults in a hybrid power system
EP3809551A1 (en) Protection control device and protection control method for dc transmission system
SU607306A1 (en) Device for protecting electric installation from arc short circuits
CN111953297A (en) Arc fault detection positioning device and system
CA1257907A (en) Electrical apparatus
RU2217768C2 (en) Ac-to-dc converter for producing unified dc signals