[发明专利]一种新型电弧光保护系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型电弧光保护系统，属于变电、配电及用电领域，主要用于40.5kV及以下中压开关柜或其它变配电设备内部的电弧光监测及快速保护。

背景技术

目前配电系统中大量采用的中压开关柜常见的故障有四类：操作机构故障，绝缘部件老化，导电连接不良及部件质量缺陷，这些故障最终都将发展为电弧故障，导致系统短路。在变配电系统中，变压器后备过流保护的典型响应时间为1.2s-1.4s；采用馈线速断保护闭锁的变压器后备过流保护典型响应时间为300ms-400ms；高阻抗保护典型响应时间35ms-60ms，但保护范围受CT安装位置限制，且价格昂贵。在中压系统由于一般不配置专用的母线快速保护装置，一旦出现电弧故障时，传统保护装置较长的响应时间导致进线断路器不能及时跳闸，加深了事故严重程度，扩大了故障损失。另外，电弧故障直接威胁到变电站设备及人身的安全。全球每天都有数百人因为开关设备电弧故障受伤甚至死亡，此类事故不仅仅发生在欠缺严格安全规范的国家，即便是在安全规范得到严格执行的国家，也经常出现电弧故障伤亡事故。在中低压系统中，电弧故障很大概率会导致母线三相弧光短路，并造成严重后果。电弧故障中故障电弧会释放惊人的能量，对故障相邻的开关设备或临近的运行人员造成严重伤害。

基于上述原因，在电力试验室或变配电系统常常需要对可能发生故障电弧的重要区域进行故障电流及弧光探测，以此来判断设备运行状态或是否需要进行应急处理，于是电弧光保护系统应运而生。

现有的电弧光保护系统的工作原理主要是，利用弧光传感器、电流互感器获得监测对象的故障特征信号，设计专门的控制装置对特征信号进行分析，若判断为设备内部电弧故障，则输出执行信号作用于常规开关组的分闸回路，确保故障在100ms内被切除。对于大电流故障电弧而言，100ms的持续时间对设备造成的破坏及事故后较长的供电恢复时间仍然不能接受。于是国外有公司使专用控制装置输出的执行信号不仅作用于常规开关组，而且作用于一个特殊的快速接地开关，通过此快速接地开关使配电系统母线金属短路来转移电弧通道的故障电流，使故障电弧的消除时间缩短到10ms以内，大大减轻故障电弧造成的破坏程度。这样做的缺点是：配电母线金属性短路虽然快速消除了电弧，但并没有快速切断故障电流，反而制造了一个更大的短路电流，对配电系统和相关主设备造成危险冲击，对配电系统的安全带来新的负面影响。

本发明针对目前电弧光保护系统存在的上述缺点，采用高速开关在10ms内快速切断电弧故障，最大限度的保证了配电系统的安全，为电弧光保护找到了理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电弧光保护的新的有效技术手段，不仅能快速准确的识别电弧故障，而且能快速消除故障，使电弧对配电系统、配电设备、周围环境及人身安全的威胁降到最低。

本发明的目的是通过如下途径实现的：技术方案中包括专用控制器、弧光信号转换模块、电弧光探头、电流传感器、高速开关、连接光纤及常规开关组。所说的电弧光探头采用高灵敏宽范围的光敏模块LX1972或ON9658作为核心部件，对照度的响应范围0-50kLux，可用来检测电弧光信号，并将此信号通过屏蔽电缆输入到弧光信号转换模块。所说的弧光信号转换模块，其内部通过逻辑电路进行或运算以完成多路信号的汇聚，汇聚后的信号通过光纤传输到专用控制器的弧光通道。所说的电流传感器，可以是传统的电流互感器，也可以是罗氏线圈，其信号输入到专用控制器的模拟通道。所说的专用控制器，包含单片机或DSP智能芯片，可以完成弧光信号和电流信号的分析处理，依据预定的逻辑识别有效的电弧光故障并作出响应，即输出分闸触发信号作用于常规开关组和/或高速开关。这里的高速开关是指故障电流限制器或快速真空断路器，一旦被触发，故障电流将在10ms内被切断，故障电弧亦随即消失。

本发明的积极效果是：1.在充分保证可靠功能的前提下，简化了电弧光保护系统的电子控制系统。2.采用特殊算法，实现了电弧光故障的快速、准确识别。3.采用高速开关设备，在10ms内开断故障电流，确保故障电弧的等效能量∫i²dt降到最低，从而最大限度的确保配电系统、配电设备、周围环境及人身安全，为快速恢复供电提供有利条件。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明原理构成示意图

图2为本发明在配电系统应用的示意图

具体实施方式