[发明专利]一种配电柜电弧光监测预警装置及其监测预警方法

权利要求书

1.一种配电柜电弧光监测预警装置，其特征在于：包括配电柜壳体、安装在配电柜壳体内总进线回路的电压和电流互感器测量模块、安装在配电柜壳体内各支路回路的电流互感器测量模块、安装在配电柜壳体内总进线回路和各支路的弧光传感器测量模块、安装在配电柜壳体内不同位置的智能灭火材料集成贴片消防模块、安装在配电柜壳体内的测控单元机箱，在测控单元机箱内安装有计算机硬件主板及存储模块、设计嵌入的软件分析模块、硬件模块模拟量接口和开关量接口，硬件模块模拟量接口和开关量接口通过不同的数据线分别与电压和电流互感器测量模块、弧光传感器测量模块、智能灭火材料集成贴片消防模块连接并接收它们 的数据，然后进入测控单元机箱内嵌入的软件分析模块，软件分析模块包括CPU综合分析模块、预警判定模块、消防输出模块、远程后台显示操作模块，CPU综合分析模块对采样的电压、电流、弧光数据进行分析计算存储，然后将计算的数据送入预警判定模块，在预警判定模块分别判定电压、电流、弧光是否超值，如果超值启动预警，进入消防输出模块，在消防输出模块进行确认后进入保护并启动消防，并通过计算机发出控制指令，然后通过开关量通道接通，启动外围开关，在远程后台显示操作模块的显示屏幕中可以看到运行的报警信息和开关量动作状态，远程后台显示操作模块为操作键盘和显示器，与测控单元机箱内的计算机硬件主板相接；

配电柜电弧光监测预警装置的监测预警方法，包括以下步骤：

步骤1)、程序初始化，分别设置电流互感器测量模块、弧光传感器测量模块、预警判定模块、消防输出模块、远程后台显示操作模块的输入采样数据或输出参量地址，设置预警和消防启动阈值、历史数据查询记录、通讯模式；

步骤2)、运行电压和电流监测与存储；

分别读取电压、电流互感器测量模块的实时测量值，完成总回路电压、电流及各输出支路的电流当前有效值计算并存储；

步骤3)、弧光监测与存储

分别读取各弧光传感器的实时测量值，完成各弧光传感器的当前运行值计算并存储，考虑弧光变化增量的影响，第m个弧光传感器第i次的弧光强度综合估值计算为：

HGT_mi＝T_mi+α(T_mi-T_mi-1) (1)

T_mi为第m个弧光传感器第i次测量值，T_mi-1为第m个弧光传感器第i-1次测量值

α为弧光正增量计算系数，负增量时α为零；

步骤4)、弧光强度超值判定与预警

第m个弧光传感器的弧光强度超值预警判定表示式为：

HGT_mi≥k_m1T_m1D (2)

HGT_mi≥k_m2T_m2D t≥t_m2D (3)

式中：HGT_mi为第m个弧光传感器弧光强度综合估算值，T_m1D为该第m个弧光传感器弧光强度综合估算值允许的第一级弧光强度定值，k_m1为第m个弧光传感器弧光强度综合估算值第一级弧光强度定值取值的可靠系数，超过定值立即预警，T_m2D为第二级弧光强度定值，t_m2D为超过第二级弧光强度定值阈值允许的时间定值，k_m2为第m个弧光传感器第二级弧光强度定值取值的可靠系数，当预警判定满足判定式时发出对应于判定式的预警信号；

步骤5)、电压、电流超值判定与预警

当运行电压大于过压定值时，判定为过电压，当运行电压低于低电压定值时判定为低压，各支路的电流判定式为：当运行电流大于第一级速断电流定值时，判定为速断超值，当运行电流超过第二段过电流定值，并持续时间到时判定为过电流超值，判定式成立时发出对应的超值预警信号；

步骤6)、消防模块联动判定与启动

当判定有弧光预警信号时，进入消防输出模块时，为保证启动智能灭火材料集成贴片消防模块的可靠性，达到快速预警，可靠出口，在消防输出模块，要判定启动第m个智能灭火材料集成贴片消防模块，则第m个弧光传感器的弧光强度超值预警判定表示式及其相邻的判据式必须同时满足超值判定，且连续超值持续一定时限，并且该第m回路一定在运行状态，运行电流不低于额定电流的50％，可表示为：

上述判定式对每个支路的弧光传感器强度都进行测量估值计算判定，从第一个支路开始，当进行第m个支路时，记录为m，在第m个支路前面进行的一个支路记录为m-1支路，在第m个支路后面的一个支路记录为m+1支路；

HGT_mi为第m个弧光传感器弧光强度综合估算值，T_m1D为第m个弧光传感器弧光强度综合估算值允许的第一级弧光强度定值，k_m1为第m个弧光传感器弧光强度综合估算值第一级弧光强度定值取值的可靠系数；

HGT_(m+1)i为第m+1个弧光传感器弧光强度综合估算值，T_(m+1)1D为第m+1个弧光传感器弧光强度综合估算值允许的第一级弧光强度定值，k_(m+1)1为第m+1个弧光传感器弧光强度综合估算值第一级弧光强度定值取值的可靠系数；

HGT_(m-1)i为第m-1个弧光传感器弧光强度综合估算值，T_(m-1)1D为第m-1个弧光传感器弧光强度综合估算值允许的第一级弧光强度定值，k_(m-1)1为第m-1个弧光传感器弧光强度综合估算值第一级弧光强度定值取值的可靠系数；

式中t为记录的第m-1、第m、第m+1个弧光传感器弧光强度综合估算值同时超值持续时间，t_mmax为第m个弧光传感器测量信号弧光强度综合估算值启动消防输出模块最大允许持续时间定值，大于定值，启动消防输出模块，弧光传感器按照闭环顺序排列，自然形成前后序列，I_m为m支路实际运行电流，I_mN为m支路额定电流；当m支路消防输出模块启动后，其它路的消防输出模块启动判据去掉电流约束条件，保证无运行电流支路在弧光燃弧过程中满足条件时也能积极启动消防输出模块；

步骤7)数据的历史存储与记录保存；

所有计算与预警、消防启动、超标标志各存储器的状态量及数据量，存入程序初始化设定的存储器内，供历史记录、查询使用；

步骤8)、程序在线返回；

完成上述步骤后，程序在线返回到在线设置部位进行下一次的计算与判定，如此循环，构成一种配电柜电弧光监测预警装置的监测、计算、判定、预警与消防处理任务。