[發明專利]用于電弧閃光防止系統中的冗余系統、方法和裝置

有效

• 申請號: 201110268665.7
• 申請日: 2011-08-31
• 公開（公告）號: CN102437564A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: J·K·霍克;M·P·拉豐;H·H·小梅森;M·D·巴多爾夫
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02H9/08
• 分類號: H02H9/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;譚祐祥

技術領域

本文所述的實施例總體涉及配電系統，且更具體地涉及用于與配電系統一起使用的電弧閃光檢測和減輕系統。

背景技術

已知的電力線路和開關裝置一般具有由絕緣體如空氣或氣體或固體電介質隔離的導體。然而，如果導體定位成互相過于靠近，或者導體之間的電壓超過導體之間的絕緣體的絕緣特性，則會出現電弧。導體之間的絕緣體會變得離子化，這使得絕緣體成為傳導性的并使得能夠形成電弧閃光。

電弧閃光是由于兩個相導體之間、相導體與零線導體之間或相導體與接地點之間的故障而引起的快速能量釋放造成的。電弧閃光溫度可達到或超過20,000℃，這可使導體和相鄰設備氣化。此外，電弧閃光可釋放大量形式不僅為熱還為強光、壓力波和/或聲波的能量，足以損壞導體和相鄰的設備。然而，產生電弧閃光的故障電流電平一般低于短路電流電平，使得電路斷路器一般不會跳閘或出現延遲的跳閘，除非電路斷路器特別設計成處理電弧故障狀況。盡管存在通過強制使用人員防護服和防護設備來控制電弧閃光問題的機構和標準，但是不存在通過消除電弧閃光的規章建立的裝置。

標準電路保護裝置如熔斷器和電路斷路器一般不會足夠快地反應以減輕電弧閃光。一種已知的呈現足夠快的響應的電路保護裝置是電“消弧裝置(crowbar)”，其通過有意產生電氣“短路”以將電能從電弧閃光點轉移走而利用機械和/或機電過程。這種有意的短路故障隨即通過使熔斷器或電路斷路器跳閘來清除。然而，利用消弧裝置產生的有意的短路故障可允許極高水平的電流流經相鄰的電氣設備，從而仍使得能夠損壞設備。

可使用光傳感器來檢測電弧閃光期間發射出的光的存在。然而，此類傳感器常對于低光度敏，感使得它們也檢測非電弧閃光光線并觸發電路保護裝置的“有害跳閘”。例如，典型的電弧閃光事件可在與電弧閃光事件相距三到四英尺的距離處產生具有大約為100,000勒克司級別光通量的光，而已知的光傳感器一般在700勒克司或更低飽和。電路斷路器在跳閘期間通過空間照明或通過陽光直射所發射出的光可導致光傳感器錯誤地檢測到電弧閃光事件。另外，光傳感器的故障可使開關裝置隔室內的設備容易受到電弧閃光影響。因此，希望針對與電弧閃光相關的光的冗余檢測在每個隔室內使用多個傳感器。另外，希望使用冗余通信集線器和/或系統控制器來進一步降低由于一個或更多構件的故障導致配電設備的大面積損壞的電弧閃光的可能性。

發明內容

一方面，提供一種用于與電路保護系統一起使用的集線器。該集線器包括構造成通信聯接到至少一個傳感器裝置上的第一輸入端口，其中該至少一個傳感器裝置包括光源和至少一個光傳感器。該集線器還包括構造成通信聯接到至少一個控制器上的第一輸出端口，以及通信聯接到第一輸入端口和第一輸出端口上的處理器。該處理器配置成響應于光源所發射出的測試脈沖經由第一輸入端口接收來自至少一個光傳感器的傳感器狀態信號，并至少部分地基于該傳感器狀態信號經由第一輸出端口將集線器狀態信號傳輸到該至少一個控制器。

另一方面，一種冗余感光系統包括各具有光源和至少一個光傳感器的多個傳感器裝置，以及配置成啟動電路保護裝置的至少一個控制器。該冗余感光系統還包括通信聯接到傳感器裝置和控制器上的至少一個集線器。該集線器配置成接收來自各傳感器裝置的光傳感器的傳感器狀態信號，將集線器狀態信號傳輸到控制器，其中該集線器狀態信號至少部分地基于傳感器狀態信號，接收來自其中一個傳感器裝置的電弧閃光檢測信號，并將該電弧閃光檢測信號傳輸到控制器以便用于啟動電路保護裝置。

另一方面，一種方法包括啟動多個傳感器裝置中的每一個內的光源，并接收來自多個傳感器裝置中的每一個的傳感器狀態信號，其中傳感器狀態信號代表傳感器裝置中的每一個中的相應光傳感器是否檢測到由對應的光傳感器發射出的測試脈沖。該方法還包括基于傳感器狀態信號確定各傳感器裝置的傳感器狀態，至少部分地基于各傳感器裝置的傳感器狀態確定集線器狀態，并將代表集線器狀態的集線器狀態信號傳輸到冗余集線器和至少一個控制器。

附圖說明

圖1是示例性冗余感測系統的示意性方框圖。

圖2是圖1中所示的感測系統的一個實施例的示例性數字冗余感測系統的示意圖。

圖3是圖1中所示的感測系統的另一實施例的模擬冗余感測系統的一個實施例的示意圖。

圖4是圖3中所示的模擬冗余感測系統的備選實施例的示意圖。

圖5是圖3中所示的模擬冗余感測系統的另一備選實施例的示意圖。

圖6是示出了用于執行圖1中所示的冗余感測系統的自檢的示例性方法的流程圖。

零部件列表

100冗余感測系統