[發明專利]一種電弧光故障的檢測判別方法

有效

• 申請號: 201210443989.4
• 申請日: 2012-11-08
• 公開（公告）號: CN103809043A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 牛洪海;許立國;嚴偉;石鐵洪;袁發強;顏霞;劉強;吳忠;元翔;任勇
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;貴州電網公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種電弧光故障的檢測判別方法，適用于電網、電廠、工業企業變電站等場合的母線、變壓器、電動機、斷路器的快速保護。

背景技術

目前我國電網結構中的中壓系統，即10kV和35kV等級，大多使用封閉式的中置柜以電纜引出，由于出線多，操作頻繁，運行電流大，故障過電壓高，設備安全距離與高壓設備相比有差距，制造質量近年來有下降趨勢，短路事故幾率較高。

母線故障的后果是其產生的氣體急劇膨脹造成開關柜爆炸；電弧高溫導致銅排、鋁排、電纜燒毀；開關設備強烈震動，導致固定件松動；高溫、強光、有害氣體、碎片飛濺、爆炸聲等會造成人員傷害。

由于目前繼電保護規程中，中、低壓母線沒有要求配置專門的保護，針對上述情況，傳統解決辦法包括：

1）由后備過流保護切除母線故障，考慮整定配合，保護動作時間一般為1.0s以上，切除時間長，常導致在故障發生后繼續發展成為更嚴重的故障，這種發展的故障無論是對中低壓配電裝置本身還是對主變造成的沖擊和損壞都是很大的，設備損傷程度大，甚至燒毀，影響生產運行；

2）采用饋線過流元件反向閉鎖進線的過流保護，典型保護動作時間為100ms，但接線施工復雜，且閉鎖回路沒有監視機制，無法實時監視閉鎖回路是否正常；

3）采用常規電流差動母線保護，該保護原理在110kV及以上的高壓母線應用廣泛，且效果較好，其典型保護動作時間為30～45ms，但由于中、低壓系統的CT易飽和，會導致保護誤動，且裝置支路數量很難滿足出線間隔要求，使得該類保護應用受限。

為解決上述問題，目前國內已有工程化使用的專用中低壓母線繼電保護裝置，為國外品牌國內代理產品，其采用的電弧光故障判定方法分析總結如下：

1）部分產品采用有源光傳感器采集光信號，并在開關柜內完成光電信號轉換，以電纜完成信號的傳輸。這種方式的光傳感器制造成本低，但其將弱電信號引入強電開關小室，且傳輸過程中的弱電壓信號易受安裝環境的電磁干擾，可靠性降低；

2）部分產品采用無源光傳感器采集光信號，但光傳感器正前方180度全視場角范圍內的傳感器感光效果差異性大，與其產品說明書中標注的性能不符，會導致監視范圍縮小，甚至會有監視死區；

3）已有產品的電氣量輔助判據采用進線電流幅值判據和零序電流判據，部分故障情況下的故障檢測速度慢，影響該類保護裝置的整體性能。

當母線故障時，電源進線的三相電流發生突變，同時產生電弧強光，為了保證變壓器及母線開關設備的安全運行，迫切需要尋求一種快速、可靠的電弧光故障檢測判別方法。

發明內容

本發明的目的，在于提供一種電弧光故障的檢測判別方法，其可快速、可靠地檢測到電弧光故障的存在，進而隔離故障，降低故障對設備及人員的傷害，

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：

一種電弧光故障的檢測判別方法，包括如下步驟：

（1）在需要監視的開關柜小室，安裝無源被動式光傳感器，監視并檢測光傳感器正前方180度全視場角內的電弧光，采用光選頻帶通薄膜技術持續識別獲取電弧光信號；

（2）將模擬電弧光信號通過大芯徑塑料光纖或大數值孔徑的石英多模光纖傳輸至保護裝置；

（3）保護裝置接收各光傳感器的模擬光信號，以固定采樣頻率將模擬光信號轉換為數字光信號，數字光信號在裝置板卡間及裝置間進行高速傳輸；

（4）保護裝置對所述數字光信號與預設的光信號分組邏輯進行檢索匹配，判斷是否發生電弧光故障。

上述步驟（3）中，保護裝置接收各光傳感器的模擬光信號，以固定采樣頻率將模擬光信號轉換為數字光信號，采用IEC61850過程層技術，將數字光信號在裝置板卡間及裝置間進行高速傳輸。

上述步驟（4）中，保護裝置對所述數字光信號與預設的光信號分組邏輯進行檢索匹配，同時結合工頻變化量電流信號判據判斷是否發生電弧光故障；工頻變化量電流信號判據具體內容是：保護裝置以固定的采樣頻率對進線電流互感器二次側電流進行采樣，得到三相電流，滿足下式時判據滿足：

ΔI_ФФ>kΔI_ФФt+ΔI_ФФth

其中，各符號的含義如下：

ΔI_ФФ-三相電流各自的電流變化量；

ΔI_ФФt-浮動門坎，k取1.2～1.3倍；

ΔI_ФФth-固定門坎，取0.2In～0.3In。