[發(fā)明專利]一種集成式高速電弧光采集保護(hù)裝置及采集分析控制系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011100665.1
• 申請(qǐng)日: 2020-10-15
• 公開（公告）號(hào): CN112271691A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱永亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥眾甫工業(yè)技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H02H1/00
• 分類號(hào): H02H1/00;H02H7/22;G01R31/12;H02B1/32;H02B1/24
• 代理公司: 合肥洪雷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34164
• 代理人: 徐贛林

本發(fā)明公開了一種集成式高速電弧光采集保護(hù)裝置及采集分析控制系統(tǒng)，涉及電弧檢測(cè)及故障保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明中：MCU處理器對(duì)光譜信號(hào)、聲音信號(hào)、電磁波信號(hào)進(jìn)行同步化的獲取分析，對(duì)三種信號(hào)同時(shí)觸發(fā)的狀態(tài)進(jìn)行電弧故障確定狀態(tài)輸出，并驅(qū)動(dòng)高速繼電器切斷電弧故障；對(duì)三種信號(hào)中存在光譜信號(hào)、電磁波信號(hào)的同步觸發(fā)或聲音信號(hào)與電磁波信號(hào)的同步觸發(fā)狀態(tài)進(jìn)行電弧風(fēng)險(xiǎn)警告狀態(tài)輸出，并驅(qū)動(dòng)報(bào)警器進(jìn)行同步高危警報(bào)，并將控制系統(tǒng)切換至回路待切斷狀態(tài)。本發(fā)明通過通過在電弧發(fā)生的瞬間，采用聲光磁進(jìn)行多維度、多指標(biāo)采集，經(jīng)過多重分析判斷，智能判斷電弧是否發(fā)生，在保持靈敏度的同時(shí)有效杜絕誤報(bào)，高效精準(zhǔn)的進(jìn)行電弧故障切除操作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電弧檢測(cè)及故障保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種集成式高速電弧光采集保護(hù)裝置及采集分析控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，隨著我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展，開關(guān)柜的應(yīng)用數(shù)量也越來越多，由于開關(guān)柜弧光短路引起的母線故障也日益增加。開關(guān)柜內(nèi)部弧光短路故障是配電系統(tǒng)中一種非常嚴(yán)重的故障，它的發(fā)生往往會(huì)造成災(zāi)難性的后果，其內(nèi)部電弧燃燒釋放的巨大能量所產(chǎn)生的各種故障電弧效應(yīng)，嚴(yán)重?zé)龤О嘿F的開關(guān)設(shè)備，短路電流沖擊可損壞主變壓器，造成長(zhǎng)時(shí)間停電。更嚴(yán)重的是，它還會(huì)造成附近工作人員的人身傷亡事故。

而針對(duì)開關(guān)柜的電弧檢測(cè)方式中，很多都是直接采用弧光傳感方式對(duì)開關(guān)柜內(nèi)產(chǎn)生的電弧進(jìn)行判斷，這種方式明顯在實(shí)際的開關(guān)柜使用過程中存在一定的誤判性。又或者存在采用監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)電流的方式進(jìn)行電弧產(chǎn)生與否的判斷，而采用電流監(jiān)測(cè)方式，一般都是在回路中添加電流互感器，電流互感器在回路正常導(dǎo)通時(shí)本身就存在電流，一些大型設(shè)備在啟動(dòng)瞬間，回路中的電流容易突變，導(dǎo)致電流互感器的電流判斷失誤，即使結(jié)合光信號(hào)判斷，也會(huì)存在較大的誤判概率。

而針對(duì)現(xiàn)有弧光監(jiān)測(cè)方式存在的誤判性，電力系統(tǒng)中采用一些遠(yuǎn)程后臺(tái)輔助判斷，但是在信號(hào)來回傳遞過程中，耽擱的時(shí)間較長(zhǎng)，會(huì)對(duì)電弧產(chǎn)生后的跳閘效率產(chǎn)生影響。

現(xiàn)存在以下幾種開關(guān)柜電弧檢測(cè)、保護(hù)方式：

第一、變壓器后備過流保護(hù)方案。這是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的中壓母線保護(hù)方案。由于主變后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)限必須與出線及分段開關(guān)的過流保護(hù)按階梯原則配合以提供選擇性，因而采用這種保護(hù)方案的母線故障的切除時(shí)間比較長(zhǎng)，保護(hù)跳閘時(shí)間一般整定為1.5-2.0s,有的甚至長(zhǎng)達(dá)2.0-2.6s。顯然它遠(yuǎn)不能滿足在100ms內(nèi)快速切除中壓母線故障的要求。

第二、饋線過流保護(hù)閉鎖變壓器過流保護(hù)方案。這是隨著近年來微機(jī)過流保護(hù)在中壓饋線的廣泛應(yīng)用，國(guó)外提出的利用饋線過流元件閉鎖變壓器過流保護(hù)的所謂過流閉鎖式中壓母線保護(hù)方案。這種保護(hù)方案的動(dòng)作速度有了一定的提高，達(dá)到300-400ms，但它仍不能滿足100ms切除中低壓母線故障的要求。

第三、采用環(huán)流原理的高阻抗母線保護(hù)方案。這是一種專用電流差動(dòng)中壓母線保護(hù)方案，在國(guó)外某些重要項(xiàng)目中有時(shí)采用。該保護(hù)的典型動(dòng)作時(shí)間為35ms-60ms，這比上述兩種方案快，總的故障清除時(shí)間大約在100ms左右，基本上滿足動(dòng)作快速性的要求。但這種保護(hù)方案的保護(hù)范圍由于受到CT安裝位置的限制而使保護(hù)范圍受到限制，不能保護(hù)到電纜室的電纜接頭部分，而該處卻是故障概率較高的地方。此外，這種保護(hù)方案由于接線復(fù)雜，對(duì)CT的要求高，不能提供故障定位，并且安裝在6-35KV母線上有很多困難，也很不經(jīng)濟(jì)等原因，因而也不適合中低壓母線保護(hù)應(yīng)用。

以上所述的三種中低壓母線保護(hù)方案，均不能滿足快速切除故障或保護(hù)覆蓋范圍的要求，迫切需要采用一種快速的，經(jīng)濟(jì)而適用性強(qiáng)的新型中低壓母線保護(hù)系統(tǒng)，以解決中低壓母線發(fā)生故障概率較高，延遲切除故障導(dǎo)致故障發(fā)展，擴(kuò)大，從而造成巨大經(jīng)濟(jì)損失問題。

而電弧保護(hù)的目的，是在發(fā)生電弧故障時(shí)通過限制電弧燃燒時(shí)間來保護(hù)附近工作人員及設(shè)備；為此，電弧保護(hù)首先必須檢測(cè)故障電弧，然后才能切斷流過的故障電流。在中低開關(guān)柜內(nèi)部故障保護(hù)中，一般是通過跳開斷路器來切除故障使故障電弧熄滅的。