專利名稱：一種弧光短路保護(hù)裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種弧光短路保護(hù)裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
電力線路弧光短路是電網(wǎng)中最嚴(yán)重的故障，尤其是發(fā)生在中低壓開關(guān)柜母線部位的弧光短路故障，由于各種原因，往往不能快速排除，從而釀成災(zāi)難性的后果。目前，對(duì)中低壓開關(guān)柜母線上的進(jìn)線保護(hù)均采用電流型繼電保護(hù)裝置，為了在出現(xiàn)故障時(shí)有選擇性地切除故障，進(jìn)線保護(hù)必須和出線保護(hù)的電流動(dòng)作值和動(dòng)作的延時(shí)進(jìn)行配合，為了保證選擇性，進(jìn)線保護(hù)一般都取消了電流速斷保護(hù)而采用帶延時(shí)的電流后備保護(hù)，這是因?yàn)椴捎秒娏魉贁啾Ｗo(hù)，其動(dòng)作電流整定值往往很大，由于弧光存在電阻的原因，其故障電流往往達(dá)不到整定值而使保護(hù)拒絕動(dòng)作，采用電流后備保護(hù)后，其動(dòng)作電流整定值比較小，母線發(fā)生故障時(shí)，雖然保護(hù)可以正確反映，但保護(hù)跳閘的延長(zhǎng)時(shí)間一般為1 3秒，因此弧光不能快速切除。母線發(fā)生故障后，由于進(jìn)線電源不能快速斷開，弧光不能熄滅，很容易釀成發(fā)展性故障，造成開關(guān)柜嚴(yán)重?zé)龤踔潦?火燒連營(yíng)"事故，其危害是非常嚴(yán)重的。而弧光對(duì)人體的危害也是非常大的，弧光的光強(qiáng)約9000LUX，而人眼感受到的最大光強(qiáng)約300LUX，這就很容易使人的眼睛剌傷，在開關(guān)柜附近工作的人員還容易受到弧光的燒傷，嚴(yán)重的會(huì)發(fā)生人員死亡事故。 在我國(guó)，尚無(wú)弧光短路保護(hù)裝置生產(chǎn)廠家，主要依靠進(jìn)口，價(jià)格昂貴。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)電力工業(yè)的高速發(fā)展，中低壓開關(guān)柜的應(yīng)用數(shù)量越來(lái)越多， 一方面由于開關(guān)柜弧光短路故障日益增多；另一方面用戶對(duì)供電的可靠性要求也越來(lái)越高，因此對(duì)弧光短路保護(hù)裝置的需求非常急迫。 目前國(guó)內(nèi)使用的進(jìn)口弧光短路保護(hù)裝置，其工作原理是同時(shí)檢測(cè)光的強(qiáng)度和進(jìn)線電流的大小，當(dāng)檢測(cè)到光的強(qiáng)度和電流值均越過設(shè)定的門檻值時(shí)，執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作。這些保護(hù)裝置不僅價(jià)格昂貴，還存在如下問題 由于光的強(qiáng)度和電流值的門檻值都是憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)定，并不是通過科學(xué)計(jì)算得出，因此該保護(hù)裝置很容易在強(qiáng)光照射的干擾下，錯(cuò)誤地執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，比如，保護(hù)裝置在閃電、探照燈、鎢燈照射的干擾下，錯(cuò)誤地認(rèn)為母線部位發(fā)生弧光短路故障，而執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，切斷電源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種弧光短路保護(hù)方法，旨在解決現(xiàn)有的弧光短路保護(hù)裝置在干擾光的作用下存在誤動(dòng)的問題。 本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種弧光短路保護(hù)裝置，所述保護(hù)裝置包括 弧光探頭，用于利用光譜特性對(duì)光線進(jìn)行檢測(cè)，如果光線的光譜范圍在檢測(cè)光譜
范圍內(nèi)，則生成弧光信號(hào)；
弧光檢測(cè)單元，用于將所述弧光信號(hào)轉(zhuǎn)換成弧光脈沖信號(hào)； 控制器，用于控制所述弧光探頭和弧光檢測(cè)單元的工作，接收所述弧光檢測(cè)單元發(fā)送的弧光脈沖信號(hào)，進(jìn)行處理后，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)；以及 保護(hù)出口電路，與開關(guān)柜母線的進(jìn)線斷路器連接，用于接收所述控制器發(fā)送的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，斷開母線所有進(jìn)線電源。 本發(fā)明實(shí)施例的另一 目的在于提供一種弧光短路保護(hù)裝置的控制方法，所述方法包括如下步驟 控制弧光探頭利用光譜特性對(duì)光線進(jìn)行檢測(cè)，如果光線的光譜范圍在檢測(cè)光譜范圍內(nèi)，則生成弧光信號(hào)； 控制弧光檢測(cè)單元將所述弧光信號(hào)轉(zhuǎn)換成弧光脈沖信號(hào)； 接收所述弧光檢測(cè)單元發(fā)送的弧光脈沖信號(hào)，進(jìn)行處理后，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)給保護(hù)出口電路，斷開母線所有進(jìn)線電源。 本發(fā)明實(shí)施例弧光短路保護(hù)裝置通過利用光譜特性對(duì)光線進(jìn)行檢測(cè)，具有在干擾光作用下保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的弧光短路保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)圖； 圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的弧光短路保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)圖； 圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的弧光短路保護(hù)裝置的控制方法的流程圖； 圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的弧光短路保護(hù)裝置的控制方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。 圖1示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的弧光短路保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分。 本發(fā)明實(shí)施例提供的弧光短路保護(hù)裝置包括弧光探頭100，弧光探頭100為紫外
線光敏管，其檢測(cè)光譜范圍為190-290nm，它利用光譜特性對(duì)光線進(jìn)行檢測(cè)，如果光線的光
譜范圍在檢測(cè)光譜范圍內(nèi)，說明光線為弧光，生成弧光信號(hào)；弧光短路保護(hù)裝置還包括接收
弧光探頭100發(fā)送的弧光信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成弧光脈沖信號(hào)的弧光檢測(cè)單元200 ; 弧光短路保護(hù)裝置還包括控制器300，控制器300控制弧光探頭100和弧光檢測(cè)單
元200的工作，接收弧光檢測(cè)單元200發(fā)送的弧光脈沖信號(hào)，進(jìn)行處理后，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 弧光短路保護(hù)裝置還包括保護(hù)出口電路400，保護(hù)出口電路400與開關(guān)柜母線的
進(jìn)線斷路器連接，接收控制器300發(fā)送的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，斷開母線所有進(jìn)線電源。 弧光短路保護(hù)裝置還包括接收控制器300發(fā)送的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制報(bào)警電路工作的
報(bào)警出口電路500，作為本發(fā)明一實(shí)施例，保護(hù)出口電路400和報(bào)警出口電路500均由繼電
器構(gòu)成。 本發(fā)明實(shí)施例提供的弧光短路保護(hù)裝置的工作原理為弧光探頭100為紫外線光
5敏管，其檢測(cè)光譜范圍為190-290nm，弧光探頭100不會(huì)檢測(cè)到光譜范圍不在檢測(cè)光譜范圍內(nèi)的可見光，如探照燈、鎢燈等，因此保護(hù)裝置不會(huì)在干擾光的作用下，錯(cuò)誤地認(rèn)為母線部位發(fā)生弧光短路故障，而執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，而一旦母線部位發(fā)生弧光短路故障，由于弧光的光譜范圍在檢測(cè)光譜范圍內(nèi)，弧光探頭IOO可以檢測(cè)到弧光的出現(xiàn)，生成弧光信號(hào)，弧光檢測(cè)單元200將弧光信號(hào)轉(zhuǎn)換成弧光脈沖信號(hào)，控制器300將弧光脈沖信號(hào)進(jìn)行處理，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，保護(hù)出口電路400斷開母線所有進(jìn)線電源，消除弧光，報(bào)警出口電路500控制報(bào)警電路報(bào)警。 圖2示出了本發(fā)明第二實(shí)施例提供的弧光短路保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分。 在弧光短路保護(hù)裝置的使用過程中，有可能會(huì)受到電焊作業(yè)的干擾，這樣保護(hù)裝置會(huì)在電焊光的作用下，錯(cuò)誤地認(rèn)為母線部位發(fā)生弧光短路故障，而執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作。為了進(jìn)一步提高弧光短路保護(hù)裝置的抗干擾性，弧光短路保護(hù)裝置除了包含第一實(shí)施例提供的結(jié)構(gòu)外，還包括交流電轉(zhuǎn)換單元600和模數(shù)采樣單元700。 交流電轉(zhuǎn)換單元600將母線上交流電轉(zhuǎn)換成弱電信號(hào)，模數(shù)采樣單元700將弱電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電流信號(hào)。 進(jìn)一步地，控制器300控制弧光探頭100、弧光檢測(cè)單元200、交流電轉(zhuǎn)換單元600和模數(shù)采樣單元700的工作，并接收弧光檢測(cè)單元200發(fā)送的弧光脈沖信號(hào)和模數(shù)采樣單元700發(fā)送的數(shù)字電流信號(hào)，對(duì)數(shù)字電流信號(hào)和弧光脈沖信號(hào)同時(shí)進(jìn)行處理，具體為控制器300對(duì)數(shù)字電流信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，得到電流采樣值突變量或者電流有效值突變量，若弧光脈沖信號(hào)存在，以及突變量大于設(shè)定門檻值，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)給保護(hù)出口電路400和報(bào)警出口電路500，保護(hù)出口電路400斷開母線所有進(jìn)線電源，消除弧光，報(bào)警出口電路500控制報(bào)警電路報(bào)警。 本發(fā)明實(shí)施例提供的弧光短路保護(hù)裝置的工作原理為當(dāng)弧光短路保護(hù)裝置檢測(cè)到弧光出現(xiàn)，同時(shí)，弧光短路保護(hù)裝置也檢測(cè)到母線上的交流電的任一相的電流突變量大于設(shè)定門檻值，控制器300輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，保護(hù)出口電路400斷開母線所有進(jìn)線電源，消除弧光，報(bào)警出口電路500控制報(bào)警電路報(bào)警。這樣，弧光短路保護(hù)裝置不會(huì)在干擾光的作用下，如閃電、探照燈、鎢燈等，以及受到電焊作業(yè)的干擾下，錯(cuò)誤地認(rèn)為母線部位發(fā)生弧光短路故障，而執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作。 圖3示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的弧光短路保護(hù)裝置的控制方法的實(shí)現(xiàn)流程，詳述如下 在步驟S301中，控制弧光探頭利用光譜特性對(duì)光線進(jìn)行檢測(cè)，如果光線的光譜范圍在檢測(cè)光譜范圍內(nèi)，則生成弧光信號(hào)； 在步驟S302中，控制弧光檢測(cè)單元將弧光信號(hào)轉(zhuǎn)換成弧光脈沖信號(hào)； 在步驟S303中，接收弧光檢測(cè)單元發(fā)送的弧光脈沖信號(hào)，進(jìn)行處理后，輸出驅(qū)動(dòng)
信號(hào)給保護(hù)出口電路，斷開母線所有進(jìn)線電源； 在步驟S304中，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)給報(bào)警出口電路，控制報(bào)警電路工作。 圖4示出了本發(fā)明第二實(shí)施例提供的弧光短路保護(hù)裝置的控制方法的實(shí)現(xiàn)流程，
詳述如下 在步驟S401中，控制弧光探頭利用光譜特性對(duì)光線進(jìn)行檢測(cè)，如果光線的光譜范
6圍在檢測(cè)光譜范圍內(nèi)，則生成弧光信號(hào)； 在步驟S402中，控制弧光檢測(cè)單元將弧光信號(hào)轉(zhuǎn)換成弧光脈沖信號(hào)； 在步驟S403中，控制交流電轉(zhuǎn)換單元將母線上交流電轉(zhuǎn)換成弱電信號(hào)； 在步驟S404中，控制模數(shù)采樣單元將弱電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電流信號(hào)； 在步驟S405中，接收弧光檢測(cè)單元發(fā)送的弧光脈沖信號(hào)和模數(shù)采樣單元發(fā)送的
數(shù)字電流信號(hào)，進(jìn)行處理后，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)給保護(hù)出口電路，斷開母線所有進(jìn)線電源； 該步驟具體為，對(duì)數(shù)字電流信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，得到電流采樣值突變量或者電流有效
值突變量，采用公式具體如下 a)電流有效值突變量計(jì)算 AI= |lk_Ik—」，其中，AI為電流有效值增量，Ik為當(dāng)前計(jì)算電流有效值，Ik—工為
前一次計(jì)算電流有效值； b)電流采樣值突變量計(jì)算方法一 A i = I ik-ik—T| ，其中，A i為電流采樣值增量，ik為當(dāng)前電流采樣瞬時(shí)值，ik—T為
一周波前同序號(hào)電流采樣瞬時(shí)值； c)電流采樣值突變量計(jì)算方法二 Ai = |ik-2ik—T_ik—tI，其中，Ai為電流采樣值增量，ik為當(dāng)前電流采樣瞬時(shí)值，ik—T為一周波前同序號(hào)電流采樣瞬時(shí)值； 若弧光脈沖信號(hào)存在，以及上述突變量大于設(shè)定門檻值，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)給保護(hù)出口電路，斷開母線所有進(jìn)線電源，否則，不輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 在步驟S406中，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)給報(bào)警出口電路，控制報(bào)警電路工作。 本發(fā)明實(shí)施例通過利用光譜特性對(duì)光線進(jìn)行檢測(cè)，解決了現(xiàn)有的弧光短路保護(hù)裝
置在干擾光的作用下存在誤動(dòng)的問題，并且采用檢測(cè)母線電流的突變量，進(jìn)一步提高了弧
光短路保護(hù)裝置的抗干擾性。 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，所述的程序可以在存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)，如R0M/RAM、磁盤、光盤等。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種弧光短路保護(hù)裝置，其特征在于，所述保護(hù)裝置包括弧光探頭，用于利用光譜特性對(duì)光線進(jìn)行檢測(cè)，如果光線的光譜范圍在檢測(cè)光譜范圍內(nèi)，則生成弧光信號(hào)；弧光檢測(cè)單元，用于將所述弧光信號(hào)轉(zhuǎn)換成弧光脈沖信號(hào)；控制器，用于控制所述弧光探頭和弧光檢測(cè)單元的工作，接收所述弧光檢測(cè)單元發(fā)送的弧光脈沖信號(hào)，進(jìn)行處理后，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)；以及保護(hù)出口電路，與開關(guān)柜母線的進(jìn)線斷路器連接，用于接收所述控制器發(fā)送的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，斷開母線所有進(jìn)線電源。
2. 如權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述保護(hù)裝置還包括交流電轉(zhuǎn)換單元，用于將母線上交流電轉(zhuǎn)換成弱電信號(hào)；以及 模數(shù)采樣單元，用于將所述弱電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電流信號(hào)。
3. 如權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述弧光探頭為紫外線光敏管。
4. 如權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述保護(hù)裝置還包括 報(bào)警出口電路，用于接收所述控制器發(fā)送的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制報(bào)警電路工作。
5. 如權(quán)利要求4所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述保護(hù)出口電路和報(bào)警出口電路均 由繼電器構(gòu)成。
6. —種弧光短路保護(hù)裝置的控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 控制弧光探頭利用光譜特性對(duì)光線進(jìn)行檢測(cè)，如果光線的光譜范圍在檢測(cè)光譜范圍內(nèi)，則生成弧光信號(hào)；控制弧光檢測(cè)單元將所述弧光信號(hào)轉(zhuǎn)換成弧光脈沖信號(hào)；接收所述弧光檢測(cè)單元發(fā)送的弧光脈沖信號(hào)，進(jìn)行處理后，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)給保護(hù)出口 電路，斷開母線所有進(jìn)線電源。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還包括如下步驟 控制交流電轉(zhuǎn)換單元將母線上交流電轉(zhuǎn)換成弱電信號(hào)； 控制模數(shù)采樣單元將所述弱電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電流信號(hào)；所述接收弧光檢測(cè)單元發(fā)送的弧光脈沖信號(hào)，進(jìn)行處理后，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)給保護(hù)出口 電路，斷開母線所有進(jìn)線電源的步驟具體為接收所述弧光檢測(cè)單元發(fā)送的弧光脈沖信號(hào)和模數(shù)采樣單元發(fā)送的數(shù)字電流信號(hào)，進(jìn) 行處理后，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)給保護(hù)出口電路，斷開母線所有進(jìn)線電源。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收弧光檢測(cè)單元發(fā)送的弧光脈沖信 號(hào)和模數(shù)采樣單元發(fā)送的數(shù)字電流信號(hào)，進(jìn)行處理后，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)給保護(hù)出口電路，斷開 母線所有進(jìn)線電源的步驟具體為對(duì)所述數(shù)字電流信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，得到電流采樣值突變量或者電流有效值突變量； 若所述弧光脈沖信號(hào)存在，以及所述突變量大于設(shè)定門檻值，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)給保護(hù)出 口電路，斷開母線所有進(jìn)線電源，否則，不輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
9. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述接收弧光檢測(cè)單元發(fā)送的弧光脈沖信 號(hào)，進(jìn)行處理后，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)給保護(hù)出口電路，斷開母線所有進(jìn)線電源的步驟之后還包 括輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)給報(bào)警出口電路，控制報(bào)警電路工作。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收弧光檢測(cè)單元發(fā)送的弧光脈沖信 號(hào)和模數(shù)采樣單元發(fā)送的數(shù)字電流信號(hào)，進(jìn)行處理后，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)給保護(hù)出口電路，斷開母線所有進(jìn)線電源的步驟之后還包括輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)給報(bào)警出口電路，控制報(bào)警電路工作。
全文摘要
本發(fā)明適用于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域，提供了一種弧光短路保護(hù)裝置及其控制方法，方法包括如下步驟控制弧光探頭利用光譜特性對(duì)光線進(jìn)行檢測(cè)，如果光線的光譜范圍在檢測(cè)光譜范圍內(nèi)，則生成弧光信號(hào)；控制弧光檢測(cè)單元將所述弧光信號(hào)轉(zhuǎn)換成弧光脈沖信號(hào)；接收所述弧光檢測(cè)單元發(fā)送的弧光脈沖信號(hào)，進(jìn)行處理后，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)給保護(hù)出口電路，斷開母線所有進(jìn)線電源。本發(fā)明實(shí)施例弧光短路保護(hù)裝置通過利用光譜特性對(duì)光線進(jìn)行檢測(cè)，具有在干擾光作用下保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02H5/00GK101752846SQ200810218020
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月3日
發(fā)明者郭鴻 申請(qǐng)人:郭鴻