本發(fā)明屬于電弧光保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電弧光保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
智能電弧光保護(hù)系統(tǒng)基于開關(guān)柜發(fā)生短路后會(huì)產(chǎn)生弧光放電的原理，將光纖連接著的弧光探頭對(duì)著母線接頭處安裝，一旦發(fā)生短路現(xiàn)象，探頭感知弧光放電，并通過(guò)光纖將相應(yīng)的光信號(hào)傳遞至控制端，系統(tǒng)最快能在母線短路幾毫秒后就切斷電源，從而確保人員安全，降低設(shè)備損失。除了反應(yīng)速度快，電弧光保護(hù)系統(tǒng)的光學(xué)探頭與控制端之間采用的是絕緣光纖連接，母線短路時(shí)的強(qiáng)電磁干擾難以影響到保護(hù)系統(tǒng)的控制端，系統(tǒng)的抗電磁干擾能力強(qiáng)。
電弧光保護(hù)系統(tǒng)為了保證判別有效，防止誤拉電閘，需要屏蔽掉太陽(yáng)光、常用白光手電筒的干擾。根據(jù)有關(guān)研究，弧光放電中含有一些300～400nm波長(zhǎng)的紫外光成分，而自然光、常用手電筒中僅有微量紫外成分，因此，出現(xiàn)紫外波段的強(qiáng)光信號(hào)是產(chǎn)生了弧光放電的特征。然而，紫外光在常規(guī)的玻璃、塑料光纖中衰減嚴(yán)重，價(jià)格昂貴的石英光纖才能有效傳輸紫外光；通常型號(hào)的光電探測(cè)器PIN管、硅光電池也無(wú)響應(yīng)測(cè)紫外光能量。環(huán)境中的可見光會(huì)被濾光片吸收，不會(huì)對(duì)控制端中的探測(cè)器造成干擾。
然而在電弧光保護(hù)系統(tǒng)的使用過(guò)程中，由于接頭松動(dòng)、老化，老鼠咬斷光纖，人員操作失誤等原因，可能導(dǎo)致光纖接頭、光纖端面暴露在外，環(huán)境光線很有可能進(jìn)入探測(cè)器，引起誤判，造成損失。因此需要更加可靠的電弧光保護(hù)系統(tǒng)，防止這類誤判。申請(qǐng)?zhí)枮?01210063216.3的專利文獻(xiàn)提供了一種弧光保護(hù)方案，其通過(guò)設(shè)置一個(gè)具有自檢觸發(fā)光源和光探測(cè)器的光學(xué)分束器，通過(guò)自檢觸發(fā)光源發(fā)光激發(fā)熒光粉，光探測(cè)器探測(cè)該熒光，完成對(duì)整個(gè)光路的檢查。該方案對(duì)光路的自檢是主動(dòng)式的，不可能做到對(duì)光路的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，另外，其是自檢與弧光探測(cè)無(wú)法同時(shí)進(jìn)行。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對(duì)目前存在的上述問(wèn)題，提出一種電弧光保護(hù)方法，其通過(guò)優(yōu)化的保護(hù)原理改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)弧光保護(hù)，而且能夠在系統(tǒng)出現(xiàn)漏光時(shí)報(bào)警，防止誤拉電閘。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的方案，提供一種電弧光保護(hù)方法，其可在電力系統(tǒng)故障時(shí)及時(shí)切斷供電保護(hù)母線，且可避免由環(huán)境漏光導(dǎo)致的誤切斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的保護(hù)，其特征在于，該方法包括：
利用弧光探頭收集母線接頭短路放電時(shí)產(chǎn)生的弧光并進(jìn)一步激發(fā)為熒光用以輸出，或者用以探測(cè)環(huán)境漏光所產(chǎn)生的可見光并用以輸出的第一步驟；
將產(chǎn)生的光通過(guò)光纖輸出的第二步驟；以及
將所述光纖輸出的光輸入到控制端，經(jīng)該控制端識(shí)別為由母線接頭短路放電時(shí)產(chǎn)生或由環(huán)境漏光導(dǎo)致，從而分別切斷電源保護(hù)母線或者發(fā)出保護(hù)系統(tǒng)故障的報(bào)警信號(hào)的第三步驟。
作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述控制端包括分光器、由包括第一光電探測(cè)器與可透過(guò)熒光而吸收其他可見光的第一濾光片的第一光路、以及由包括第二光電探測(cè)器與可吸收熒光而透過(guò)其他可見光的第二濾光片的第二光路，所述分光器通過(guò)連接器與光纖連接，其將其輸入的熒光和/或可見光分光為兩路以分別輸入所述第一光路和第二光路，經(jīng)相應(yīng)波段的所述第一光電探測(cè)器或第二光電探測(cè)器的響應(yīng)，從而可識(shí)別出母線接頭短路放電或環(huán)境漏光。
作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述控制端接收兩路探測(cè)器的響應(yīng)并進(jìn)行判斷的具體過(guò)程為：(1)假如兩路探測(cè)器均無(wú)響應(yīng)，則系統(tǒng)等待；(2)假如第一探測(cè)器出現(xiàn)響應(yīng)，并且第二探測(cè)器不響應(yīng)，表明出現(xiàn)弧光放電現(xiàn)象，應(yīng)立即切斷電源，保護(hù)母線；(3)假如第二探測(cè)器出現(xiàn)響應(yīng)，則表明系統(tǒng)出現(xiàn)漏光現(xiàn)象，進(jìn)行報(bào)警。
作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述濾光片優(yōu)選為光學(xué)綠玻璃或綠色窄帶濾波片。
作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述濾光片優(yōu)選為光學(xué)紅玻璃或紅色窄帶濾波片。
作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述光纖優(yōu)選為塑料光纖。
本發(fā)明中，弧光探頭、光纖與傳統(tǒng)的電弧光保護(hù)系統(tǒng)相同。在系統(tǒng)的控制端光纖接頭處，安裝分光裝置將光分為兩路，每路光對(duì)應(yīng)一個(gè)光電探測(cè)器，通過(guò)在所述光電探測(cè)器前端安裝不同的濾光片，使得一個(gè)光電探測(cè)器檢測(cè)熒光波段的響應(yīng)，另一個(gè)光電探測(cè)器檢測(cè)非熒光波段的另一種可見光波段的響應(yīng)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)本發(fā)明的電弧光保護(hù)方法在光纖折斷、接頭松動(dòng)等故障發(fā)生時(shí)出現(xiàn)誤報(bào)的可能性最小，具有最高的可靠性，采用了兩路探測(cè)器實(shí)時(shí)被動(dòng)監(jiān)測(cè)，在裝置破損出現(xiàn)環(huán)境光泄露的瞬間，兩路探測(cè)器都會(huì)出現(xiàn)響應(yīng)，系統(tǒng)會(huì)正確的發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
(2)本發(fā)明的電弧光保護(hù)方法具備了傳統(tǒng)弧光保護(hù)系統(tǒng)的所有功能，保留了傳統(tǒng)裝置的所有優(yōu)點(diǎn)，并提高了弧光保護(hù)裝置的穩(wěn)定性，使其更適用于電力系統(tǒng)。
附圖說(shuō)明
圖1為按照本發(fā)明實(shí)施例的方法所涉及的裝置控制端結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
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(shuō)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。
如圖1所示，本實(shí)施例的電弧光保護(hù)方法對(duì)應(yīng)的保護(hù)系統(tǒng)包括弧光探頭、光纖2、控制端3，其中光纖2通過(guò)連接器21、連接器22分別與弧光探頭、控制端3相連接。
弧光探頭可以為傳統(tǒng)的弧光保護(hù)系統(tǒng)的探頭，沿光軸依次安裝透鏡，紫外透過(guò)濾光片，熒光涂料，光纖連接器。其中，透鏡；紫外透過(guò)濾光片用于吸收可見光，排除環(huán)境光的干擾；熒光涂料為專用膠水與紫外光激發(fā)可見光的熒光粉調(diào)配而成，為方便說(shuō)明，本實(shí)施例中采用發(fā)綠光的熒光粉；光纖連接器可采用常規(guī)型號(hào)，本實(shí)施例中優(yōu)選采用FC母頭。
光纖2本實(shí)施例中優(yōu)選直徑2mm左右的塑料光纖。塑料光纖纖芯直徑大，可傳輸可見光，便于弧光探頭將熒光耦合進(jìn)光纖，價(jià)格低廉，益于采用。常規(guī)的玻璃光纖口徑為幾十微米，耦合難度較大，大口徑的特種玻璃光纖售價(jià)很高，不益采用。石英光纖雖然可以傳輸紫外光，但口徑小，并且價(jià)格昂貴，同樣長(zhǎng)度的石英光纖價(jià)格約為塑料光纖的幾百倍，不益于大規(guī)模采用。本實(shí)施例中塑料光纖兩端安裝FC公頭。
控制端3如圖1所示，沿光軸依次安裝FC母頭30，分光器，濾光片33，濾光片34，光電探測(cè)器35，光電探測(cè)器36，信號(hào)處理電路37。
分光器作用是將塑料光纖中傳入的光分為兩路，可按如下方法制作。在FC母頭中塞入4根直徑較小的塑料光纖的一端，使小口徑塑料光纖的端面通過(guò)FC連接器與大口徑塑料光纖端面耦合，4根較小口徑塑料光纖的另一端分為兩路(圖1中31、32)，每一路的兩根光纖出光端用套筒固定。
濾光片33采用能夠透過(guò)熒光，吸收其他波段可見光的材料，本實(shí)施例中優(yōu)選可選用光學(xué)綠玻璃或綠色窄帶濾波片。
濾光片34采用吸收熒光，但可透過(guò)其他某種可見光的材料，本實(shí)施例中優(yōu)選可選用光學(xué)紅玻璃或紅色窄帶濾波片。
本實(shí)施例中，探測(cè)器35、探測(cè)器36優(yōu)選PIN管，PIN管對(duì)可見光信號(hào)的靈敏度很高，但也可采用其他類型的探測(cè)器。
信號(hào)處理電路37如圖1所示，信號(hào)處理部分包括有探測(cè)器35、探測(cè)器36各自對(duì)應(yīng)的信號(hào)放大器、比較器，比較器輸出高電平表明其前端探測(cè)器接收到光信號(hào)，比較器輸出低電平表明前端探測(cè)器沒(méi)有接收到光信號(hào)。探測(cè)器35的電路中設(shè)置了延時(shí)器，是因?yàn)楫?dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)漏光時(shí)，探測(cè)器35、探測(cè)器36都會(huì)響應(yīng)，而兩路探測(cè)電路的工作速度不可能完全相同，根據(jù)本發(fā)明的判決機(jī)制，為了保證在漏光現(xiàn)象出現(xiàn)的一瞬間能夠給出報(bào)警信號(hào)，防止誤判，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先讓探測(cè)器36響應(yīng)，所以對(duì)探測(cè)器35的響應(yīng)適當(dāng)延時(shí)，在本實(shí)施例中延時(shí)設(shè)置為1ms。兩路信號(hào)進(jìn)入邏輯電路，根據(jù)本發(fā)明的判別機(jī)制，判斷是否輸出漏光報(bào)警信號(hào)或切斷電源信號(hào)。
需要指出的是，探測(cè)器36對(duì)應(yīng)的放大電路應(yīng)具備較高的信號(hào)放大倍數(shù)，即使有微弱的環(huán)境光線進(jìn)入探測(cè)器36就應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，這樣可以使得漏光現(xiàn)象出現(xiàn)的一瞬間就立刻發(fā)出報(bào)警；探測(cè)器35的信號(hào)放大倍數(shù)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，需要有足夠強(qiáng)的紫外光照射至弧光探頭探測(cè)器35才做出響應(yīng)。
本發(fā)明的電弧光智能識(shí)別方法，具備了傳統(tǒng)弧光保護(hù)系統(tǒng)的所有功能，還能夠在系統(tǒng)出現(xiàn)漏光時(shí)報(bào)警，具體如下：
(1)弧光系統(tǒng)完好時(shí)。假如母線接頭發(fā)生短路，弧光探頭接收放電產(chǎn)生的弧光，探頭中的濾光片吸收可見光成分，紫外成分透過(guò)濾光片激發(fā)熒光粉，發(fā)出熒光，熒光通過(guò)玻璃或塑料光纖后，被分光裝置分為兩路，一路通過(guò)濾光片到達(dá)探測(cè)器A，另一路被濾光片吸收無(wú)法到達(dá)探測(cè)器B。探測(cè)器A響應(yīng)而探測(cè)器B不響應(yīng)，經(jīng)過(guò)所述判別機(jī)制，表明探測(cè)器的響應(yīng)是弧光引起的，將切斷電源保護(hù)母線。
(2)弧光探頭、光纖、光纖接頭等部位發(fā)生破損時(shí)。當(dāng)上述任一部位被破壞后，陽(yáng)光、燈光、手電筒光等環(huán)境光線能夠進(jìn)入分光裝置，由于上述光源通常為寬譜白色光，因此既有能通過(guò)探測(cè)器A前端濾光片的光，也有能通過(guò)探測(cè)器B前端濾光片的光。探測(cè)器A和探測(cè)器B都出現(xiàn)響應(yīng)，經(jīng)過(guò)所述判別機(jī)制，表明探測(cè)器的響應(yīng)是由環(huán)境光引起的，系統(tǒng)報(bào)警，提醒工作人員檢查弧光裝置。
上述實(shí)施例僅是說(shuō)明性的，并不構(gòu)成是對(duì)本發(fā)明的限定。例如，某些特殊型號(hào)的PIN管已經(jīng)集成了窄帶濾波片，使其只對(duì)特定波長(zhǎng)的光有響應(yīng)，因此使用該類PIN管時(shí)無(wú)需在探測(cè)器前端安裝濾光片。類似這種根據(jù)本發(fā)明主要技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。