[发明专利]开关设备电弧故障检测及定位装置

说明书

技术领域

本发明涉及开关设备电弧故障检测与定位领域，特别涉及一种开关设备电弧故障检测及定位装置。

背景技术

开关设备是电力系统运行中的关键设备，在电力系统中起控制与保护作用。它的安全可靠性关系到整个电力系统正常运行状态。电弧是触头在开断电流时在动静触点间隙中产生的一团温度极高、发出强光且能够导电的近似圆柱形的气体。它是气体放电的一种形式，使弧隙中气体由绝缘状态变为导体状态、使电流得以通过的现象。开关设备内部电弧故障是一种频发性、灾难性的严重故障，故障电弧的发生会辐射出巨大的声、光、电、热等能量，对开关设备的寿命和电力系统的正常运行状态具有不可估量的负面影响。长期以来，电弧故障一直是制约开关设备寿命和工作可靠性的最重要因素。围绕如何有效的检测开关设备内部电弧故障这个问题，国内外相关学者进行了大量的研究工作。国际上从90年代初开始研究电弧故障的物理特性、产生机理及探测方法，如现今比较常用的电流检测法、电压探测法、压力探测法和弧声弧光检测法等，其目的就是通过研究故障电弧的发生机理和发生特点来提高开关设备的寿命和工作可靠性。然而时至今日，尚未取得令人满意的结果。

在电弧故障研究领域，由于开关设备是电力系统运行的关键设备，前人做过各种有益的探索。这些探索主要基于如下一种思想，即对来自开关设备内部电流传感器和声音、光探测器的信号进行实时处理，如果发现满足故障电弧即将发生的电流、弧声与(或)弧光特征存在，发出预警信号，进而请求设备检修维护。但是，这些探索仍然还存在一些不足。

例如中国专利申请号为200510033926.1，名称为“故障电弧检测方法及其保护电路”的专利，通过对电路电流信号的实时采样和处理来判断电弧的产生，进而切断电源，其能对线路中出现的断续电弧起到一定的作用，但是由于其在设计上只是检测电路中的电流的波形状况，而通常起动诸如电动机等电气设备时的电流波形和故障电弧的波形类似，如果采用该方法进行检测，就会容易引起电流检测器的误判，因此，其对一般电弧的检测具有一定的局限性，另外，此方法未涉及对故障电弧的定位问题。

再如中国专利申请号为200910308380.4，名称为“电弧光的检测方法及其检测装置”的专利，通过探测电弧光中的紫外光成分来确定电弧光的产生，其光学滤波器后级电路无法屏蔽可见光成分，影响了装置检测的可靠性，另外，该方法也未涉及对故障电弧的定位问题。

再如中国专利申请号为200420025913.0，名称为“开关柜中内部电弧故障的检测保护装置”的专利，利用光纤探头和弧光信号检测电路，通过电流互感器和电流检测单元以及故障分析单元对电弧故障进行分析，该检测保护装置具有抗干扰性强、动作快、灵敏度高、测量范围大、可靠性好等特点。由于光纤具有集光能力，在光纤端面一定入射角范围内的光线都能进入光纤内部产生全反射传播出去，所以光纤阵列中存在观测区重叠的问题，因此该方法对判断有无电弧故障的可靠性存在一定的问题。同时，该检测方法未涉及电弧故障的定位问题。

目前，开关设备内故障电弧检测手段主要由弧光探测法和电流检测法组成，故障电弧保护的基本思想是实时检测故障电弧的弧光或(和)电流信号，当幅值超过预定的阈值时启动控制系统，使开关系统动作。而采用单一的弧光探测或者电流检测方法感知故障电弧的产生，在原理上存在着一定的不足，容易由于环境干扰因素的影响产生误判信号，严重影响装置或者系统对故障电弧检测的准确性以及开关设备的工作电寿命和工作可靠性，而且两种方法在弧光发生区域的定位上也存在一定的不足，不能很好地反映电弧的发生、发展过程，不能为后续的弧光故障分析提供很好的依据，不能对于开关设备的检修和再更新提供更好的指导。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，为了解决单一的故障电弧检测方法(电弧探测法、电流检测法)无法准确确定故障电弧产生时刻和定位故障电弧发生位置的问题，本发明的目的在于提供一种开关设备电弧故障检测及定位装置，能够准确判别开关设备内故障电弧发生的时刻和定位故障电弧发生的位置，大幅度提高开关设备故障电弧检测的可靠性，进而提高开关设备的工作电寿命和工作可靠性，为电力系统的稳定运行提供安全可靠的保障。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

一种开关设备电弧故障检测及定位装置，其特征在于，包括：

故障电流检测模块，用于检测开关设备的进线侧电流，输出开关设备的电弧故障信号；

故障电弧采集模块，用于采集开关设备的弧光信号，实时存储、输出故障电弧图像信号；