[发明专利]开关柜一次设备过流、弧光故障监测保护装置及保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关柜一次设备过流及弧光故障监测保护装置及保护方法，属于电力设 备中弧光保护技术领域。

背景技术

近年来，随着国内电力工业的高速发展，中低压开关柜的应用数量越来越多，其中开关 柜内部电弧光短路是一种频发性、灾难性故障，越来越严重地威胁着电力设备的安全运行。 开关柜内部的电弧短路故障，往往由于没有得到及时清除，发展成为中低压母线故障，造成 供电系统失稳、大面积停电、开关设备严重烧毁等灾难性后果，甚至造成人身伤亡事故。所 以，分析和研究开关柜弧光短路故障引发的母线故障的原因及影响因素，进而采取有效的保 护措施，具有非常重要的现实意义。

发明内容

根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的问题是提供一种结构简单，操作方便，检 测准确，能实现快速跳闸，有效保证供电系统设备的安全运行和供电的可靠性的开关柜一次 设备过流、弧光故障监测保护装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种开关柜一次设备过流、弧光故障监测保护装置，其特征在于：包括中心处理系统、 电流监测模块、弧光监测模块、通讯模块和电源模块，中心处理系统、电流监测模块、弧光 监测模块和通讯模块分别连接电源模块，电流监测模块和弧光监测模块的信号输出端连接中 心处理系统的信号输入端，中心处理系统的信号输出端连接通讯模块，中心处理系统的控制 输出端通过隔离电路连接安装在电源模块上的继电器；

电源模块用于为整个装置提供电源，并带有4个电子继电器，作为4路跳闸出口，实现快 速保护；弧光监测模块连接弧光传感器用于测试外部的弧光信号；电流监测模块用于测试电 流的大小；通讯模块实现与外部系统的数据交换；中心处理系统能够实现对各个部件信号的 处理和数据通讯。

进一步地优选，中心处理系统包括控制单元、按键单元和LCD显示屏，按键单元连接控制 单元的信号输入端，控制单元的信号输出端连接LCD显示屏，控制单元采用DSP芯片和CPLD芯 片。能够通过按键方便的输入信息，LCD显示屏能够方便工作人员观察数据，采用DSP芯片和 CPLD芯片能够提高运算速度，保证了电路的稳定性。同时，中心处理系统与电流监测模块、 弧光监测模块、通讯模块之间通过以太网总线技术实现数据交换。

进一步地优选，弧光监测模块包括16路弧光信号输入电路，弧光信号输入电路的的输入 端连接弧光传感器，弧光信号输入电路的输出端通过滤波整形电路和AD转换电路连接中心处 理系统。能够精确测量外部设备的弧光值，方便中心处理系统快速准确做出跳闸判断。

进一步地优选，电流监测模块包括6路电流信号输入电路，电流信号输入电路的输入端连 接电流传感器，电流信号输入电路的输出端通过滤波整形电路和AD转换电路连接中心处理系 统。电流监测模块实现电流的精确采集，每个周期平均采集24个特征点，实现在10ms之内完 成电流的精确测量。

进一步地优选，通讯模块包括两路RS485接口和两路以太网口接口，通讯模块通过以太网 口连接上位机。方便工作人员对测试装置进行操作控制。

进一步地优选，电流监测模块和弧光监测模块的信号输入端分别连接电流传感器和弧光 传感器，电流传感器和弧光传感器分别安装在外部监测设备上，继电器连接外部监测设备开 关。

所述的开关柜一次设备过流、弧光故障监测保护方法，包括以下步骤：

1)将电流监测模块和弧光监测模块的信号输入端分别连接设置在外部监测设备上电流传 感器和弧光传感器；所述电流监测模每个周期平均采集24个特征点，实现在10ms之内完成电 流的精确测量；

2)通过中心处理系统的按键单元设置弧光与电流检测的保护模式，并同时设定整定值；

3)若所检测的信号大于所设定的整定值，中心处理系统控制电源模块中相应继电器动作， 装置实现快速跳闸。

若步骤2)中设置整个装置为单弧光保护模式，当检测到弧光信号大于设定的整定值时， 中心处理系统控制相应继电器动作，装置实现快速跳闸，动作时间小于7ms。

若步骤2)中设置整个装置为弧光加电流保护模式，当检测到弧光信号及电流信号同时大 于设定的整定值时，中心处理系统控制相应继电器动作，装置实现快速跳闸，动作时间小于 10ms。

本发明所具有的有益效果是：