一种用于开关柜中馈出线路的电弧光保护系统及方法

摘要

本发明公开了一种用于开关柜中馈出线路的电弧光保护系统及方法，所述系统包括CPU、弧光传感器、电流信号、纯弧光选择开关、按键、485通信模块、弧光传感器自检指示灯、动作指示灯和出口继电器；CPU连接弧光传感器、电流信号、弧光传感器自检指示灯、动作指示灯和出口继电器；弧光传感器和电流信号将信号输入到CPU，CPU将信号输出到弧光传感器自检指示灯、动作指示灯和出口继电器；CPU连接有纯弧光选择开关、按键和485通信模块；本发明增加了弧光通道的自检功能，每个自检指示灯对应一个弧光传感器通道，当该通道接入弧光传感器时，与该通道相对应的弧光传感器自检指示灯就会点亮，可以直观的看到装置弧光通道的接入情况；可独立保护6路馈线，单独跳闸。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统保护领域，特别涉及一种用于开关柜中馈出线路 的电弧光保护系统及方法。

背景技术

据报道，我国电力系统中每年开关柜就有几百面被烧毁。大多是因为 没有装设专门的馈线保护系统，未能快速及时的切除故障造成的损害。因 为没有安装馈线保护系统，当开关柜内的馈线发生短路时，便无法及时的 发现和中断故障，以至于故障进一步蔓延，往往使故障被发展、扩大，从 而造成巨大的经济损失。

一种用于开关柜中馈出线路的电弧光保护系统及方法以检测到电弧光 为保护判据，在馈线单相对地燃弧时就发报警或跳闸指令，及早跳闸使故 障损失减少到最低，后期一般只需简单的恢复绝缘就能将设备重新投入运 行，从而大大减少了停电时间和维修成本，具有很高的经济价值和很大的 实用价值。

馈线保护作为保证电网运行的一个关键环节，可以切实提高电网的运 行质量和效率，因此馈线电弧光保护的研究具有极其重要的现实意义。

目前市场上出现的中低压开关柜的线路保护装置都是针对中低压母线的保 护，专门针对馈线的电弧光保护技术都在研究阶段，目前市场上现有的电 弧光保护装置的技术存在的缺陷有：

1.功能比较单一；

2.无弧光通道的自检功能；

3.检测弧光的通道较少；

4.有的馈线保护装置无电流判据；

5.有的即使加入电流判据，但是电流判据的投退不可选择，必须和弧 光判据组合使用；

6.必须和主控配合使用，不能单独保护出线。

发明内容

发明目的：本发明提供了一种用于开关柜中馈出线路的电弧光保护系 统及方法，以解决现有技术中电弧光保护装置均只针对母线保护，而没有 针对馈线保护的问题。

技术方案：为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于开关柜中馈出线路的电弧光保护系统，包括CPU、弧光传感 器、电流信号、纯弧光选择开关、按键、485通信模块、弧光传感器自检指 示灯、动作指示灯和出口继电器；

其中CPU连接弧光传感器、电流信号、弧光传感器自检指示灯、动作 指示灯和出口继电器；

弧光传感器和电流信号将信号输入到CPU，CPU将信号输出到弧光传 感器自检指示灯、动作指示灯和出口继电器；

CPU还连接有纯弧光选择开关、按键和485通信模块。

进一步的，所述CPU为32位CPU，其内部有看门狗，CPU的主芯片 有嵌入式存储器，还具有定时器、模拟/数字转换器ADC、串行外设接口 SPI、I2C总线、通用同步/异步接受发送器USART、快速I/O接口和通信接 口。

进一步的，所述弧光传感器安装在开关柜的母线室内或馈线柜电缆室， 支持12路弧光输入，最多支持6条线路弧光输入，每个馈线接入2个弧光 探头。

进一步的，所述电流信号支持6路电流判据接入。

进一步的，所述纯弧光选择开关为6路拨码开关。

进一步的，所述485通信模块配有RS-485通讯接口，并装配有通讯指 示灯。

进一步的，所述弧光传感器自检指示灯为12路，每个弧光传感器自检 指示灯对应一个弧光传感器通道。

进一步的，所述动作指示灯包括6个跳闸灯，每个跳闸灯分别对应两 路弧光探头。

进一步的，所述出口继电器设有6路继电器输出，独立保护6路馈线， 单独跳闸。

进一步的，所述按键是信号的复归键。

一种用于开关柜中馈出线路的电弧光保护方法，当纯弧光保护时，首 先通过纯弧光选择开关将电流保护功能退出，当任何一个孤光传感器检测 到弧光信号时，与其相对应的出口继电器动作并点亮与其相对应的跳闸灯；

当弧光判据与电流判据保护时，首先通过纯弧光选择开关将电流保护 功能投入，且检测到有电流信号；同时当一个孤光传感器检测到弧光信号 时，与其相对应的出口继电器动作并点亮与其相对应的跳闸灯。

有益效果：本发明增加了弧光通道的自检功能，每个自检指示灯对应 一个弧光传感器通道，当该通道接入弧光传感器时，与该通道相对应的弧 光传感器自检指示灯就会点亮，可以直观的看到装置弧光通道的接入情况。 并且在装置故障排查时，通过自检灯可以方便、快速、准确的判断这一部 分电路是否正常，提高工作的时效性；以检测到电弧光为保护判据，在馈 线单相对地燃弧时就发报警或跳闸指令，避免故障进一步蔓延，被发展、 扩大，从而造成巨大的经济损失；安装馈线弧光保护系统能及早发现故障 并跳闸使故障损失减少到最低，后期一般只需简单的恢复绝缘就能将设备 重新投入运行，从而大大减少了停电时间和维修成本；该系统采用电流判 据的投退可选择的原理，既可以组合弧光判据一起使用，也可以选择纯弧 光信号投入判据，实现了多功能的可选择性；该系统将弧光通道增加至12 路，支持12路弧光输入，最多支持6条线路(每个馈线接入2个弧光探头) 弧光输入；具备6路继电器输出。可独立保护6路馈线，单独跳闸；可以 选择性跳开故障馈线；本发明针对国内用户现场的实际情况，以电弧光为 保护判据，能够发跳闸指令以隔离发生故障的馈线柜而不影响同一段母线 下的其它出线柜，使故障损失减少到最低，大大减少了停电时间和维修成 本，具有很高的经济价值和很大的实用价值，本发明提出的系统及方法目 前的市场上还未出现，填补了馈线电弧光保护这个领域的技术空白，本发 明具有首创性、前沿性、实用性。

附图说明

图1是本发明的系统原理示意图；

图2是本发明的馈线1电弧光保护逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

一种用于开关柜中馈出线路的电弧光保护系统，包括CPU、弧光传感 器、电流信号、纯弧光选择开关、按键、485通信模块、弧光传感器自检指 示灯、动作指示灯和出口继电器；

其中CPU连接弧光传感器、电流信号、弧光传感器自检指示灯、动作 指示灯和出口继电器；

弧光传感器和电流信号将信号输入到CPU，CPU将信号输出到弧光传 感器自检指示灯、动作指示灯和出口继电器；

CPU还连接有纯弧光选择开关、按键和485通信模块。

所述CPU为32位CPU，其内部有看门狗，有效防止程序跑飞，CPU 的主芯片有嵌入式存储器，还具有定时器、模拟/数字转换器ADC、串行外 设接口SPI、I2C总线、通用同步/异步接受发送器USART、快速I/O接口 和通信接口，具有卓越的计算性能和先进的中断系统响应功能。

所述弧光传感器安装在开关柜的母线室内或馈线柜电缆室，支持12路 弧光输入，最多支持6条线路弧光输入，每个馈线接入2个弧光探头；弧 光传感器用于故障弧光采集，是无源的弧光探测传感器；当发生弧光故障 时，光照度大幅度增加，弧光传感器直接将光信号传给馈线弧光采集保护 单元。

所述电流信号支持6路电流判据接入，采用逻辑电平采集方式。通过 拨码开关设置电流判据投退模式。

拨码开关的功能如下表：

所述纯弧光选择开关为6路拨码开关；通过6路拨码开关控制电流判 据的投退，当电流判据通过拨码开关选择退出时，此时是纯弧光判据。

所述485通信模块配有RS-485通讯接口，可以进行远程控制，采用标 准的MODBUS通讯协议。但其他协议也可实现，并向用户提供开放的通讯 协议。并装配有通讯指示灯，且通讯指示灯为绿灯，当有通讯数据时闪烁。

所述弧光传感器自检指示灯为12路，每个弧光传感器自检指示灯对应 一个弧光传感器通道，弧光传感器自检指示灯为绿灯，当该通道接入弧光 传感器时，相对应的弧光传感器指示灯点亮，表现为绿灯常亮；弧光传感 器未接入时弧光传感器自检指示灯熄灭。

所述动作指示灯包括6个跳闸灯，每个跳闸灯分别对应两路弧光探头， 跳闸灯为红灯，正常运行时熄灭，当保护系统有跳闸出口时点亮。

所述出口继电器设有6路继电器器输出，独立保护6路馈线，单独跳 闸；弧光出口跳闸时间小于5ms；6路独立触点开出，与12路探头组合的 对应关系：第1、2路探头对应开出1；第3、4路探头对应开出2；第5、6 路探头对应开出3；第7、8路探头对应开出4；第9、10路探头对应开 出5；第11、12路探头对应开出6。

所述按键是信号的复归键；当跳闸灯点亮时，按复归键关闭跳闸灯。

一种用于开关柜中馈出线路的电弧光保护方法，当纯弧光保护时，首 先通过纯弧光选择开关将电流保护功能退出，当任何一个孤光传感器检测 到弧光信号时，与其相对应的出口继电器动作并点亮与其相对应的跳闸灯；

当弧光判据与电流判据保护时，首先通过纯弧光选择开关将电流保护 功能投入，且检测到有电流信号；同时当一个孤光传感器检测到弧光信号 时，与其相对应的出口继电器动作并点亮与其相对应的跳闸灯。

馈线电弧光保护逻辑:

逻辑图如图2所示。以第1路保护逻辑为例，其他路逻辑相同。

出口继电器动作分为两种情况：

1、纯弧光保护。此时需要通过拨码开关将电流1保护功能退出，当弧 光1传感器和弧光2传感器，只要其中一个检测到弧光信号，则跳闸出口1 动作并点亮跳闸灯1。

2、弧光判据与电流判据保护。此时需要通过拨码开光将电流1保护功 能投入，且检测到有电流信号；同时当弧光1传感器和弧光2传感器，只 要其中一个检测到弧光信号，则跳闸出口1动作并点亮跳闸灯1。

本发明的具体方法：

当弧光传感器安装到产品上时，CPU点亮相应弧光传感器自检指示灯。 现场工作人员根据具体情况，通过拨码开关，选择出口继电器动作的具体 形式，当发生弧光故障时，光照度大幅度增加，弧光传感器采集弧光信号 时，CPU会跟据拨码开关状态、电流信号状态，自动判断出具体的保护逻 辑，并及时点亮相应的动作指示灯和发出出口继电器信号，及早跳闸，切 断故障回路，使故障损失减少到最低。

当现场故障排查完毕后，工作人员按下复归按键，将系统复归，下一 次故障时系统将继续按保护逻辑动作出口。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进 和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。