一种基于快速真空开关的弧光保护装置及其保护方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于快速真空开关的弧光保护装置及其保护方法，包括主控模块及与主控模块交互连接的快速真空开关、电流检测模块、弧光扩展模块，弧光检测模块与弧光扩展模块交互连接；所述电流检测模块用于采样母线系统电流数据，并将该数据传输到主控模块进行处理；所述弧光检测模块用于检测母线不同位置的光强信号，将该光强信号转换为电压信号并进行信号处理后发送给弧光扩展模块；所述弧光扩展模块用于接收各个弧光检测模块的信息，并将该信息发送给主控模块进行判断。本发明专利技术用于电网弧光故障的检测和快速保护，实现弧光的快速熄弧，并可在装置的人机交互界面中查询具体弧光发生位置，实现短路故障的精确定位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于快速真空开关的弧光保护装置及其保护方法
本专利技术涉及电力短保护
，具体涉及一种基于快速真空开关的弧光保护装置及其保护方法。
技术介绍
在中低压系统中，短路故障引起的电弧光对设备和人员会造成极大的破坏性。在我国国内的中低压系统中一般不配置专用的快速母线保护，而是依靠上一级变压器的后备保护切除母线短路故障。这会导致故障切除时间延长，加大了设备的损坏程度，可能会导致事故的进一步扩大，导致整个系统运行瘫痪。目前，普遍使用的弧光保护装置通过检测母线弧光，切除母线的进线开关。然而普通的真空开关分闸时间在50ms-80ms左右，加上控制器的故障判断时间，从故障发生到完全切除大约需要100ms。当短路电流较大时，会导致设备的严重损害，威胁到系统的稳定运行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于快速真空开关的弧光保护装置及其保护方法，能快速检测母线弧光短路故障，通过快速真空开关实现弧光点的快速熄弧，同时控制母线进线开关分闸，实现故障点的切除。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种基于快速真空开关的弧光保护装置，包括主控模块、快速真空开关、电流检测模块、弧光扩展模块及弧光检测模块，所述快速真空开关、电流检测模块及弧光扩展模块均与主控模块交互连接，所述弧光检测模块与弧光扩展模块交互连接；所述电流检测模块用于采样母线系统电流数据，并将该数据传输到主控模块进行处理；所述弧光检测模块用于检测母线不同位置的光强信号，将该光强信号转换为电压信号并进行信号处理后发送给弧光扩展模块；所述弧光扩展模块用于接收各个弧光检测模块的信息，并将该信息发送给主控模块进行判断。所述电流检测模块包括第一控制器、电流互感器、精密采样电阻、第一信号放大电路、低通滤波器及AD采样电路，所述电流互感器的一次侧与高压母线相连，电流互感器的二次侧经精密采样电阻与第一信号放大电路交互相连，所述第一信号放大电路通过低通滤波器与AD采样电路交互连接，所述AD采样电路与第一控制器交互连接，所述第一控制器通过网口与主控模块相连。所述弧光检测模块包括第二控制器、弧光传感器、弧光调理电路、数字电位器及第一光耦隔离电路，所述第二控制器通过网口与主控模块相连，所述弧光传感器经弧光调理电路与数字电位器交互连接，所述数字电位器与第一光耦隔离电路交互连接，第一光耦隔离电路与第二控制器交互连接。所述弧光扩展模块包括FPGA芯片及与FPGA芯片相连的多路网口，所述FPGA芯片分别通过网口与主控模块、弧光检测模块交互连接。所述主控模块包括第三控制器、信号开入模块、脉冲输出电路、继电器输出电路、液晶显示及按键模块，所述信号开入模块、脉冲输出电路、继电器输出电路、液晶显示及按键模块与第三控制器交互连接。所述信号开入模块包括第二信号放大电路、信号调理电路和第二光耦隔离电路，所述第二信号放大电路的输入端与第二光耦隔离电路的输出端相连，其输出端与信号调理电路的输入端相连，信号调理电路的输出端与第三控制器相连。所述继电器输出电路包括第三光耦隔离电路、第三信号放大电路及固态继电器，所述第三信号放大电路的输入端与第三光耦隔离电路的输出端相连，第三信号放大电路的输出端与固态继电器的输入端相连，所述第三光耦隔离电路的输入端与第三控制器相连。所述快速真空开关为双稳态永磁式真空开关，采用脉冲触发分合闸动作，其分闸时间为4ms，合闸时间为12ms。一种基于快速真空开关的弧光保护装置的保护方法，包括以下步骤：（A）电流检测模块采样母线系统中的电流数据并发送给主控模块；（B）弧光检测模块检测母线不同位置的光强信号，将该光强信号转换为电压信号并进行信号处理后发送给弧光扩展模块；（C）弧光扩展模块将接收到的光强信号进行汇聚，并将汇聚后的光强信号发送给主控模块；（D）主控模块根据采样的电流数据和光强信号，判断所在母线是否发生弧光短路现象，若母线发生弧光短路，主控模块控制快速真空开关快速合闸接地，使母线熄弧，同时发出母线进线开关分闸命令。由上述技术方案可知，本专利技术所述基于快速真空开关的弧光保护装置及其保护方法，用于电网弧光故障的检测和快速保护，实现弧光的快速熄弧，并可在装置的人机交互界面中查询具体弧光发生位置，实现短路故障的精确定位。本专利技术可根据现场母线的数量和实际长度，配置不同数量的弧光检测模块，主控模块、电流检测模块、弧光扩展模块和弧光检测模块都配有独立的控制芯片，各模块既能独立工作，又能相互配合，提高了系统的可靠性。本专利技术采用一种快速真空开关，能在4ms完成分闸动作，与普通开关相比，提高了短路故障的开断速度，减小了弧光故障的破坏力，对电力系统的安全可靠运行具有重要作用。所有功能模块都采用网口连接，使用标准的电力通信规约，具有调试便利、运行可靠的优点。各模块具有独立的控制芯片，配置单独的网络地址信息，与主控模块采用网络通信，即能独立配置参数，也能存储电流和弧光信号波形。附图说明图1是本专利技术的电路框图；图2是本专利技术电流检测模块的电路框图；图3是本专利技术弧光检测模块的电路框图；图4是本专利技术弧光扩展模块的电路框图；图5是本专利技术主控模块的电路框图；图6是本专利技术信号开入模块的电路框图；图7是本专利技术继电器输出电路的电路框图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明：如图1所示，本实施例的基于快速真空开关的弧光保护装置，包括主控模块1、快速真空开关2、电流检测模块3、多个弧光扩展模块4及弧光检测模块5，快速真空开关2、电流检测模块3及弧光扩展模块4均与主控模块交互连接，弧光检测模块5与弧光扩展模块4交互连接。该弧光扩展模块4通过网口分别连接主控模块1和多个弧光检测模块4实现主控模块对各个弧光检测模块的参数配置和弧光信号检测，同时方便用户对多个弧光检测模块4的配置。该电流检测模块3用于采样母线系统电流数据，并将该数据传输到主控模块1进行处理。弧光检测模块5用于检测母线不同位置的光强信号，将该光强信号转换为电压信号并进行信号处理后发送给弧光扩展模块4。弧光扩展模块4用于接收各个弧光检测模块5的信息，并将该信息发送给主控模块1进行判断。该弧光扩展模块4是主控模块1与弧光检测模块5的信息传输节点，通过弧光扩展模块4可实现多个弧光检测模块5的自由配置。主控模块1通过电流检测和不同位置的弧光检测，判断是否有弧光发生，并控制真空开关的分闸操作实现弧光的快速熄弧。该快速真空开关2为双稳态永磁式真空开关，采用脉冲触发分合闸动作，其分闸时间为4ms，合闸时间为12ms。如图2所示，电流检测模块3包括第一控制器31、电流互感器32、精密采样电阻33、第一信号放大电路34、低通滤波器35及AD采样电路36，电流互感器32的一次侧与高压母线相连，电流互感器32的二次侧经精密采样电阻33与第一信号放大电路34交互相连，第一信号放大电路34通过低通滤波器35与AD采样电路36交互连接，AD采样电路36与第一控制器31交互连接，第一控制器31通过网口与主控模块1相连。电流互感器32是一种高精度低压电流电压互感器，一次侧与系统高压电流互感器二次侧连接，二次侧并联精密采样电阻，将系统电流转换为低电压信号。电压经过信号放大电路34将微小信号放大到AD适合采样的范围内，再经过低通滤波器35滤除高频谐波和干扰信号，以提高测量精度，然后将滤波后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于快速真空开关的弧光保护装置，其特征在于：包括主控模块（1）、快速真空开关（2）、电流检测模块（3）、弧光扩展模块（4）及弧光检测模块（5），所述快速真空开关（2）、电流检测模块（3）及弧光扩展模块（4）均与主控模块（1）交互连接，所述弧光检测模块（5）与弧光扩展模块（4）交互连接；所述电流检测模块（3）用于采样母线系统电流数据，并将该数据传输到主控模块（1）进行处理；所述弧光检测模块（5）用于检测母线不同位置的光强信号，将该光强信号转换为电压信号并进行信号处理后发送给弧光扩展模块（4）；所述弧光扩展模块（4）用于接收各个弧光检测模块（5）的信息，并将该信息发送给主控模块（1）进行判断。

【技术特征摘要】
1.一种基于快速真空开关的弧光保护装置，其特征在于：包括主控模块（1）、快速真空开关（2）、电流检测模块（3）、弧光扩展模块（4）及弧光检测模块（5），所述快速真空开关（2）、电流检测模块（3）及弧光扩展模块（4）均与主控模块（1）交互连接，所述弧光检测模块（5）与弧光扩展模块（4）交互连接；所述电流检测模块（3）用于采样母线系统电流数据，并将该数据传输到主控模块（1）进行处理；所述弧光检测模块（5）用于检测母线不同位置的光强信号，将该光强信号转换为电压信号并进行信号处理后发送给弧光扩展模块（4）；所述弧光扩展模块（4）用于接收各个弧光检测模块（5）的信息，并将该信息发送给主控模块（1）进行判断。2.根据权利要求1所述的基于快速真空开关的弧光保护装置，其特征在于：所述电流检测模块（3）包括第一控制器（31）、电流互感器（32）、精密采样电阻（33）、第一信号放大电路（34）、低通滤波器（35）及AD采样电路（36），所述电流互感器（32）的一次侧与高压母线相连，电流互感器（32）的二次侧经精密采样电阻（33）与第一信号放大电路（34）交互相连，所述第一信号放大电路（34）通过低通滤波器（35）与AD采样电路（36）交互连接，所述AD采样电路（36）与第一控制器（31）交互连接，所述第一控制器（31）通过网口与主控模块（1）相连。3.根据权利要求1所述的基于快速真空开关的弧光保护装置，其特征在于：所述弧光检测模块（5）包括第二控制器（51）、弧光传感器（52）、弧光调理电路（53）、数字电位器（54）及第一光耦隔离电路（55），所述第二控制器（51）通过网口与主控模块（1）相连，所述弧光传感器（52）经弧光调理电路（53）与数字电位器（54）交互连接，所述数字电位器（54）与第一光耦隔离电路（55）交互连接，第一光耦隔离电路（55）与第二控制器（51）交互连接。4.根据权利要求1所述的基于快速真空开关的弧光保护装置，其特征在于：所述弧光扩展模块（4）包括FPGA芯片（41）及与FPGA芯片（41）相连的多路网口，所述FPGA芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：王川，张国勇，倪虎生，
申请(专利权)人：安徽徽电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34