混合电弧闪光减轻系统技术方案

本发明专利技术提供了一种系统，该系统包括检测电弧闪光事件的电弧闪光传感器以及与该传感器通信的电弧闪光减轻设备。该减轻设备包括具有路径输入和路径输出的最小电阻路径。该电弧闪光传感器位于该输出的下游。该减轻设备包括位于该输入与该输出之间的机电式开关，以及致动器。该减轻设备还包括旁路电源开关设备，该旁路电源开关设备包括固态电路中断器并且响应于该开关的开路状态而在该输入与该输出之间传导电流。提供系统控制器以响应于检测到该电弧闪光事件而生成触发项，以激活该致动器来生成该开关的该开路状态，从而使得该电源开关设备中断与故障事件相关联的故障电流。备中断与故障事件相关联的故障电流。备中断与故障事件相关联的故障电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合电弧闪光减轻系统

技术介绍

[0001]本文档描述了涉及电力保护系统和方法的系统和方法，并且更具体地涉及用于保护维护人员和电力装备的混合电弧闪光减轻系统。
[0002]电弧闪光事件可导致诸如开关柜和配电板的配电系统显著损坏以及人员受伤。断路器和熔断器可用于开关柜中以在存在短路故障时提供保护。然而，电流保护系统对于中断与短路故障相关联的传播危险电流和消除电弧闪光事件而言具有较长响应时间，尤其是当故障是由低电平过电流引起时。
[0003]存在一些在上游形成螺栓连接短路的现有技术系统，该螺栓连接短路快速地将故障电流从电弧闪光传输到短路路径。然而，此类系统可能对电气系统及其部件造成大量热应力和机械应力(由于高故障电流)。
[0004]其他保护系统可在电流传感器和光传感器检测到电弧闪光事件时提供电弧闪光消除响应(诸如在2毫秒(ms)内)，其中检测需要2ms。然而，来自电弧闪光事件下游的电流的换向通常受到保护系统与电弧闪光事件位置之间的距离(即阻抗)的限制。

技术实现思路

[0005]系统的一些实施方案可包括被配置为检测电弧闪光事件的电弧闪光传感器以及与电弧闪光传感器通信的电弧闪光减轻设备。电弧闪光减轻设备可包括具有路径输入和路径输出的最小电阻路径。电弧闪光传感器位于路径输出的下游。电弧闪光减轻设备可包括致动器和位于路径输入与路径输出之间的机电式开关。电弧闪光减轻设备可包括旁路电源开关设备，该旁路电源开关设备包括固态电路中断器并且被配置为响应于开关的开路状态而在路径输入与路径输出之间传导电流。提供系统控制器以响应于电弧闪光传感器检测到电弧闪光事件而生成触发信号，以激活致动器来生成机电式开关的开路状态，从而使得旁路电源开关设备中断与故障事件相关联的故障电流。
[0006]在各种实施方案中，电弧闪光传感器可包括多个传感器，这些传感器包括位于路径输出下游的至少一个光学传感器和至少一个电流传感器以检测电弧闪光事件。该系统还可包括多个支路电路。每个支路电路由至少一个光学传感器和至少一个电流传感器监测。
[0007]在各种实施方案中，电弧闪光减轻设备还可包括耦接在路径输出的上游以检测高电流故障事件的电流传感器。系统控制器还被配置为响应于电弧闪光减轻设备的电流传感器检测到高电流故障事件而生成对应触发信号，以激活致动器来生成机电式开关的开路状态，从而使得旁路电源开关设备中断与高电流故障事件相关联的故障电流。
[0008]在一些实施方案中，系统控制器被配置为针对正常操作模式、电弧闪光减少模式或两者来控制旁路电源开关设备。在正常操作模式中，系统控制器将机电式开关设置在闭路状态下。在电弧闪光减少操作模式中，机电式开关被设置为开路状态并且旁路电源开关设备处于“开启”状态。
[0009]在各种实施方案中，旁路电源开关设备可包括：第一晶体管，该第一晶体管包括发射极；第二晶体管，该第二晶体管包括连接到第一晶体管的发射极的发射极；以及第一压敏
电阻器，该第一压敏电阻器具有连接到第一晶体管的集电极的第一侧和连接到第二晶体管的集电极的第二侧。第一晶体管的集电极可连接到路径输入。第一晶体管和第二晶体管形成晶体管对。
[0010]在各种实施方案中，旁路电源开关设备还可包括：第三晶体管，该第三晶体管包括发射极；第四晶体管，该第四晶体管包括连接到第三晶体管的发射极的发射极；以及第二压敏电阻器，该第二压敏电阻器具有连接到第三晶体管的集电极的第一侧和连接到第四晶体管的集电极的第二侧。第三晶体管的集电极连接到第二晶体管的集电极，并且第四晶体管的集电极连接到开关的输出端子与路径输出之间的最小电阻路径。第三晶体管和第四晶体管形成第二晶体管对。
[0011]在各种实施方案中，系统可包括用于容纳开关、最小电阻路径、双向旁路电源开关设备和系统控制器的外壳。外壳可具有模制壳体断路器或空气断路器的形状因数。
[0012]在各种实施方案中，电弧闪光减轻设备还可包括具有机电式开关的机电式开关设备。机电式开关设备包括真空中断器。致动器包括连接到真空中断器的汤普森线圈或压电致动器。
[0013]在各种实施方案中，旁路电源开关设备可包括冷却设备。
[0014]在各种实施方案中，系统还包括在电弧闪光减轻设备下游的多个支路电路。支路电路中的每一者包括相关联的断路器。断路器中的每一者被配置为在检测到额定故障电流时断开。断路器中的每一者被配置为在响应于检测到额定故障电流而断开之后，向系统控制器发送再闭合信号。系统控制器被进一步配置为在从断路器接收到再闭合信号时：a)确定是否在发送再闭合信号的断路器的下游发生电弧闪光事件；以及b)在确认在发送再闭合信号的断路器的下游发生电弧闪光事件时，触发致使机电式开关再闭合的致动器。
[0015]方法的一些实施方案可包括通过电弧闪光减轻设备保护在电弧闪光减轻设备下游或上游的至少一个电路。电弧闪光减轻设备包括致动器、位于路径输入与路径输出之间的最小电阻路径中的机电式开关以及包括耦接到最小电阻路径的固态电路中断器的旁路电源开关设备。该方法包括通过电弧闪光传感器检测路径输出下游的电弧闪光事件。电弧闪光传感器与电弧闪光减轻设备通信。该方法包括：响应于电弧闪光传感器检测到电弧闪光事件，由电弧闪光减轻设备触发致动器以断开最小电阻路径中的机电式开关；以及通过电弧闪光减轻设备的旁路电源开关设备中断表示所检测到的电弧闪光事件的故障电流。
[0016]在各种实施方案中，系统可包括多个支路电路，其中支路电路中的每一者包括相关联的断路器以及位于多个支路电路上游的电弧闪光减轻设备。电弧闪光减轻设备可包括具有路径输入和路径输出的最小电阻路径以及位于路径输入与路径输出之间的机电式开关。电弧闪光减轻设备可包括：旁路电源开关设备，该旁路电源开关设备包括固态电路中断器并且被配置为响应于机电式开关的开路状态而在路径输入与路径输出之间传导电流；以及电流传感器，该电流传感器被配置为测量路径输出处的电流量以检测与在系统中的某个位置处流动的故障电流相关联的高电流故障事件。电弧闪光减轻设备可包括系统控制器，该系统控制器被配置为响应于由电流传感器检测到高电流故障事件而生成触发信号以使固态电路中断器中断与高电流故障事件相关联的故障电流，其中高电流故障事件的水平是支路电路的断路器中的一者或多者的额定电流的至少数倍。
[0017]在各种实施方案中，系统可包括与系统控制器通信的电弧闪光感测系统。电弧闪
光感测系统可包括多个电弧闪光传感器，该多个电弧闪光传感器包括位于路径输出下游的至少一个光学传感器和至少一个电流传感器以检测电弧闪光事件，其中多个支路电路中的每一者由至少一个光学传感器和至少一个电流传感器监测。
[0018]在各种实施方案中，系统控制器还被配置为响应于由电弧闪光感测系统的任一个电弧闪光传感器检测到电弧闪光事件而生成对应触发信号，以激活致动器来生成机电式开关的开路状态，从而使得旁路电源开关设备中断与电弧闪光事件相关联的故障电流。
[0019]在各种实施方案中，断路器中的每一者被配置为在检测到其额定故障电流时断开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，包括：电弧闪光传感器，所述电弧闪光传感器被配置为检测电弧闪光事件；和电弧闪光减轻设备，所述电弧闪光减轻设备与所述电弧闪光传感器通信并且包括：具有路径输入和路径输出的最小电阻路径，其中所述电弧闪光传感器位于所述路径输出的下游；致动器；机电式开关，所述机电式开关位于所述路径输入与所述路径输出之间；旁路电源开关设备，所述旁路电源开关设备包括固态电路中断器并且被配置为响应于所述开关的开路状态而在所述路径输入与所述路径输出之间传导电流；和系统控制器，所述系统控制器被配置为响应于所述电弧闪光传感器检测到所述电弧闪光事件而生成触发信号，以激活所述致动器来生成所述机电式开关的所述开路状态，从而使得所述旁路电源开关设备中断与故障事件相关联的故障电流。2.根据权利要求1所述的系统，其中：所述电弧闪光传感器包括：多个传感器，所述多个传感器包括位于所述路径输出下游的至少一个光学传感器和至少一个电流传感器以检测所述电弧闪光事件；并且所述系统还包括多个支路电路，每个支路电路由所述至少一个光学传感器和所述至少一个电流传感器监测。3.根据权利要求2所述的系统，其中：所述电弧闪光减轻设备还包括耦接在所述路径输出的上游以检测高电流故障事件的电流传感器；并且所述系统控制器还被配置为响应于所述电弧闪光减轻设备的所述电流传感器检测到所述高电流故障事件而生成对应触发信号，以激活所述致动器来生成所述机电式开关的所述开路状态，从而使得所述旁路电源开关设备中断与所述高电流故障事件相关联的故障电流。4.根据权利要求1所述的系统，其中：所述系统控制器被配置为针对正常操作模式、电弧闪光减少模式或两者来控制所述旁路电源开关设备；在所述正常操作模式中，所述系统控制器将所述机电式开关设置在闭路状态下；并且在所述电弧闪光减少操作模式中，所述机电式开关被设置为开路状态并且所述旁路电源开关设备处于“开启”状态。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述旁路电源开关设备的所述固态电路中断器包括：第一晶体管，所述第一晶体管包括发射极；第二晶体管，所述第二晶体管包括连接到所述第一晶体管的所述发射极的发射极，所述第一晶体管和所述第二晶体管形成晶体管对；和第一压敏电阻器，所述第一压敏电阻器具有连接到所述第一晶体管的集电极的第一侧和连接到所述第二晶体管的集电极的第二侧，其中所述第一晶体管的所述集电极连接到所述路径输入。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述固态电路中断器还包括：第三晶体管，所述第三晶体管包括发射极；第四晶体管，所述第四晶体管包括连接到所述第三晶体管的所述发射极的发射极，所述第三晶体管和所述第四晶体管形成第二晶体管对；和第二压敏电阻器，所述第二压敏电阻器具有连接到所述第三晶体管的集电极的第一侧和连接到所述第四晶体管的集电极的第二侧，其中：所述第三晶体管的所述集电极连接到所述第二晶体管的所述集电极，并且所述第四晶体管的所述集电极连接到所述开关的输出端子与所述路径输出之间的所述最小电阻路径。7.根据权利要求1所述的系统，还包括：外壳，所述外壳用于容纳所述机电式开关、所述最小电阻路径、所述旁路电源开关设备和所述系统控制器，其中所述外壳包括模制壳体断路器或空气断路器。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述电弧闪光减轻设备还包括机电式开关设备，所述机电式开关设备包括所述机电式开关，其中：所述机电式开关设备包括真空中断器；并且所述致动器包括连接到所述真空中断器的汤普森线圈或压电致动器。9.根据权利要求8所述的系统，其中所述旁路电源开关设备还包括冷却设备。10.根据权利要求1所述的系统，其中：所述系统还包括位于所述电弧闪光减轻设备下游的多个支路电路；所述支路电路中的每一者包括相关联的断路器；所述断路器中的每一者被配置为在检测到额定故障电流时断开；所述断路器中的每一者被配置为在响应于检测到所述额定故障电流而断开之后，向所述系统控制器发送再闭合信号；并且所述系统控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：周信，B，
申请(专利权)人：伊顿智能动力有限公司，
类型：发明
国别省市：