本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于配電柜等電力設(shè)施中的保護(hù)裝置，特別是一種低中壓弧光快速消除裝置。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代智能電網(wǎng)輸電線路中，尤其是在低中壓配電柜中，由于整個(gè)配電系統(tǒng)較為復(fù)雜且維護(hù)難度大，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)營(yíng)后，由于線路老化、絕緣性下降，以及部分配電柜由于安裝在野外，維護(hù)難度較大，線路易被老鼠等啃噬，使系統(tǒng)容易產(chǎn)生電弧光。

弧光保護(hù)系統(tǒng)是電網(wǎng)輸電安全與保護(hù)的重要組成部分，隨著電網(wǎng)容量的不斷提升和用電需求的不斷增加，發(fā)生弧光事故的頻率也越發(fā)頻繁，造成的損失也越來(lái)越大，這就對(duì)弧光故障防護(hù)提出了更高的要求?？焖傧⊙b置一般通過(guò)檢測(cè)保護(hù)區(qū)域的弧光信號(hào)以及輸入母線的電流信號(hào)判斷保護(hù)區(qū)域是否有弧光，并將其檢測(cè)的弧光信號(hào)和或電流信號(hào)傳輸給決策系統(tǒng)，進(jìn)行識(shí)別判斷，并最終輸出滅弧指令。

在我國(guó)現(xiàn)行的弧光保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)中，當(dāng)發(fā)生弧光故障時(shí)，主要依賴(lài)斷路器“斷路分閘”來(lái)消除弧光，而目前通用的斷路器，從接收到分閘斷路信號(hào)到完成分閘滅弧，通常會(huì)需要50ms以上的時(shí)間，此時(shí)弧光故障已擴(kuò)大，會(huì)破壞開(kāi)關(guān)設(shè)備，并且對(duì)配電站維護(hù)人員的人身安全產(chǎn)生巨大威脅，由于弧光產(chǎn)生的危害是呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，只有當(dāng)消除弧光的時(shí)間小于10ms時(shí)，才能對(duì)輸電線路及配電設(shè)備進(jìn)行有效保護(hù)。

部分消弧裝置的決策系統(tǒng)都是通過(guò)單片機(jī)等中央處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，其優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行效率快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但其缺點(diǎn)也很明顯。作為弧光故障防護(hù)設(shè)備，消弧裝置長(zhǎng)期工作的區(qū)域內(nèi)有大量的高壓、大功率的電力設(shè)施設(shè)備，這些設(shè)備會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)和電場(chǎng)，例如，斷路器、大型繼電器分合過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)壓、大功率整流電路的移相控制產(chǎn)生的諧波、高壓交流電輸電線路產(chǎn)生的劇變強(qiáng)電磁場(chǎng)、這些電磁干擾會(huì)通過(guò)輻射、傳輸和電磁耦合等方式對(duì)防護(hù)設(shè)備內(nèi)微處理器的正常工作造成影響，尤其當(dāng)弧光故障發(fā)生時(shí)，干擾強(qiáng)度會(huì)急劇增大，對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行將是極大的考驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種低中壓快速消弧裝置，克服了現(xiàn)有技術(shù)中以單片機(jī)系統(tǒng)為核心的決策模塊易受干擾等缺陷，利用簡(jiǎn)單的邏輯電路可靠的決策命令指示。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：

一種低中壓弧光快速消除裝置，包括電弧光傳感器、電流互感器、決策單元和接地開(kāi)關(guān)，電弧光傳感器和電流互感器分別將其探測(cè)到的弧光信號(hào)和電流信號(hào)傳輸給決策單元，決策單元根據(jù)輸入的弧光信號(hào)和或電流信號(hào)與故障閾值進(jìn)行比較后，確定是否向啟動(dòng)接地開(kāi)關(guān)短路，所述決策單元包含信號(hào)處理與決策電路和動(dòng)作驅(qū)動(dòng)電路，信號(hào)處理與決策電路根據(jù)輸入的電弧光信號(hào)和或電流信號(hào)是否超過(guò)設(shè)定閾值，轉(zhuǎn)化為高電平或低電平傳輸給動(dòng)作驅(qū)動(dòng)電路，動(dòng)作驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)輸入的高電平或低電平?jīng)Q定是否啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述決策單元的電路由邏輯器件組成，不含CPU處理器。

按上述方案，所述信號(hào)處理和決策電路包括弧光信號(hào)處理模塊和電流信號(hào)處理模塊，所述弧光信號(hào)處理模塊和電流信號(hào)處理模塊分別根據(jù)輸入的弧光信號(hào)和電流信號(hào)是否超過(guò)設(shè)定閾值，輸出高電平或低電平，弧光信號(hào)處理模塊的輸出端與二極管D1的正極連接，電流信號(hào)處理模塊的輸出端與二極管D2的負(fù)極鏈接后再通過(guò)開(kāi)關(guān)SW1和電阻R1與二極管D1的負(fù)極鏈接，二極管D1的負(fù)極同時(shí)與電阻R2的一端連接，電阻R2的另一端輸出并與電阻R3串聯(lián)后接地，電阻R3兩端并聯(lián)電容C1。

按上述方案，所述驅(qū)動(dòng)電路包括N溝道的MOS管Q1，輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)MOS管Q1的柵極流入，MOS管Q1的漏極通過(guò)電容C2與驅(qū)動(dòng)模塊連接，MOS管Q1的源極接地，電容C2兩端分別和電阻R4和R5的一端連接，電阻R4和R5的另一端鏈接電源。

按上述方案，還包括擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，用于接收不同位置的電流信號(hào)和電弧光信號(hào)，并將這些電弧光信號(hào)和電流信號(hào)分別傳輸給弧光信號(hào)處理模塊和電流信號(hào)處理模塊。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作快速、可靠，可通過(guò)弧光和電流兩個(gè)方面來(lái)判斷弧光故障的產(chǎn)生，消弧動(dòng)作迅速。決策單元是本裝置的核心，通過(guò)實(shí)時(shí)采集的信號(hào)來(lái)判斷電弧光故障，接地開(kāi)關(guān)是滅弧的執(zhí)行裝置，一旦接收到?jīng)Q策單元的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，能迅速完成接地，消除弧光故障；決策單元接口最多能接入9路弧光決策信號(hào)，基本滿足現(xiàn)有低中壓開(kāi)關(guān)柜母線接頭的要求，同時(shí)具備45路的擴(kuò)展能力，能夠有效的拓展保護(hù)區(qū)域面積，或者在相同面積內(nèi)進(jìn)行更細(xì)致、全面的決策。

整套裝置獨(dú)立運(yùn)行，除了需要從輸電線上引出三相交流電外，無(wú)需對(duì)現(xiàn)有的電力設(shè)備進(jìn)行任何改造，選用的弧光傳感器和電流傳感器工作性能穩(wěn)定，主要由邏輯器件組成的決策單元電路設(shè)計(jì)巧妙，抗電磁干擾能力強(qiáng)，所采用的接地開(kāi)關(guān)能在短路接地后耐受較長(zhǎng)時(shí)間的大電流，既能有效的消除弧光，又確保在工作時(shí)不會(huì)因過(guò)大電流而損壞。

附圖說(shuō)明

圖1本實(shí)用新型一種低中壓弧光快速消除裝置的原理框圖；

圖2本實(shí)用新型中決策單元電路圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限制本實(shí)用新型。

圖1至2具體公開(kāi)了低中壓弧光快速消除裝置具體實(shí)施例。

包括電弧光傳感器21、電流互感器22、決策單元1和接地開(kāi)關(guān)，其中電弧光傳感器21和電流互感器22的主要功能是提供裝置所保護(hù)區(qū)域?qū)崟r(shí)的弧光信號(hào)和線路上的電流信號(hào)，供決策單元1進(jìn)行分析、處理和故障判決，當(dāng)確認(rèn)發(fā)生弧光故障時(shí)，決策單元3向接地開(kāi)關(guān)發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，接地開(kāi)關(guān)執(zhí)行閉合短路動(dòng)作，將輸電線路上引出的三相交流電接地，在最短時(shí)間內(nèi)消除電弧光；在發(fā)出短路動(dòng)作信號(hào)的同時(shí)，決策單元1還向配電柜內(nèi)的斷路器發(fā)出跳閘指令，在接地開(kāi)關(guān)執(zhí)行短路接地動(dòng)作后幾十毫秒，斷路器跳閘，防止輸電線路長(zhǎng)時(shí)間處于短路狀態(tài)。

所述決策單元接口最多能接入9路弧光信號(hào)，基本滿足現(xiàn)有低中壓開(kāi)關(guān)柜母線接頭的要求，同時(shí)具備45路的擴(kuò)展能力，能夠有效的拓展保護(hù)區(qū)域面積，或者在相同面積內(nèi)進(jìn)行更細(xì)致、全面的決策。

所述信號(hào)處理和決策電路包括弧光信號(hào)處理模塊和電流信號(hào)處理模塊，所述弧光信號(hào)處理模塊U1和電流信號(hào)處理模塊U2分別根據(jù)輸入的弧光信號(hào)和電流信號(hào)是否超過(guò)設(shè)定閾值，輸出高電平或低電平，弧光信號(hào)處理模塊U1的輸出端與二極管D1的正極連接，電流信號(hào)處理模塊U2的輸出端與二極管D2的負(fù)極鏈接后再通過(guò)開(kāi)關(guān)SW1和電阻R1與二極管D1的負(fù)極鏈接，二極管D1的負(fù)極同時(shí)與電阻R2的一端連接，電阻R2的另一端輸出并與電阻R3串聯(lián)后接地，電阻R3兩端并聯(lián)電容C1。

所述驅(qū)動(dòng)電路包括N溝道的MOS管Q1，輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)MOS管Q1的柵極流入，MOS管Q1的漏極通過(guò)電容C2與驅(qū)動(dòng)模塊U3連接，MOS管Q1的源極接地，電容C2兩端分別和電阻R4和R5的一端連接，電阻R4和R5的另一端鏈接電源。

所述決策單元電路主要由邏輯器件組成，其內(nèi)部主要電路如圖2所述，包括信號(hào)處理與決策電路和動(dòng)作驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)9路電弧傳感器的弧光信號(hào)和電流互感器的A、B、C三相電流信號(hào)連接到?jīng)Q策單元的信號(hào)處理與決策電路，弧光信號(hào)處理模塊U1和電流信號(hào)處理模塊U2、分別對(duì)兩種信號(hào)進(jìn)行處理，當(dāng)確認(rèn)至少有一路弧光信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到故障門(mén)限，U1的弧光故障報(bào)警端口會(huì)輸出高電平信號(hào)，表示發(fā)生了弧光故障，當(dāng)至少有一個(gè)相位的電流信號(hào)達(dá)到故障門(mén)限，U2的電路故障報(bào)警端口會(huì)輸出高電平信號(hào)；工作模式開(kāi)關(guān)SW1的狀態(tài)來(lái)確定故障工作模式，當(dāng)SW1斷開(kāi)時(shí)，處于“僅弧光”模式，當(dāng)SW1閉合時(shí)，處于“弧光+電流”模式，兩路報(bào) 警信號(hào)通過(guò)SW1和限流電阻R1(6.8K)，以及二極管D1(1N4148)和二極管D2(1N4148)合并成一路動(dòng)作使能信號(hào)，經(jīng)過(guò)電阻R2(22K)和R3(47K)的限流分壓以及電容C1(10nF)的濾波后，連接到N溝道MOS管Q1(BS107A)的柵極；當(dāng)前端傳感器采集到故障信號(hào)時(shí)，使能信號(hào)由低電平變?yōu)楦唠娖?，則MOS管Q1的柵極電壓大于其導(dǎo)通閥值電壓，MOS管Q1導(dǎo)通，此時(shí)驅(qū)動(dòng)模塊U3的觸發(fā)端(低電平有效)等同接地，成功觸發(fā)，其驅(qū)動(dòng)輸出端口OUTPUT會(huì)同時(shí)輸出三路脈沖式動(dòng)作驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)后端的接地開(kāi)關(guān)執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，電阻R4(10K)、電阻R5(10K)和電容C2(100nF)共同構(gòu)成的充放電路，其作用是MOS管Q1在高電平使能信號(hào)作用下導(dǎo)通后，輸入到驅(qū)動(dòng)模塊U3觸發(fā)端口的低電平信號(hào)，隨著充放電路充電逐漸恢復(fù)成高電平，避免驅(qū)動(dòng)模塊U3在持續(xù)的低電平觸發(fā)信號(hào)作用下輸出連續(xù)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，造成后端驅(qū)動(dòng)回路發(fā)生短路故障；該決策單元在出現(xiàn)故障時(shí)判斷迅速且可靠，能快速準(zhǔn)確的輸出動(dòng)作驅(qū)動(dòng)信號(hào)，整個(gè)電路上不含CPU處理器，信號(hào)處理和驅(qū)動(dòng)部分采用模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗電磁干擾能力強(qiáng)，能有效避免“誤動(dòng)”和“拒動(dòng)”；

由技術(shù)常識(shí)可知，本實(shí)用新型可以通過(guò)其它的不脫離其精神實(shí)質(zhì)或必要特征的實(shí)施方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，上述公開(kāi)的實(shí)施方案，就各方面而言，都只是舉例說(shuō)明，并不是僅有的。所有在本實(shí)用新型范圍內(nèi)或在等同于本實(shí)用新型的范圍內(nèi)的改變均被本實(shí)用新型包含。