专利名称：分布式多点开关柜内部故障电弧在线监测与保护系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种分布式多点开关柜内部故障电弧在线监测与保护系统，适用于电路故障监测和保护领域。
背景技术：
开关柜内部弧光短路故障是配电系统中ー种非常严重的故障，往往会造成灾难性的后果，其内部电弧燃烧释放的巨大能量所产生的各种故障电弧效应，严重烧毁昂贵的开关设备，短路电流冲击可损坏主变压器，造成长时间停电。更严重的是，它还会造成附近エ作人员的人身伤亡事故。目前，在实际运行中的中低压开关柜及母线故障保护方案主要有三种变压器后备过流保护方案、馈线过流保护闭锁变压器过流保护方案和采用环流原理的高阻抗母线保护方案。以上三种方案由于动作时间都超过开关柜内部耐受的最大燃弧时间(I 00ms)，均不能满足快速切除故障或保护覆盖范围的要求。弧光是检测弧光短路最快速有效的方法，但目前为止没有根据电弧光进行短路监测的装置和系统。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供分布式多点开关柜内部故障电弧在线监测与保护系统，采用检测电弧故障时发出的弧光为判据，与已安装的继电保护设备配合使用，达到进行短路监测的目的并保护配电系统。为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的
分布式多点开关柜内部故障电弧在线监测与保护系统，其包括ー个电弧光传感器，该电弧光传感器将采集到的光信号送至电弧光信号检测单元；电弧光信号检测单元与故障分析单元连接；故障分析単元与监测多路扩展单元连接，故障分析単元将电弧故障弧光信号进行数据处理后把处理结果送至监测多路扩展単元。该系统与继电保护装置连接，继电保护装置与断路器连接。电弧光信号检测单元还与ー个计时单元连接，计时单元对电弧光信号持续的时间进行计时；计时单元与故障分析单元连接。监测多路扩展単元包括编码器和多路数据选择器；编码器接收故障分析単元传输来的信号，进行地址编码后将信号发送给多路数据选择器；多路数据选择器输出一路故障信号；所述编码器还与LED显示模块连接。该系统为基于ARM的分布式多点开关柜内部故障电弧在线监测与保护系统，主要由电弧光传感器、电弧光信号检测单元、计时单元、故障分析単元、监测多路扩展单元组成，电弧光传感器将采集到的光信号送至电弧光信号检测单元，经电弧光信号检测单元的处理送至故障分析単元，计时单元将对电弧光信号持续的时间进行计时，故障分析単元将电弧故障弧光信号进行数据处理判断发出脱扣信号，将信号输送至现有的继电保护装置，继电保护装置一旦检测到电弧弧光超越限制，与内部CT所测电流进行配合，发出跳闸指示使故障回路的上游断路器立即分闸。
但是中低压开关柜中线路回数众多，继电保护装置没有足够的开关量接ロ，对应的电弧光保护需要多路扩展。所以在系统中设置有一个监测多路扩展単元，监测多路扩展单元实现多路输入一路输出的故障信号。本发明的有益效果为该系统不仅结构简单，成本低廉，而且动作时间快，抗干扰能力强，不仅可単独使用也可与各种继电保护装置集成，扩展单元的使用使得ー套电弧光监测与保护系统可以保护更多的回路，适合中低压开关柜使用，从而使得开关柜在成本增加不多的情况下安全性技术水平和附加值都得到很大提高。
附图I为本发明的原理 附图2为本发明的监测多路扩展単元结构 附图3为本发明的故障定位显示电路原理图。其中，I、电弧光传感器；2、电弧光信号检测单元；3、故障分析単元；4、监测多路扩展单元；5、计时单元；6、继电保护装置；7、断路器；8，编码器；9、多路数据选择器；10、LED显示模块。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明作进ー步说明。在图I中，分布式多点开关柜内部故障电弧在线监测与保护系统，其包括ー个电弧光传感器1，该电弧光传感器I将采集到的光信号送至电弧光信号检测单元2 ;电弧光信号检测单元2与故障分析単元3连接；故障分析単元3与监测多路扩展単元4连接，故障分析单元3将电弧故障弧光信号进行数据处理后把处理结果送至监测多路扩展単元4。该系统与继电保护装置6连接，继电保护装置6与断路器7连接。电弧光信号检测单元2还与ー个计时単元5连接，计时单元5对电弧光信号持续的时间进行计时；计时单元5与故障分析单元3连接。在图2中，监测多路扩展単元4包括编码器8和多路数据选择器9 ;编码器8接收故障分析単元3传输来的信号，进行地址编码后将信号发送给多路数据选择器9 ;多路数据选择器9输出一路故障信号；所述编码器8还与LED显示模块10连接。编码器8可以采用74LS148芯片来实现。多路数据选择器9可以采用STC12C5A60S2单片机来实现。在图3中，以8路检测单元为例，将8路检测单元进行S0-S7的编号，编码器输出的故障电弧的地址用译码ニ极管显示出数字，从这个数字就可以轻松地判断故障信号来自哪个检测单元，从而了解到故障电弧发生在开关柜的哪个位置，ニ极管每位最多可以显示16个不同的数字，所以每套弧光传感器最多可以有16个检测単元，无论哪一个检测単元发生了电弧故障，从ニ极管中的数字都可以直接判断出来继而进行检修，同时某些単元的扩展会使检测单元数量再次増加，使检测范围更广，从而对开关设备的保护更充分。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式
进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
权利要求
1.分布式多点开关柜内部故障电弧在线监测与保护系统，其特征在于其包括ー个电弧光传感器，该电弧光传感器将采集到的光信号送至电弧光信号检测单元；电弧光信号检测单元与故障分析单元连接；故障分析単元与监测多路扩展单元连接，故障分析単元将电弧故障弧光信号进行数据处理后把处理结果送至监测多路扩展単元。
2.如权利要求I所述的分布式多点开关柜内部故障电弧在线监测与保护系统，其特征在干该系统与继电保护装置连接，继电保护装置与断路器连接。
3.如权利要求I所述的分布式多点开关柜内部故障电弧在线监测与保护系统，其特征在干所述电弧光信号检测单元还与ー个计时单元连接，计时单元对电弧光信号持续的时间进行计时；计时单元与故障分析单元连接。
4.如权利要求I所述的分布式多点开关柜内部故障电弧在线监测与保护系统，其特征在于所述监测多路扩展単元包括编码器和多路数据选择器；编码器接收故障分析单元传输来的信号，进行地址编码后将信号发送给多路数据选择器；多路数据选择器输出一路故障信号；所述编码器还与LED显示模块连接。
全文摘要
本发明公开了一种分布式多点开关柜内部故障电弧在线监测与保护系统，其包括一个电弧光传感器，该电弧光传感器将采集到的光信号送至电弧光信号检测单元；电弧光信号检测单元与故障分析单元连接；故障分析单元与监测多路扩展单元连接，故障分析单元将电弧故障弧光信号进行数据处理后把处理结果送至监测多路扩展单元。本发明具有经济实用，安装简便，抗干扰能力强，便于推广使用，适用于各种开关柜等特点。
文档编号H02H7/22GK102646963SQ20121010680
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月13日 优先权日2012年4月13日
发明者李建修, 李立生, 邵志敏 申请人:山东电力研究院