一种基于综合保护的电弧光保护系统的制作方法

本实用新型涉及电弧光检测技术领域，特别是涉及一种基于综合保护的电弧光保护系统。

背景技术：

弧光是一种持续的耀眼亮光,有时具有辉光弧线的外貌,在电路断开时形成；即电弧发出的光，光度很强，带蓝紫色。近年来，随着国内电力工业的高速发展，中低压开关柜的应用数量越来越多，其中开关柜内部电弧光短路是一种频发性、灾难性故障，对电力设备的安全运行存在严重的威胁。开关柜内部的电弧短路故障往往由于没有及时修复，进而发展成中低压母线故障，最终导致供电系统失去稳定、出现大面积停电、以及开关设备严重损毁等灾难性后果，更有甚至出现人身伤亡事故。因此，分析和研究开关柜弧光短路故障引发的母线故障的原因和影响因素，进而制定出相应的保护措施，具有重要的意义。

目前，国内35kV 及以下电压等级的母线一般都未装设有母线保护系统。然而，中低压母线上的出线多、操作频繁，三相导体线间距离与大地的距离较近，很容易受到小动物的破坏；同时，中低压设备的质量也远不如高压设备，运行条件也比较恶劣，不仅机械磨损严重，而且其绝缘层更易老化，再者，人为操作也会产生错误，因此，中低压母线出现故障的几率比高压、超高压母线高很多。

在上述母线及配套设备工作过程中，很容易出现电弧光问题，电弧光的出现极大地影响着整个系统运行的稳定性和安全性，因此，需要对其进行实时检测，并在检测到弧光时对相应开关设备进行断电，但是，目前的开关柜的母线应用系统中，弧光保护装置的性能和准确率均难以达到实际情况的需求，需要进一步改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于综合保护的电弧光保护系统，性能稳定、检测准确率高、能够及时切断开关设备和母线的电连接。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于综合保护的电弧光保护系统，与后端监控中心通信连接，所述电弧光保护系统包括：电弧光传感器，用于检测开关柜中的电弧光，并在检测到电弧光时发出电弧光信号；隔离放大电路，接收电弧光传感器发出的电弧光信号，并对所述电弧光信号进行放大；控制器，接收放大后的电弧光信号，并根据所述电弧光信号发出报警信号；断路器，接收控制器发出的报警信号，并根据所述报警信号断开开关柜种的开关设备和母线之间的电连接；无线通信装置，用于将控制器发出的报警信号传输至后端监控中心。

优选的，所述电弧光保护系统还包括报警器，用于接收控制器发出的报警信号，并根据所述报警信号进行报警。

优选的，所述电弧光保护系统还包括温度传感器，用于检测开关柜内的温度，并将温度检测结果发送到控制器，在温度检测结果高于阈值时控制器发出报警信号。

优选的，所述电弧光保护系统还包括断路器失灵保护单元，用于将检测到的断路器发出的拒动信号发送给控制器，控制器根据所述拒动信号发出跳闸信号给位于断路器上一级的上游断路器，所述上游断路器将母线上的所有开关设备与电源之间的电连接切断。

所述电弧光传感器包括光纤探头、分光片、滤波片、光电管、光电转换电路，分光片和滤波片安装在光纤探头上，光纤探头与光电管连接，光电管与光电转换电路连接，光电转换电路连接电压输出端，电压输出端通过屏蔽双绞线与隔离放大电路的输入端连接。

所述光电转换电路包括顺次电连接的整形滤波电路、信号放大电路和电流电压转换电路，整形滤波电路的输入端与光电管的输出端电连接，电流电压转换电路的输出端与电压输出端电连接。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型中设有无线通信装置，能够将报警信号通过无线网络传输到后端监控中心，从而实现远程监控；

（2）本实用新型中设置有断路器，在检测到弧光时能够自动断路，保护开关柜内的设备；

（3）本实用新型中设置有温度传感器，温度传感器检测开关柜内的环境温度，并将检测结果传输到控制器，在检测到的温度超过阈值时，控制器发出报警信号，断路器根据所述报警信号断开开关设备和母线的连接；

（4）本实用新型中设有断路器失灵保护单元，用于将检测到的断路器发出的拒动信号发送给控制器，控制器根据所述拒动信号发出跳闸信号给位于断路器上一级的上游断路器，所述上游断路器将母线上的所有开关设备与电源之间的电连接切断，进一步提高了开关柜的安全性。

附图说明

图1为本实用新型基于综合保护的电弧光保护系统的示意框图；

图2为本实用新型中电弧光传感器的示意图；

图中，1-分光片，2-滤光片，3-光纤探头，4-光电管，5-光电转换电路，6-整形滤波电路，7-信号放大电路，8-电流电压转换电路，9-电压输出端。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种基于综合保护的电弧光保护系统，与后端监控中心通信连接，所述电弧光保护系统包括电弧光传感器、隔离放大电路、控制器、断路器和无线通信装置，电弧光传感器的输出端通过屏蔽双绞线与隔离放大电路的输入端连接，隔离放大电路的输出端与控制器的输入端连接，控制器的输出端与断路器的输入端连接，控制器还通过无线通信装置与后端监控中心通信连接。

具体的，电弧光传感器用于检测开关柜中的电弧光，并在检测到电弧光时发出电弧光信号；隔离放大电路接收电弧光传感器发出的电弧光信号，并对所述电弧光信号进行放大；控制器接收放大后的电弧光信号，并根据所述电弧光信号发出报警信号；断路器接收控制器发出的报警信号，并根据所述报警信号断开开关柜种的开关设备和母线之间的电连接；无线通信装置用于将控制器发出的报警信号传输至后端监控中心。

本实施例中提供的基于综合保护的电弧光保护系统通过电弧光传感器能够实时监测开关柜内是否有电弧光，在检测到电弧光时断路器切断开关柜内开关设备和母线之间的电连接，从而实现对开关柜的保护，同时通过无线通信装置将检测到电弧光的报警信号传输到后端监控中心进行报警，提醒相关人员，便于相关人员进行维修等处理。

优选的，所述电弧光保护系统还包括报警器，用于接收控制器发出的报警信号，并根据所述报警信号进行报警。报警器设置于开关柜安装现场，在现场有工作人员时，在检测到电弧光时报警器进行报警，使得现场工作人员能够及时进行维修处理等。

优选的，所述报警器为蜂鸣器或指示灯。

优选的，所述无线通信装置为3G/4G通信装置或WiFi通信装置。

优选的，所述电弧光保护系统还包括温度传感器，用于检测开关柜内的温度，并将温度检测结果发送到控制器，在温度检测结果高于阈值时控制器发出报警信号。通过温度传感器检测开关柜的温度，能够防止因开关柜内的温度过高而引起事故。

优选的，所述电弧光保护系统还包括断路器失灵保护单元，用于将检测到的断路器发出的拒动信号发送给控制器，控制器根据所述拒动信号发出跳闸信号给位于断路器上一级的上游断路器，所述上游断路器将母线上的所有开关设备与电源之间的电连接切断。通过设置断路器失灵保护单元，为断路器提供冗余备份，防止因断路器故障而无法切断开关设备和母线之间的电连接而引起事故。

优选的，所述电弧光保护系统还包括过流检测单元，用于检测连接在位于开关柜内电源和母线之间的进线或位于母线和开关设备之间的馈线上的电流互感器的输出电流，并将检测到的输出电流发送到控制器，当输出电流大于设定电流时，控制器发出报警信号，断路器断开相关的电连接。

如图2所示，所述电弧光传感器包括光纤探头3、分光片1、滤波片2、光电管4、光电转换电路5，分光片1和滤波片2安装在光纤探头3上，光纤探头3与光电管4连接，光电管4与光电转换电路5连接，光电转换电路5连接电压输出端9，电压输出端9通过屏蔽双绞线与隔离放大电路的输入端连接。

所述光电转换电路5包括顺次电连接的整形滤波电路6、信号放大电路7和电流电压转换电路8，整形滤波电路6的输入端与光电管4的输出端电连接，电流电压转换电路8的输出端与电压输出端9电连接。

所述电流电压转换电路8包括第一电阻、第二电阻、第一电容、电阻分压器、第二运算放大器、第三运算放大器、MOS晶体管和电阻分压器。第三运算放大器的同相输入端连接电阻分压器，第三运算放大器的反相输入端与第一电阻的一端连接，第三运算放大器的输出端与MOS晶体管的栅极连接；电阻分压器包括相互串联的第三电阻和第四电阻，第三电阻的另一端接工作电源，第四电阻的另一端接地，第三电阻和第四电阻的公共端接第三运算放大器的同相输入端；MOS晶体管的漏极接地，MOS晶体管的源极经过第一电容接地，信号放大电路7的输出端分别接第三运算放大器和第一电阻的公共点、MOS晶体管和第一电容的公共点；第二电阻的一端接信号放大电路的输出端，第二电阻的另一端接第二运算放大器的同相输入端，第二运算放大器的反相输入端接第二运算放大器的输出端，第二运算放大器的输出端接电压输出端9。电流电压转换电路中第三运算放大器、MOS晶体管和电阻分压器构成过流保护模块，能够实现精确的过流保护，且反应迅速。

光纤探头3接收外界弧光，通过分光片1和滤光片2的作用将弧光照射到光电管4上，光电管4将光信号转换为电流信号，电流信号依次通过整形滤波电路6、信号放大电路7和电流电压转换电路8处理后输出电压信号，该电压信号通过屏蔽双绞线输入隔离放大电路。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。