专利名称：电弧光保护单元在线测试方法
技术领域：
本发明涉及一种电力系统中对开关设备保护单元的测试方法，尤其是涉及一种在电力系统正常运行条件下，能对电弧光保护单元在线测试的方法。
背景技术：
当开关设备发生短路故障时，所产生的电弧快速释放能量，使开关设备内的压力和温度迅速增加，因电弧产生的能量是以I2t指数规律快速上升，故一旦电弧点燃，周围的空气就立刻电离，而产生强大的爆炸性压力和高温，如不及时切除，将会造成重大事故。目前中、低压系统中的开关设备通常采用以下三种保护方法(1)、变压器后备过流保护，其保护动作时间为1.2s～1.4s；(2)、采用馈线速断保护闭锁的变压器后备过流保护，保护动作时间为300ms～400ms；(3)、高阻抗保护，保护动作时间为35ms～60ms。由此可见，上述第一种和第二种保护方法对开关设备保护，对总切除时间小于100ms的要求来讲，动作时间太长。而采用第三种保护，其保护范围受CT安装位置的限制，设备价格昂贵。
针对上述问题，目前公开的电弧光保护方法是通过检测开关柜内部发生严重短路故障时所产生的弧光，并结合过流闭锁来实现快速可靠的保护动作，使电弧光保护系统能提供了小于20ms的跳闸输出。所以采用这种方法的总故障切除时间能小于80ms～100ms，并且短路故障对开关设备不会造成明显的损坏，是目前最快速的保护设备。但目前对电弧光保护单元进行测试方法均采用离线测试法，如通过离线调节光源强度和模拟故障电流的大小来测试电弧光保护单元的动作性能，或利用手持闪光灯等光源对电弧光保护单元进行测试，但上述二个电弧光保护测试方法过于简单，不能精确地检测保护控制单元实际的动作参数。
在电力系统中，电弧光保护单元主要负责实现电力系统母线短路保护，而电弧光保护单元的弧光传感器的精度和灵敏度都非常容易受环境污染等因素的影响，使保护装置动作的准确性和迅速性出现变化。因此保护装置的拒动和误动都会导致重大的损失。为了保证电力系统的正常运行，在不中断电力系统运行的条件下对电力保护装置进行在线测试是电力设备发展的一个非常重要的方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种电弧光保护单元在线测试方法，在不影响电力系统正常运行的条件下，通过控制模拟光强度和模拟故障电流大小，在线测试并记录给定故障电流和电弧光强度作用下，电弧光保护单元动作的技术参数，从而实现电弧光保护单元持续、可靠的运行。
本发明为达到上述目的的技术方案是一种电弧光保护单元在线测试方法，其特征在于(1)、首先在开关柜内安装弧光传感器，在弧光传感器的周围固定光强度可调的模拟光源，模拟光源安装位置能保证模拟光源发出的光能被弧光传感器接收；(2)、在电力系统正常运行的条件下通过转换开关临时解除电弧光保护单元与电力系统的电气连接，使电弧光保护单元与测试单元连接；(3)、测试单元控制施加到电弧光保护单元上的模拟故障电流和模拟光强度，测试电弧光保护单元在给定强度的光和电流作用下的动作性能；(4)、测试单元自动记录电弧光保护单元在各种条件下的测试结果，并判断电弧光保护单元运行是否正常。
本发明电弧光保护单元在线测试方法的原理当电力系统正常运行时，利用转换开关临时切断电弧光保护单元和电力系统的电气连接，并使电弧光保护单元与测试单元连接。由测试单元控制作用在弧光传感器上的光强度和施加在电弧光保护单元上的模拟故障电流的大小，模拟构造电力系统故障条件下的弧光和电流变化过程，测试在不同故障条件下电弧光保护单元的动作时间，测试单元自动判断电弧光保护单元运行是否正常，并记录所有测试数据。
采用本发明的技术方案，具有以下特点1、保护测试在线进行，不需要中断电力系统的正常运行。由于本发明将模拟光源固定在开关设备内部，不需要打开开关设备，当电弧光保护单元与电力系统的电气连接切换到测试单元上，不需要停止正常的电力运行系统，在固定安装在设备内部的可控模拟光源的配合下，通过测试单元控制施加的模拟光强度，以及施加到电弧光保护单元上的模拟故障电流，模拟构造电力系统的故障特征，从而对电弧光保护单元的动作性能进行检测。本发明的测试方法具有不干扰电力系统正常运行，测试结果准确、操作简便、安全的优点。
2、精确控制测试条件。本发明的测试方法是通过测试单元来调节光强度和模拟故障电流的大小，模拟的故障条件和测试结果都较准确，对动作时间的测试精度可控制在0.1ms内，模拟故障电流的精度小于0.5％，模拟光强度的绝对误差小于200LUX。
3、提高保护系统的安全性。由于本发明能在线进行检测，防止因开关设备长时间运行过程中环境污染、温度波动以及元件性能变化等因素的影响，能及早发现电弧光保护单元的缺陷，确保整个电弧光保护单元持久安全、可靠地运行。
4、配置灵活，适应性强。本发明模拟光源的布置方式灵活，可根据开关设备的具体结构灵活选择光源的安装位置和安装方式。因此能应用到各种安装电弧光保护系统的中低压开关设备内，也可用于已投运的各种开关柜及母线保护系统的升级改造工程中。
下面结合附图对本发明的实施例作进行的详细描述。
图1是本发明的电弧光保护系统的测试流程图。
具体实施例方式
本发明的电弧光保护单元在线测试方法如下(1)、首先在开关设备内部安装弧光传感器，弧光传感器的安装位置能接收到开关设备出现故障时所产生的电弧光，在弧光传感器的周围固定光强度可调的模拟光源，通过弧光传感器的位置，来确定模拟光源的安装位置和安装方式，模拟光源发出的光能被弧光传感器有效地接受收，模拟光源安装牢固，避免电力设备运行和正常使用过程中强烈的冲击和振动作用。此外本发明的模拟光源可选择高亮度卤素灯等发光强度较大的灯，光源的发光强度必需达到8000LUX以上。(2)、在电力系统正常运行的条件下，通过转换开关临时解除电弧光保护单元与电力系统的电气连接，使电弧光保护单元与测试单元连接，以避免构造的模拟故障条件影响电力系统的正常运行。本发明可通过两工位的转换开关来实现，该转换开关的一个工作位置是电弧光保护单元的电流输入和输出与电力运行系统连接，转换开关的另一个工作位置是电弧光保护单元的电流输入和输出与测试单元连接，当对电弧光保护单元进行测试时，将转换开关转换到与测试单元连接的工作位置上即可。(3)、在确认测试单元与电弧光保护单元连接正确后，测试单元施加故障模拟电流，同时施加模拟光源的输入电流以改变模拟光源的发光强度，构造电弧光保护单元动作需要的光和电流条件，测试单元对施加的模拟光强度和模拟故障电流大小能进行连续调节，也可对所施加的模拟光强度和模拟故障电流大小能进行离散调节，使测试单元控制施加到电弧光保护单元上的模拟故障电流和模拟光强度，来测试电弧光保护单元在给定强度的光和电流作用下的动作性能。(4)、在施加模拟故障电流和模拟故障光强度的同时，测试单元自动测量电弧光保护单元动作的时间和电弧光保护单元输出信号的状态，来判断电弧光保护单元运行是否正常。
本发明为了使模拟光源布置方式能够保证模拟光源所产生的光能到达弧光传感器的光敏感部分，光源可采用多种布置方式。可将模拟光源布置在弧光传感器光感应面的正前方向，此时光源功率较大，光源与弧光传感器的距离较远；也可将模拟光源与弧光传感器同侧安装，使模拟光源沿铅垂方向布置在弧光传感器的周边；还可将模拟光源与弧光传感器同侧安装，而模拟光源与弧光传感器成30°～60°夹角，此布置方式对弧光传感器的感光区域干涉较少，易保证模拟光源能正常到达传感器表面。本发明上述的弧光传感器还可采用光纤传感器或透镜式传感器。
本发明首次对电弧光保护单元进行测试或对模拟光源的安装位置进行调节后，如图1所示，需对安装在开关设备内模拟光源的光强度进行标定，然后在测试单元内录入电弧光保护单元的基本参数，其中包括电弧光保护单元的型号、安装位置、工作电流、工作电压以及使用单位等，录入电弧光保护单元的基本参数后，设置试验所需的光强度和电流，切断电弧光保护单元与电力运行系统间的全部电气连接，将电弧光保护单元与测试单元连接，连接完成并确认无误后启动测试，测试单元自动进行测试并记录测试结果。当需要重复测试时，可设置新的试验电流和光强度条件，继续进行新的测试。
权利要求
1.一种电弧光保护单元在线测试方法，其特征在于(1)、首先在开关柜内安装弧光传感器，在弧光传感器的周围固定光强度可调的模拟光源；(2)、在电力系统正常运行的条件下通过转换开关临时解除电弧光保护单元与电力系统的电气连接，使电弧光保护单元与测试单元连接；(3)、测试单元控制施加到电弧光保护单元上的模拟故障电流和模拟光强度，测试电弧光保护单元在给定强度的光和电流作用下的动作性能；(4)、测试单元自动记录电弧光保护单元在给定强度的光和电流条件下的测试结果，并判断电弧光保护单元运行是否正常。
2.根据权利要求1所述的电弧光保护单元在线测试方法，其特征在于所述的模拟光源布置在弧光传感器光感对应的正前方向。
3.根据权利要求1所述的电弧光保护单元在线测试方法，其特征在于所述的模拟光源与弧光传感器同侧安装，且模拟光源沿铅垂方向布置在弧光传感器的周边。
4.根据权利要求1所述的电弧光保护单元在线测试方法，其特征在于所述的模拟光源与弧光传感器同侧安装，且模拟光源与弧光传感器成30°～60°的夹角。
5.根据权利要求1所述的电弧光保护单元在线测试方法，其特征在于所述测试单元施加的模拟光强度和模拟故障电流能连续调节。
6.根据权利要求1所述的电弧光保护单元在线测试方法，其特征在于所述测试单元施加的模拟光强度和模拟故障电流能离散调节。
全文摘要
本发明涉及一种电弧光保护单元在线测试方法，(1)在开关柜内安装弧光传感器，并在弧光传感器的周围固定光强度可调的模拟光源；(2)在电力系统正常运行的条件下，通过转换开关临时解除电弧光保护单元与电力系统的电气连接，与测试单元连接；(3)测试单元控制施加到电弧光保护单元上的模拟故障电流和模拟光强度，测试电弧光保护单元在给定强度的光和电流作用下的动作性能；(4)测试单元自动记录电弧光保护单元在给定强度的光和电流条件下的测试结果，判断电弧光保护单元运行是否正常。本发明能在线测试并记录不同故障电流和光强度作用下，电弧光保护单元精确的动作参数，为保证电弧光保护单元可靠运行提供了精确的测试手段。
文档编号H01H33/26GK101034801SQ20071002108
公开日2007年9月12日 申请日期2007年3月23日 优先权日2007年3月23日
发明者钱维忠, 姚明, 周陶宏, 姚建歆, 卢黎晖, 袁检, 唐建中, 王腊洪, 张坚 申请人:上海市电力公司, 常州森源开关有限公司