基于弧光原理的分散型智能母線及開關(guān)柜保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于弧光原理的分散型智能母線及開關(guān)柜保護(hù)系統(tǒng)，包括設(shè)置于母線進(jìn)線開關(guān)(3)處的進(jìn)線柜弧光保護(hù)單元(1)，以及分散設(shè)置于每個(gè)開關(guān)柜(5)的出線柜弧光保護(hù)單元(2)；所述進(jìn)線柜弧光保護(hù)單元(1)以及每個(gè)出線柜弧光保護(hù)單元(2)可以根據(jù)自身采集到的弧光及出線，進(jìn)線電流信號，控制母線進(jìn)線開關(guān)(3)及各個(gè)開關(guān)柜(5)出線開關(guān)(4)的閉開。本實(shí)用新型提出的保護(hù)系統(tǒng)在每個(gè)開關(guān)柜上安裝一套弧光保護(hù)單元，弧光信號就地采集就地處理，可以區(qū)分母線和開關(guān)柜出線故障，同時(shí)具備母線弧光保護(hù)和饋線弧光保護(hù)的功能，構(gòu)成了開關(guān)柜完善的弧光保護(hù)方案。
【專利說明】
基于弧光原理的分散型智能母線及開關(guān)柜保護(hù)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于弧光原理的分散型智能母線及開關(guān)柜保護(hù)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在中低壓配電柜保護(hù)領(lǐng)域，由于沒有涉及系統(tǒng)穩(wěn)定性問題，在較長一段時(shí)間內(nèi)得不到重視，因此發(fā)展較為緩慢。因?yàn)槟妇€電流差動保護(hù)成本昂貴且配置、調(diào)試、維護(hù)都比較復(fù)雜，按我國現(xiàn)行的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，中低壓母線系統(tǒng)一般不配置專用的快速母線保護(hù)。而是依賴上一級元件(變壓器)的后備過流保護(hù)來切除母線短路故障，導(dǎo)致了故障切除時(shí)間延長，加大了設(shè)備的損傷程度。隨著配電柜安裝點(diǎn)的不斷增多，檢修、調(diào)試試驗(yàn)越來越多，事故越來越頻繁，危害性越來越大，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人身設(shè)備事故后，該問題已經(jīng)引起了業(yè)內(nèi)專業(yè)人士的高度重視。近年來隨著技術(shù)的進(jìn)步，弧光保護(hù)系統(tǒng)由于具有費(fèi)用低、準(zhǔn)確度較高、使用范圍較靈活、可快速組網(wǎng)等特點(diǎn)，慢慢走入人們的視野。
[0003]現(xiàn)有的母線弧光保護(hù)絕大多數(shù)都是國外品牌。所有的母線弧光保護(hù)都采用集中式的保護(hù)方案?；」獗Ｗo(hù)主控單元集中收集、管理弧光傳感器信號并負(fù)責(zé)故障分析、保護(hù)跳閘。如果主控單元故障，則整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)完全癱瘓。另外，當(dāng)主控單元弧光傳感器通道不夠時(shí)，傳統(tǒng)集中式弧光保護(hù)通過外接弧光擴(kuò)展單元來增加通道數(shù)?；」鈹U(kuò)展單元通過網(wǎng)絡(luò)與主控單元交換信息。一旦網(wǎng)絡(luò)故障，整個(gè)弧光信號傳輸通道也會中斷，弧光保護(hù)將檢測不到故障信號。國外采用環(huán)形光纖檢測母線弧光，存在安裝不方便，檢修維護(hù)困難，不耐高溫易脆等缺點(diǎn)。國內(nèi)集中式母線保護(hù)采用的點(diǎn)傳感器信號需要遠(yuǎn)距離傳輸，抗干擾能力不強(qiáng)。目前變電站綜合自動化都采用分層分布式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主要是防止集中式保護(hù)風(fēng)險(xiǎn)過于集中的問題。因此，傳統(tǒng)集中式母線弧光保護(hù)設(shè)計(jì)明顯有悖于變電站二次設(shè)備配置原則。
[0004]目前電流保護(hù)都采用階段式配合原理。時(shí)間級差一般為300?500ms。有研究表明，當(dāng)開關(guān)柜內(nèi)發(fā)生弧光事故時(shí)，只有總切除時(shí)間小于85ms，才能使設(shè)備不遭受損害，總切除時(shí)間大于100ms，將會對設(shè)備造成不同程度的損害。傳統(tǒng)電流保護(hù)動作時(shí)間因階段式配合的原因，故障切除時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于100ms。目前母線弧光保護(hù)系統(tǒng)雖然傳感器裝在開關(guān)柜內(nèi)，但不能區(qū)分是母線故障還是開關(guān)柜斷路器室或電纜室故障，且集中式母線弧光保護(hù)不具備選擇性跳開故障線路的功能。也就是說不具備切除開關(guān)柜內(nèi)故障的功能。因此，如何利用弧光保護(hù)快速動作原理將開關(guān)柜內(nèi)故障動作時(shí)間減少到小于10ms具有重要意義。
[0005]弧光能在Ims內(nèi)很快產(chǎn)生。不光在低阻抗短路的情況下會產(chǎn)生燃弧現(xiàn)象，在相應(yīng)的高阻抗和低電流情況下，一旦滿足起弧機(jī)理?xiàng)l件，同樣會燃弧，在燃弧的同時(shí)，由于空氣電離的作用，會促使附近電阻迅速發(fā)生變化?；」怆娮鑼鸩浇咏贠歐姆。故障電流也將相繼發(fā)生變化。傳統(tǒng)的電流保護(hù)在非金屬性高阻抗短路情況下短路電流很小，保護(hù)動作很慢甚至不會動作，而這種小電流的弧光短路如果不及時(shí)切除故障往往會發(fā)展成大電流的短路事故，設(shè)備將會嚴(yán)重?fù)p壞?；」獗Ｗo(hù)在發(fā)生小電流非金屬性短路故障時(shí)仍能快速跳閘，這是傳統(tǒng)電流保護(hù)做不到的?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提出一種基于弧光原理的分散型智能母線及開關(guān)柜保護(hù)系統(tǒng)，用于解決傳統(tǒng)集中式母線弧光保護(hù)可靠性不高的問題，保護(hù)之間互不影響，易于擴(kuò)展。
[0007]為解決以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種基于弧光原理的分散型智能母線及開關(guān)柜保護(hù)系統(tǒng)，包括設(shè)置于母線進(jìn)線開關(guān)處的進(jìn)線柜弧光保護(hù)單元，以及分散設(shè)置于每個(gè)開關(guān)柜的出線柜弧光保護(hù)單元；
[0008]所述進(jìn)線柜弧光保護(hù)單元以及每個(gè)出線柜弧光保護(hù)單元可以根據(jù)自身采集到的弧光及出線，進(jìn)線電流信號，控制母線進(jìn)線開關(guān)及各個(gè)開關(guān)柜出線開關(guān)的閉開。
[0009]進(jìn)一步的，所述每個(gè)開關(guān)柜的母線室、斷路器室以及電纜室分別設(shè)有個(gè)若干個(gè)弧光點(diǎn)傳感器，所述弧光點(diǎn)傳感器與進(jìn)線柜或出線柜弧光保護(hù)單元相連。其中，母線室和斷路器室弧光點(diǎn)傳感器用作進(jìn)線保護(hù)，電纜室弧光點(diǎn)傳感器用作開關(guān)柜出線保護(hù)。
[0010]進(jìn)一步的，所述母線進(jìn)線及各個(gè)開關(guān)柜出線開關(guān)處設(shè)有電流采集傳感器，分別與進(jìn)線柜弧光保護(hù)單元以及相對應(yīng)的出線柜弧光保護(hù)單元相連。
[0011]進(jìn)一步的，所述進(jìn)線柜弧光保護(hù)單元與出線柜弧光保護(hù)單元分別與監(jiān)控系統(tǒng)相連。
[0012]進(jìn)一步的，所述進(jìn)線柜弧光保護(hù)單元以及出線柜弧光保護(hù)單元還包括有告警及失靈啟動模塊，用于報(bào)警以及失靈保護(hù)。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提出的保護(hù)系統(tǒng)在每個(gè)開關(guān)柜上安裝一套弧光保護(hù)裝置，弧光信號就地采集就地處理，可以區(qū)分母線和開關(guān)柜出線故障，同時(shí)具備母線弧光保護(hù)和饋線弧光保護(hù)的功能，構(gòu)成了開關(guān)柜完善的弧光保護(hù)方案。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型出線柜弧光保護(hù)單元結(jié)構(gòu)原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步描述。
[0017]如圖1、2所示，一種基于弧光原理的分散型智能母線及開關(guān)柜保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，包括設(shè)置于母線進(jìn)線開關(guān)3處的進(jìn)線柜弧光保護(hù)單元1，以及分散設(shè)置于每個(gè)開關(guān)柜5的出線柜弧光保護(hù)單元2。
[0018]每個(gè)開關(guān)柜5母線室、斷路器室、電纜室分別安裝有弧光點(diǎn)傳感器7。同時(shí)，進(jìn)線柜弧光保護(hù)單元I以及每個(gè)出線柜弧光保護(hù)單元2通過電流采集傳感器6測量進(jìn)線及出線側(cè)電流。
[0019]當(dāng)某個(gè)開關(guān)柜5母線室或斷路器室發(fā)生弧光故障時(shí)，該開關(guān)柜處的出線柜弧光保護(hù)單元2能檢測到母線室發(fā)出的弧光，單元發(fā)出跳進(jìn)線開關(guān)信號T2，該跳閘信號接點(diǎn)與安裝在進(jìn)線開關(guān)3處的進(jìn)線柜弧光保護(hù)單元I輸出電流接點(diǎn)串聯(lián)，這樣可以確?；」夂瓦M(jìn)線電流信號同時(shí)存在時(shí)才跳進(jìn)線開關(guān)3。
[0020]當(dāng)某個(gè)開關(guān)柜5電纜室發(fā)生弧光故障時(shí)，該開關(guān)柜5處的出線柜弧光保護(hù)單元2能檢測到電纜室弧光，如果同時(shí)檢測到該出線側(cè)電流增大，單元發(fā)出跳出線開關(guān)信號Tl。
[0021]進(jìn)線柜弧光保護(hù)單元I與出線柜弧光保護(hù)單元2分別與監(jiān)控系統(tǒng)8連接，監(jiān)控系統(tǒng)8隨時(shí)監(jiān)控各保護(hù)單元的運(yùn)行狀況。
[0022 ]失靈啟動保護(hù)由弧光保護(hù)動作啟動，檢測電流元件判斷返回。電流元件由相電流、零序電流，可經(jīng)過‘軟壓板’分別整定為‘投入’或‘退出’。
[0023]這樣，通過就地安裝的母線及饋線保護(hù)單元，構(gòu)成了分散式母線弧光保護(hù)。同時(shí)，也具有開關(guān)出線側(cè)故障的弧光保護(hù)。
[0024]整個(gè)系統(tǒng)跳閘以及信號檢測不依賴于網(wǎng)絡(luò)，任何一個(gè)單元故障只影響該處開關(guān)柜保護(hù)功能。解決了傳統(tǒng)集中式母線保護(hù)風(fēng)險(xiǎn)集中，可靠性不高的問題。集中式母線保護(hù)采用弱電傳輸弧光傳感器信號至進(jìn)線開關(guān)處，而分散式弧光保護(hù)采用干接點(diǎn)的型式傳遞弧光傳感器信號，其可靠性大大提高。分散式母線及開關(guān)柜保護(hù)能區(qū)分出母線側(cè)和出線側(cè)的弧光，構(gòu)成了開關(guān)柜完善的弧光保護(hù)方案。
[0025]以上所述僅為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的實(shí)施方式及保護(hù)范圍，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識到凡運(yùn)用本實(shí)用新型說明書及圖示內(nèi)容所做的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應(yīng)當(dāng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于弧光原理的分散型智能母線及開關(guān)柜保護(hù)系統(tǒng)，包括設(shè)置于母線進(jìn)線開關(guān)(3)處的進(jìn)線柜弧光保護(hù)單元(I)，其特征在于，還包括分散設(shè)置于每個(gè)開關(guān)柜(5)的出線柜弧光保護(hù)單元(2); 所述進(jìn)線柜弧光保護(hù)單元(I)以及每個(gè)出線柜弧光保護(hù)單元(2)可以根據(jù)自身采集到的弧光及出線，進(jìn)線電流信號，控制母線進(jìn)線開關(guān)(3)及各個(gè)開關(guān)柜(5)出線開關(guān)(4)的閉開。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于弧光原理的分散型智能母線及開關(guān)柜保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述每個(gè)開關(guān)柜(5)的母線室、斷路器室以及電纜室分別設(shè)有個(gè)若干個(gè)弧光點(diǎn)傳感器(7)，所述弧光點(diǎn)傳感器(7)與進(jìn)線柜進(jìn)線柜弧光保護(hù)單元(I)或出線柜弧光保護(hù)單元(2)相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于弧光原理的分散型智能母線及開關(guān)柜保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述母線進(jìn)線及各個(gè)開關(guān)柜出線開關(guān)處設(shè)有電流采集傳感器(6)，分別與進(jìn)線柜弧光保護(hù)單元(I)以及相對應(yīng)的出線柜弧光保護(hù)單元(2)相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于弧光原理的分散型智能母線及開關(guān)柜保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述進(jìn)線柜弧光保護(hù)單元(I)與出線柜弧光保護(hù)單元(2)分別與監(jiān)控系統(tǒng)(8)相連。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的一種基于弧光原理的分散型智能母線及開關(guān)柜保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述進(jìn)線柜弧光保護(hù)單元(I)以及出線柜弧光保護(hù)單元(2)還包括有告警及失靈啟動模塊。
【文檔編號】H02H7/22GK205595771SQ201620284158
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月7日
【發(fā)明人】魯文軍, 鄒湘豫, 劉海峰, 范軍
【申請人】湖南大學(xué), 星傳電力科技（湖南）有限公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院, 四川夢達(dá)科技有限責(zé)任公司