一种电弧故障检测方法
【技术领域】
[0001]应用于6-35KV中压输配电、铁路供电系统、发电领域；用来保障线路正常运行与安全。
【背景技术】
[0002]随着社会的进步和发展，人们对电力能源的需求量越来越大，电力质量越来越高。因此电力行业的输电和配电水平也越来越高，单位面积内提高输配电容量，因此集成度也越来越高，一些配电柜、输电线路都朝着体积小容量大的特点在发展。但是同时也面临着更为严峻的问题，产品的可靠性和耐用性。
[0003]当发生人为原因操作不当，设备正常时间的绝缘老化，小动物、灰尘、温度、湿度、腐蚀等环境因素时，会产生强烈的电弧现象，从而引发爆炸，使得供电线路瘫痪，带来严重的经济损失，甚至人员伤亡，为了解决这类安全问题，普遍采用电弧光保护装置保障线路安全，当发生强烈电弧时，能够及时的切断线路，将损失减低到最小，这类产品主要采用光强判据作用时判定为故障。
[0004]由于光是直线传播的，因此具有很强的被遮挡性，当故障点和光强感应元件之间具有障碍物或者灰尘的时候，大大降低光到感应元件的灵敏度，从而产生拒动或者延迟动作的情况，从而造成了保护装置的失效，降低了安全系数。
[0005]当发生电弧爆炸时，除了具有光强判据和电流判据以外，还具有气体压力判据，当电弧燃烧时，造成周围气体压力发生改变，从而爆炸。目前也可以通过采集电弧爆炸时刻的空气压力来判定是否为电弧故障，但是压力变化滞后于光强变化，因此具有一定的延迟，无法第一时间保护线路。
[0006]由于光强判据和气体压力判据都存在应用问题，所以本发明发明人提出一种更加准确可靠的电弧故障检测方法。
【发明内容】
[0007]采用气体压力和光强判据双判据来判定电弧故障，及弧光压力感应装置。电弧故障发生时，光强感应元件失效，此时压力感应元件同时工作，声音具有很强的衍射能力，可以穿透障碍物，因此压力判据可以有效的被采集，并作为有效的判据之一，判定故障。大大提高了保护装置的可靠性
当发生电弧故障，并且故障点与光强感应元件之间有遮挡时，依然能够通过气体压力判定出是否为电弧故障，避免装置失效。特此提供一种电弧故障检测方法，所述方法包括:步骤1，使用光敏元件采集光强，计算光强值X，并将其转化为光强信号；所述光强信号经过采样电阻I获取特定电压信号I。
[0008]步骤2，使用气体压力传感器采集气体压力，计算气体压力值Y，并将其转化为气体压力信号；所述气体压力信号经过采样电阻2获取特定电压信号2。
[0009]步骤3，根据上述信号判断故障危害程度。
[0010]根据上述信号判断故障危害程度包括:根据光强信号判断故障危害程度；或根据气体压力信号判断故障危害程度；或根据光强信号和气体压力信号判断故障危害程度。
[0011]所述故障危害程度包括故障等级一和故障等级二，其中，当故障等级一发生时，切断故障线路；当故障等级二发生时，发出预警信号；
其中所述光强值X〈E，E的范围是400勒克斯(Iux)到100000勒克斯(Iux);其中所述气体压力Y〈F，F的范围是20000帕斯卡(Pa)到400000帕斯卡(Pa);所诉E由人为设定，所述F由人为设定。
[0012]当光强信号小于E，并且气体压力信号大于等于F时，判定为电弧故障，故障等级一。当光强信号大于等于E，并且气体压力信号小于F时，判定为电弧故障，故障等级一。当光强信号大于等于90%*E，并且气体压力信号大于等于90%*F时，判定为电弧故障，故障等级一。当光强信号大于等于10%*E小于90%*E，或者气体压力信号大于等于10%*F小于90%F时，判定为电弧故障等级二。
[0013]一种电弧检测装置，其包括:
光敏元器件，其用于采集光强度，将光信号转化为电信号；
光信号预处理电路，其用于将模块光敏元器件输出的信号处理放大；
气体压力传感器，其用于采集气体压力，将气体压力转化为电信号；
气体压力信号预处理电路，其用于将模块气体压力传感器输出的信号处理放大；
逻辑模块，其用于将光信号预处理电路和气体压力信号预处理电路输出的信号做逻辑处理；
输出电路，其用于将逻辑模块的计算结果上传到线缆输出。
【附图说明】
[0014]为了详细的理解本发明，现在结合附图描述下面的【具体实施方式】。
[0015]图1表示本发明实施方法I 图2表示本发明实施方案2
图3表示本发明实施方法3 实施方案I
一种电弧检测装置，通过检测光强和气体压力变化准确的检测电弧故障，装置包括:光敏元器件、光信号预处理电路、气体压力传感器、气体压力信号预处理电路、逻辑模块、输出电路。
[0016]光敏元器件采集光强度，将光信号转化为电信号；光敏元器件是基于半导体光电效应的光电转换传感器，又称光电敏感器。采用光、电技术能实现无接触、远距离、快速和精确测量，因此半导体光敏元件还常用来间接测量能转换成光量的其他物理或化学量。
[0017]光信号预处理电路将模块光敏元器件输出的信号处理放大；光信号预处理电路主要包括运算放大器、RC滤波器、分压电阻、反馈电路等部分，由于光敏元器件输出的信号比较微弱，容易受到外界磁场的干扰，需要将信号放大，并做滤波处理。增强信号稳定性。
[0018]气体压力传感器采集气体压力，将气体压力转化为电信号；高精度气压传感器一般是利用MEMS技术在单晶硅片上加工出真空腔体和惠斯登电桥，惠斯登电桥桥臂两端的输出电压与施加的压力成正比，经过温度补偿和校准后具有体积小，精度高，响应速度快，不受温度变化影响的特点。输出方式一般为模拟电压输出和数字信号输出两种，其中数字信号输出方式由于和单片机连接方便。
[0019]气体压力信号预处理电路将模块气体压力传感器输出的信号处理放大；气体压力信号预处理电路主要包括运算放大器、Re滤波器、分压电阻、反馈电路等部分，由于气体压力传感器输出的信号比较微弱，容易受到外界磁场的干扰，需要将信号放大，并做滤波处理。增强信号稳定性。
[0020]逻辑模块将光信号预处理电路和气体压力信号预处理电路输出的信号做逻辑处理，判定故障危害程度；包括对两种信号的逻辑处理、光强阈值设定和气体压力阈值设定，根据实际应用可以得到，光强值X〈E，E的范围是400勒克斯(Iux)到100000勒克斯(lux);其中所述气体压力Y〈F，F的范围是20000帕斯卡(Pa)到400000帕斯卡(Pa);所诉E由人为设定，所述F由人为设定；故障危害程度包括故障等级一和故障等级二，其中，当故障等级一发生时，切断故障线路；当故障等级二发生时，发出预警信号；当光强信号小于E，并且气体压力信号大于F时，判定为电弧故障，故障等级一。当光强信号大于E，并且气体压力信号小于F时，判定为电弧故障，故障等级一。当光强信号大于90%*E，并且气体压力信号大于90%*F时，判定为电弧故障，故障等级一。当光强信号大于10%*E小于90%*E，或者气体压力信号大于10%*F小于90%F时，判定为电弧故障等级二。
[0021]输出电路将逻辑模块的计算结果上传到线缆输出。逻辑模块部分输出的信号不利于线路长距离传输，因此在输出电路部分将故障信号转化为电流信号通过线路传输，根据欧姆定律，电流信号不会随着线路的长度增加而衰减，同时也更加可靠不容易受到干扰。故障信号通过条件线路中电流的大小来区分线路故障的程度。
[0022]实施方案2
一种电弧故障的检测方法，方法如下:
电弧故障发生，造成故障的原因如下，人为原因操作不当，设备正常时间的绝缘老化，小动物、灰尘、温度、湿度、腐蚀等环境因素；
当发生电弧故障时，光敏元器件采集故障光强，将光信号转化为电信号X，转化后的电信号以便处理和传输。
[0023]由于故障发生时，伴随这周围气体压力变化，因此气体压力传感器将气体压力转化为电信号Y，转化后的电信号以便处理和传输。
[0024]E为光信号故障判定阈值，由人为设定，F为气体压力信号故障判定阈值，由人为设定，据实际应用可以得到，光强值X〈E，E的范围是400勒克斯(lux)到100000勒克斯(Iux);其中所述气体压力Y〈F，F的范围是20000帕斯卡(Pa)到400000帕斯卡(Pa)；
信号X与E进行比较，当X 3 E时，证明发生电弧故障，将故障信号