一种弧光传感器及弧光处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种弧光传感器及弧光处理方法，弧光传感器包括：敏感元件、转换元件、转换电路和门槛电路；敏感元件与转换元件连接，用于接收弧光信号，并将弧光信号输出至转换元件；转换元件与转换电路连接，用于将弧光信号转换成电路参数，并将电路参数输出至转换电路；转换电路与门槛电路连接，用于将输入的电路参数转化为电信号，并将电信号输出至门槛电路；门槛电路用于对输入的电信号进行判断，以确定是否输出电信号。本发明通过敏感元件、转换元件和转换电路将弧光转换为电信号，提高对弧光信号判断的准确性；同时通过门槛电路有效的区分弱光和强光，防止弧光保护设备在运行、维护、检修时误动作，提高了弧光保护动作的可靠性。
【专利说明】
一种弧光传感器及弧光处理方法
技术领域
[0001]本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种弧光传感器及弧光处理方法。【背景技术】
[0002]中低压开关柜母线保护主要依赖变压器后备的过电流保护来切除母线短路故障， 这种方法会导致故障切除时间过长，加大设备的损伤程度。而电力系统母线弧光保护具备费用低廉、准确度高、使用范围灵活、可快速组网等优点，将电力系统弧光保护引入到中低压开关柜中是很有必要的。目前，各个学科和工程领域的深入研究都依赖于能够准确可靠地获得大量人类感官无法感知的信息，而传感器处于研究对象和测控系统的接口位置，将要获取的信息转化为易传输和易处理的电信号。因此传感器地位与作用尤其重要。
[0003]现今绝大多数的光敏传感器都是线性传感器，即在光电转换过程中，无论光的强度大小，光敏输出的电流信号都是接近线性增加的。电力系统弧光保护的基本原理是基于弧光和电流双判据使断路器做出动作以保护母线，在电力系统设备的维护、检修过程中，容易受到诸如手电筒、日光灯等弱光的影响，使得弧光保护设备不能够准确可靠的探测到弧光，有可能发生误动作。因此准确可靠的探测弧光变得尤为重要。
【发明内容】
[0004]由于现有的弧光传感器容易受到诸如手电筒、日光灯等弱光的影响，使得弧光保护设备不能够准确可靠的探测到弧光，有可能发生误动作的问题，本发明提出一种弧光传感器及弧光处理方法。
[0005]第一方面，本发明提出一种弧光传感器，包括:敏感元件、转换元件、转换电路和门槛电路；
[0006]所述敏感元件与所述转换元件连接，用于接收弧光信号，并将所述弧光信号输出至所述转换元件；
[0007]所述转换元件与所述转换电路连接，用于将所述弧光信号转换成电路参数，并将所述电路参数输出至所述转换电路；
[0008]所述转换电路与所述门槛电路连接，用于将输入的所述电路参数转化为电信号， 并将所述电信号输出至所述门槛电路；
[0009]所述门槛电路用于对输入的所述电信号进行判断，以确定是否输出所述电信号。
[0010]优选地，还包括:主控单元；[〇〇11]所述主控单元与所述门槛电路连接，用于接收所述门槛电路输出的所述电信号。
[0012]优选地，所述敏感元件的功率根据预设弧光光强，并采用光强计算公式计算得到。
[0013]优选地，所述门槛电路根据所述预设弧光光强对输入的所述电信号进行判断，若所述电信号为大于所述预设弧光光强的弧光对应的电信号，则将所述电信号输出至所述主控单元。
[0014]优选地，所述敏感元件包括弧光探头，所述弧光探头用于探测弧光。
[0015]第二方面，本发明还提出一种弧光处理方法，包括:
[0016]敏感元件接收弧光信号，并将所述弧光信号输出至转换元件；
[0017]所述转换元件将所述弧光信号转换成电路参数，并将所述电路参数输出至转换电路；
[0018]所述转换电路将输入的所述电路参数转化为电信号，并将所述电信号输出至门槛电路；
[0019]所述门槛电路对输入的所述电信号进行判断，以确定是否输出所述电信号。
[0020]优选地，还包括:
[0021]主控单元接收所述门槛电路输出的所述电信号。
[0022]优选地，所述敏感元件的功率根据预设弧光光强，并采用光强计算公式计算得到。
[0023]优选地，所述门槛电路对输入的所述电信号进行判断，以确定是否输出所述电信号，进一步包括:[〇〇24]所述门槛电路根据所述预设弧光光强对输入的所述电信号进行判断，若所述电信号为大于所述预设弧光光强的弧光对应的电信号，则将所述电信号输出至所述主控单元。
[0025]优选地，所述敏感元件接收弧光信号，进一步包括:
[0026]所述敏感元件通过所述敏感元件的弧光探头探测弧光信号。
[0027]由上述技术方案可知，通过敏感元件、转换元件和转换电路将弧光转换为电信号， 提高对弧光信号判断的准确性；同时通过门槛电路有效的区分弱光和强光，防止弧光保护设备在运行、维护、检修时误动作，提高了弧光保护动作的可靠性。【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。
[0029]图1为本发明一实施例提供的一种弧光传感器的结构示意图；
[0030]图2为本发明一实施例提供的一种具有线性特性的光敏传感器的输入输出曲线图；
[0031]图3为本发明一实施例提供的一种具有非线性特性的弧光传感器的输入输出曲线图；
[0032]图4为本发明一实施例提供的一种弧光传感器的主视图；
[0033]图5为本发明一实施例提供的一种弧光传感器的右视图；
[0034]图6为本发明一实施例提供的一种弧光传感器装配前示意图；
[0035]图7为本发明一实施例提供的一种弧光传感器装配后示意图；[〇〇36]图8为本发明一实施例提供的一种弧光处理方法的流程示意图。【具体实施方式】
[0037]下面结合附图，对发明的【具体实施方式】作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0038]图1示出了本发明一实施例提供的一种弧光传感器的结构示意图，包括:敏感元件 11、转换元件12、转换电路13和门槛电路14;
[0039]所述敏感元件11与所述转换元件12连接，用于接收弧光信号，并将所述弧光信号输出至所述转换元件12;
[0040]所述转换元件12与所述转换电路13连接，用于将所述弧光信号转换成电路参数， 并将所述电路参数输出至所述转换电路13;
[0041]所述转换电路13与所述门槛电路14连接，用于将输入的所述电路参数转化为电信号，并将所述电信号输出至所述门槛电路14;
[0042]所述门槛电路14用于对输入的所述电信号进行判断，以确定是否输出所述电信号。
[0043]本实施例通过敏感元件、转换元件和转换电路将弧光转换为电信号，提高对弧光信号判断的准确性;同时通过门槛电路有效的区分弱光和强光，防止弧光保护设备在运行、 维护、检修时误动作，提高了弧光保护动作的可靠性
[0044]进一步地，所述弧光传感器还包括:主控单元15;
[0045]所述主控单元15与所述门槛电路14连接，用于接收所述门槛电路14输出的所述电信号。
[0046]其中，所述门槛电路对输入的电信号进行判断，如果符合条件，则输出至主控单元，否则不输出。
[0047]通过门槛电路能够控制输出至主控单元的信号。[〇〇48]举例来说，本实施例提供的具有非线性特性的弧光传感器，能够在光强30001UX以下，不会将探测到的弧光信号传送给主控单元15;当光强在30001UX及以上时，传感器会将探测到的弧光信号传送给主控单元15。
[0049]具体地，所述敏感元件11的功率根据预设弧光光强，并采用光强计算公式计算得到。
[0050]根据光强计算公式:光强=功率*光效/面积，计算出当光强为30001UX时需要多大功率的功率元件。
[0051]通过光强计算公式得到敏感元件的功率，使得敏感元件能够区分不同功率的弧光，并对特定弧光进行探测。
[0052]进一步地，所述门槛电路14根据所述预设弧光光强对输入的所述电信号进行判断，若所述电信号为大于所述预设弧光光强的弧光对应的电信号，则将所述电信号输出至所述主控单元15。
[0053]举例来说，设计一个简单的电路，采用某型号的光敏传感器，使用光强计算公式计算得到的功率参数对光敏传感器进行照射，得到此时经过转换电路变成的电路参数。
[0054]根据所述电路参数设计一个门槛电路，使得当光强在30001UX及其以上时，将传感器探测到的弧光信号传送给主控单元15,否则不作处理。解决了光敏传感器只针对强光才作出响应的问题。
[0055]图2和图3分别示出了本实施例提供的具有线性特性的光敏传感器和具有非线性特性的弧光传感器的输入输出曲线图；对比具有线性特性的光敏传感器的输入输出关系和具有非线性特性的弧光传感器的输入与输出关系，对于具有线性特性的光敏传感器，当光强在30001UX以下和以上时，区别并不大；而对于本实施例提供的具有非线性的弧光传感器，当光强在30001UX以下和以上时，电流的区别非常明显。
[0056]门槛电路对转换电路传送过来的电信号进行判断，判断依据是探测到的光信号光强在30001UX以下时，不对其进行处理；当探测到的光信号光强在30001UX及其以上时，可知探测到的光信号是弧光信号，将其传送给主控单元加以处理。
[0057]本实施例通过门槛电路有效的区分诸如手电筒、日光灯等弱光和弧光这样的强光，防止弧光保护设备在运行、维护、检修时误动作，提高了弧光保护动作的可靠性。[〇〇58]更进一步地，所述敏感元件11包括弧光探头，所述弧光探头用于探测弧光。
[0059]图4-7分别示出了本实施例提供的一种弧光传感器的主视图、右视图、装配前示意图和装配后示意图；其中，弧光探头设计成圆柱形，其他器件集成在一个长方体内，将该传感器安装在开关柜内。
[0060] 举例来说，图4-7中，A可以为13mm，B可以为8mm，C可以为9mm，D可以为21mm，E可以为46謹，F可以为8謹，G可以为44mm，H可以为ICtam。[0061 ]在中低压开关柜中发生弧光短路故障时，只有当故障的总切除时间控制在100MS 以内才能保护中低压开关柜内的设备不受损坏。将本实施例提供的弧光传感器应用于电力系统弧光保护，能够准确可靠地区分接收到的光信号是弧光还是其他诸如手电筒，日光灯等弱光，能够在母线出现故障时准确探测到弧光，使弧光故障能够在100MS内被切除，提高了电力系统弧光保护动作的可靠性，从而减少了弧光故障对开关柜内的设备造成损害。 [〇〇62]图8示出了本实施例提供的一种弧光处理方法的流程示意图，所述方法包括:
[0063] S1、敏感元件接收弧光信号，并将所述弧光信号输出至转换元件；
[0064] S2、所述转换元件将所述弧光信号转换成电路参数，并将所述电路参数输出至转换电路；
[0065] S3、所述转换电路将输入的所述电路参数转化为电信号，并将所述电信号输出至门槛电路；
[0066] S4、所述门槛电路对输入的所述电信号进行判断，以确定是否输出所述电信号。
[0067]本实施例通过敏感元件、转换元件和转换电路将弧光转换为电信号，提高对弧光信号判断的准确性;同时通过门槛电路有效的区分弱光和强光，防止弧光保护设备在运行、 维护、检修时误动作，提高了弧光保护动作的可靠性[〇〇68] 进一步地，所述方法还包括:
[0069] S5、主控单元接收所述门槛电路输出的所述电信号。
[0070]具体地，所述敏感元件的功率根据预设弧光光强，并采用光强计算公式计算得到。
[0071]进一步地，S4包括:[〇〇72]所述门槛电路根据所述预设弧光光强对输入的所述电信号进行判断，若所述电信号为大于所述预设弧光光强的弧光对应的电信号，则将所述电信号输出至所述主控单元。
[0073]更进一步地，所述敏感元件接收弧光信号，进一步包括:
[0074]所述敏感元件通过所述敏感元件的弧光探头探测弧光信号。[〇〇75]本实施例所述的弧光处理方法可以用于执行上述装置实施例，其原理和技术效果类似，此处不再赘述。
[0076]本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
【主权项】
1.一种弧光传感器，其特征在于，包括:敏感元件、转换元件、转换电路和门槛电路； 所述敏感元件与所述转换元件连接，用于接收弧光信号，并将所述弧光信号输出至所述转换元件；所述转换元件与所述转换电路连接，用于将所述弧光信号转换成电路参数，并将所述 电路参数输出至所述转换电路；所述转换电路与所述门槛电路连接，用于将输入的所述电路参数转化为电信号，并将 所述电信号输出至所述门槛电路；所述门槛电路用于对输入的所述电信号进行判断，以确定是否输出所述电信号。2.根据权利要求1所述的弧光传感器，其特征在于，还包括:主控单元；所述主控单元与所述门槛电路连接，用于接收所述门槛电路输出的所述电信号。3.根据权利要求1所述的弧光传感器，其特征在于，所述敏感元件的功率根据预设弧光 光强，并采用光强计算公式计算得到。4.根据权利要求2所述的弧光传感器，其特征在于，所述门槛电路根据所述预设弧光光 强对输入的所述电信号进行判断，若所述电信号为大于所述预设弧光光强的弧光对应的电 信号，则将所述电信号输出至所述主控单元。5.根据权利要求1所述的弧光传感器，其特征在于，所述敏感元件包括弧光探头，所述 弧光探头用于探测弧光。6.—种弧光处理方法，其特征在于，包括:敏感元件接收弧光信号，并将所述弧光信号输出至转换元件；所述转换元件将所述弧光信号转换成电路参数，并将所述电路参数输出至转换电路；所述转换电路将输入的所述电路参数转化为电信号，并将所述电信号输出至门槛电 路；所述门槛电路对输入的所述电信号进行判断，以确定是否输出所述电信号。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括:主控单元接收所述门槛电路输出的所述电信号。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述敏感元件的功率根据预设弧光光强， 并采用光强计算公式计算得到。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述门槛电路对输入的所述电信号进行判 断，以确定是否输出所述电信号，进一步包括:所述门槛电路根据所述预设弧光光强对输入的所述电信号进行判断，若所述电信号为 大于所述预设弧光光强的弧光对应的电信号，则将所述电信号输出至所述主控单元。10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述敏感元件接收弧光信号，进一步包 括:所述敏感元件通过所述敏感元件的弧光探头探测弧光信号。
【文档编号】G01R31/02GK106093675SQ201610395025
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月6日 公开号201610395025.5, CN 106093675 A, CN 106093675A, CN 201610395025, CN-A-106093675, CN106093675 A, CN106093675A, CN201610395025, CN201610395025.5
【发明人】刘海峰, 鲁文军, 毛文奇, 邹湘豫
【申请人】国家电网公司, 国网湖南省电力公司, 国网湖南省电力公司电力科学研究院, 星传电力科技（湖南）有限公司