专利名称：开关柜中用于馈线电缆的电弧光保护系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种改进的中低压开关柜电弧光保护系统，属保护技术领域。
背景技术：
开关柜内部弧光故障是配电系统中一种非常严重的短路故障，如果不采取及时有 效的监测和保护措施，往往会造成严重的经济损失。因此，有必要在开关柜中进行电弧光监 测与保护。为防止误动作，中低压开关柜电弧光保护系统需要根据过电流和电弧光双重判据 来判断弧光故障。它利用安装在开关柜母线室的隔板上的电弧光传感器采集电弧光信号， 并通过进线电流互感器采集过电流信号，只有当系统同时采集到弧光信号和过电流信号 时，才会通过进线开关柜的断路器切断进线电源，防止电弧光故障进一步蔓延。但是，当开关柜馈线电缆段发生电弧光故障时，由于无法检测电弧光信号，电弧光 保护系统不能及时发现并切断开关柜进线电源。只有当馈线电缆故障向上蔓延到母线室， 系统采集到弧光信号时才会实施保护，这样就大大增加了电弧光故障所造成的损失。此外， 传统电弧光保护系统不能判别电弧光故障所在的馈线电缆，只要动作就会切断整段母线的 供电电源，导致所有馈线电缆全部断电，造成重大的经济损失，违背了电力系统安全可靠供 电的原则。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足、提供一种开关柜中用于馈线电缆的 电弧光保护系统。本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的—种开关柜中用于馈线电缆的电弧光保护系统，它包括弧光传感器、电流信号采 集电路、单片机和继电器；所述弧光传感器设置两个，分别安装在电缆室和断路器室的隔板 上，弧光传感器的输出端连接信号转换电路，后者输出送至第一或门；所述电流信号采集电 路包括多个电流采集单元，每个电流采集单元包括三个电流互感器，分别接同一路馈线电 缆的三个相线，其输出信号端连接至第二或门，第二或门输出端与第一或门输出端均连接 至与门，与门的输出端连接至单片机的一个输入端；所述继电器控制馈线电缆所接断路器， 其控制线圈接单片机的输出端。上述开关柜中用于馈线电缆的电弧光保护系统，所述信号转换电路包括上拉电 阻、光敏三极管和反相器，所述光敏三极管的输人端接弧光传感器的输出端，光敏三极管的 输出端接反相器的输入端，反相器的输出端为弧光电信号的输出端。上述开关柜中用于馈线电缆的电弧光保护系统，在每个电流互感器的输出端设有 信号调理电路，所述信号调理电路包括整流桥和A/D转换器，所述整流桥的输入端接电流 互感器的输出端，输出端经稳压电路接A/D转换器的输入端，所述A/D转换器输出调理后的 电流信号。[0010]本实用新型在电缆室和断路器室的隔板上分别安装一个弧光传感器，用于监测电 缆室和断路器室内的电弧光故障。当系统发生电弧光故障时，无论故障位于开关柜的哪个 部位，弧光信号都能被保护系统监测到，大大提高了保护系统的可靠性。同时，由于电流信 号采集电路可分别监测各路馈线电缆中的过电流，因而本装置还能根据故障所在的具体位 置，通过继电器来切断故障馈线电缆的断路器，不仅有效防止了故障蔓延，而且不会影响其 它馈线电缆的正常供电，降低了电弧光故障所造成的经济损失。
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以下结合附图对本实用新型作进一步说明。图1是弧光传感器的安装示意图；图2是本实用新型的电原理图。图中各标号为JC0、开关柜进线断路器JC1 JC3、馈线电缆断路器；BH、电弧光 保护系统；G1、G2、弧光传感器；P1、P2、反相器；CT0、开关柜进线电流互感器；CT1、CT2、CT3、 馈线电缆电流互感器；07\、0^、0^、同一路馈线电缆的三相电流互感器；Q1、Q2、光敏三极 管；U1、第一或门；U2、与门；U3、单片机；U4、第二或门；U5、第三或门力6、价、邯3/1)转换 器；ZQ1、ZQ2、ZQ3、整流桥；J、保护继电器；LED、报警灯；D1、D2、D3、稳压二极管；R1 R5、电 阻。
具体实施方式
本实用新型只保护开关柜内馈线电缆段部分(即断路器室和电缆室)，开关柜外 部接线不在保护范围之内。传统的电弧光保护系统均未在断路器和电缆室安装弧光传感 器，而电缆室却是故障高发部分，原因有以下几种1、电缆头手工制作，长期运行，绝缘老化；2、电缆头压接质量不好，接触电阻大，长期运行电缆头局部过热；3、馈线电缆开关频繁操作；4、电缆长期运行，绝缘质量下降。因此，在电缆室安装弧光传感器是非常必要的。参看图2，弧光传感器G1(G2)的输出端接光敏三极管Q1(Q2)的输入端，由光敏三 极管和上拉电阻R1(R2)构成的转换电路将弧光传感器G1(G2)所输出的光信号转换成电 信号，该信号被送入反相器P1(P2)的输入端，反相器PI (P2)的输出端输出与弧光传感器 G1(G2)输出的光信号同步的电信号。U1是第一或门，其输出端信号为有效弧光信号。三个 电流互感器CTA、CTB、CTC采集同一路馈线电缆的三相过电流信号，ZQ1、ZQ2、ZQ3为三个整 流桥，用于将三个电流互感器CTA、CTB、CTC采集的交流信号转换成直流信号。稳压二极管 Dl、D2、D3与电阻Rl、R2、R3构成三个稳压电路；U6、U7、U8是三个一位的A/D转换器，用于 调整第二或门U4的输入端电平。第一或门U1输出的有效弧光信号与第二或门U4输出的过电流信号在与门U2中 进行“与”运算后送入单片机的P0.0端。当出现弧光故障时，单片机通过P1.0端输出跳闸信号，使相应馈线电缆断电，防 止故障进一步扩大。同时报警灯LED点亮，发出报警信号。由图1可以看出，报警灯LED点亮时，不一定有弧光故障，有可能是异常电流引发的，这时即使没有跳闸，也应对开关柜进 行检修。 图2中只画出了一路馈线电缆的情况，CTA、CTB、CTC为同一路馈线电缆的三个电 流互感器，若要保护多路馈线电缆，则每条馈线电缆分别配置一套本实用新型的电弧光保 护系统。
权利要求一种开关柜中用于馈线电缆的电弧光保护系统，其特征是，它包括弧光传感器、电流信号采集电路、单片机(U3)和继电器；所述弧光传感器设置两个，分别安装在电缆室和断路器室的隔板上，弧光传感器的输出端连接信号转换电路，后者输出送至第一或门(U1)；所述电流信号采集电路包括多个电流采集单元，每个电流采集单元包括三个电流互感器，分别接同一路馈线电缆的三个相线，其输出信号端连接至第二或门(U4)，第二或门输出端与第一或门输出端均连接至与门(U2)，与门(U2)的输出端连接至单片机(U3)的一个输入端；所述继电器控制馈线电缆所接断路器，其控制线圈接单片机的输出端。
2.根据权利要求1所述开关柜中用于馈线电缆的电弧光保护系统，其特征是，所述信 号转换电路包括上拉电阻、光敏三极管和反相器，所述光敏三极管的输人端接弧光传感器 的输出端，光敏三极管的输出端接反相器的输入端，反相器的输出端为弧光电信号的输出 端。
3.根据权利要求1或2所述开关柜中用于馈线电缆的电弧光保护系统，其特征是，在电 流互感器的输出端设有信号调理电路，所述信号调理电路包括整流桥和A/D转换器，所述 整流桥的输入端接电流互感器的输出端，输出端经稳压电路接A/D转换器的输入端，所述 A/D转换器输出调理后的电流信号。
专利摘要一种开关柜中用于馈线电缆的电弧光保护系统，它包括弧光传感器、电流信号采集电路、单片机和继电器；所述弧光传感器设置两个，分别安装在电缆室和断路器室的隔板上，弧光传感器的输出端连接信号转换电路，后者输出送至第一或门；所述电流信号采集电路包括多个电流采集单元，每个电流采集单元包括三个电流互感器，其输出信号端连接至第二或门，第二或门与第一或门输出端均连接至与门，与门的输出端连接至单片机的一个输入端；所述继电器控制馈线电缆所接断路器，其控制线圈接单片机的输出端。本实用新型可有效防止电弧光故障蔓延，而且不影响非故障馈线电缆的正常供电。
文档编号H02H7/22GK201608515SQ20102010435
公开日2010年10月13日 申请日期2010年2月1日 优先权日2010年2月1日
发明者刘辉, 渠永超, 禹江, 高丽琴 申请人:保定天威恒通电气有限公司