开关柜一次设备弧光故障预警和保护的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种开关柜一次设备弧光故障预警及保护的装置及方法，属于电力设备中弧光保护技术领域。
【背景技术】
[0002]近年来，随着国内电力工业的高速发展，中低压开关柜的应用数量越来越多，其中开关柜内部电弧光短路是一种频发性、灾难性故障，越来越严重地威胁着电力设备的安全运行。开关柜内部的电弧短路故障，往往由于没有得到及时清除，发展成为中低压母线故障，造成供电系统失稳、大面积停电、开关设备严重烧毁等灾难性后果，甚至造成人身伤亡事故。所以，分析和研究开关柜弧光短路故障引发的母线故障的原因及影响因素，进而采取有效的保护措施，具有非常重要的现实意义。
【发明内容】
[0003]根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的问题是:提供一种结构简单，操作方便，检测准确，能有效保证供电系统设备的安全运行和供电的可靠性的弧光与电流故障检测及快速跳闸的保护装置及方法。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:该弧光与电流故障检测及快速跳闸的保护装置包括管理单元、电流单元、弧光单元、通讯单元和电源单元，管理单元、电流单元、弧光单元和通讯单元分别连接电源单元的开关电源，电流单元和弧光单元的信号输出端连接管理单元的信号输入端，管理单元的信号输出端连接通讯单元，管理单元的控制输出端通过隔离电路连接安装在电源单元上的继电器。
[0005]其中，电源单元用于为整个装置提供电源，并带有四个电子继电器，作为四路跳闸出口，实现快速保护；弧光单元连接弧光传感器用于测试外部的弧光信号；电流单元用于测试电流的大小；通讯单元实现与外部系统的数据交换；管理单元能够实现对各个部件信号的处理和数据通讯，检测准确，操作方便，能有效保证供电系统设备的安全运行和供电的可靠性。
[0006]其中，进一步地优选，管理单元包括控制单元、按键单元和IXD显示屏，按键单元连接控制单元的信号输入端，控制单元的信号输出端连接IXD显示屏，控制单元采用DSP芯片和CPLD芯片，能够通过按键方便的输入信息，LCD显示屏能够方便工作人员观察数据，采用DSP芯片和CPLD芯片能够提高运算速度，保证了电路的稳定性，同时，管理单元与电流单元、弧光单元、通讯单元之间通过以太网总线技术实现数据交换。
[0007]其中，进一步地优选，弧光单元包括16路弧光信号输入电路，弧光信号输入电路的的输入端连接弧光传感器，弧光信号输入电路的输出端通过滤波整流电路和AD转换电路连接管理单元，能够精确测量外部设备的弧光值，方便管理单元快速准确做出跳闸判断。
[0008]其中，进一步地优选，电流单元包括6路电流信号输入电路，电流信号输入电路的输入端连接电流传感器，电流信号输入电路的输出端通过滤波整流电路和AD转换电路连接管理单元，电流单元实现电流的精确采集，采用快速算法，每个周期采集固定数量的几个特征点，并进行合理的数学建模，实现在1ms之内完成电流的精确测量。
[0009]其中，进一步地优选，通讯单元包括两路485出口和两路以太网口接口，通讯单元通过以太网口连接上位机，方便工作人员对测试装置进行操作控制。
[0010]其中，进一步地优选，电流单元和弧光单元的信号输入端分别连接电流传感器和弧光传感器，电流传感器和弧光传感器分别安装在外部监测设备上，继电器连接外部监测设备开关。
[0011]其中，开关柜一次设备弧光故障预警和保护的方法包括以下步骤:
1)将电流单元和弧光单元的信号输入端分别连接设置在外部监测设备上电流传感器和弧光传感器；
2)通过管理单元的按键单元设置弧光与电流检测的保护模式，并同时设定整定值；
3)若所检测的信号大于所设定的整定值，管理单元控制继电器动作，装置实现快速跳闸。
[0012]其中，若步骤2 )中，设置整个装置为单弧光保护模式，若检测到弧光信号大于设定的整定值，管理单元控制继电器动作，装置实现快速跳闸，动作时间小于7ms。
[0013]其中，若步骤2 )中，设置整个装置为弧光加电流保护模式，若检测到弧光信号及电流信号同时大于设定的整定值，管理单元控制继电器动作，装置实现快速跳闸，动作时间小于 1ms0
[0014]本发明具有的有益效果是:
1、本发明所述的管理单元设置有操作按键和LCD显示屏，不但能够方便输入信息，还能将弧光值、电流值和动作时间等信息通过LCD显示屏实时显示，方便工作人员观察，同时，内部采用DSP数字信号处理单元作为中央出口器，配合CPLD逻辑计算单元，还外扩了双端口的RAM和EEPR0M，提高了性能，准确采集弧光单元和电流单元的信号，大大提高了运算速度，还保证了电路的稳定性。
[0015]2、本发明不但实现弧光、电流的精确检测，还通过智能判断实现快速跳闸动作出口，结构简单，操作方便，检测准确，进一步保证了供电系统设备的安全运行和供电的可靠性。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明弧光单元的连接原理图；
图3为本发明电流单元的连接原理图；
图4为本发明电源单元的继电器连接示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明的技术方案做进一步描述。
[0018]如图1-4所示，该弧光与电流故障检测及快速跳闸的保护装置包括管理单元、电流单元、弧光单元、通讯单元和电源单元，管理单元、电流单元、弧光单元和通讯单元分别连接电源单元的开关电源，电流单元和弧光单元的