电压闭锁式弧光保护系统及方法
【专利摘要】本发明提供一种电压闭锁式弧光保护系统及方法，包括：主控单元、电压采集单元和弧光传感器，所述弧光传感器，设置在电力传输母线上的各开关柜内，与所述主控单元连接；电压采集单元，设置在弧光保护装置内，与所述主控单元连接，用于电压信号；主控单元同时接收到弧光传感器感应所述电力传输母线上的弧光信号和所述电压采集单元发送的电压开放信号后，断开相应的电力传输开关。本发明的电压闭锁式弧光保护系统及方法，通过在电力传输过程中，当主控单元收到电压采集单元发出的电压开放信号和弧光传感器感应的弧光信号后断开开关，实现采用弧光和电压双判据来判定，提高了弧光保护的准确性、可靠性，并能够适应不接地系统中的单相接地故障情况。
【专利说明】
电压闭锁式弧光保护系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及电力系统继电保护技术领域，尤其涉及一种电压闭锁式弧光保护系统及方法。
【背景技术】
[0002]按现行的继电保护设计标准，中低压母线系统一般不配置专用的快速母线保护。而是依赖上一级元件(变压器)的后备过流保护来切除母线短路故障，导致了故障切除时间延长，加大了设备的损伤程度。随着配电柜安装点的不断增多，检修、调试试验越来越多，事故越来越频繁，危害性越来越大，造成巨大的经济损失和人身设备事故。
[0003]弧光保护具有动作速度快，安装方便，价格便宜的优点，近年在电力系统得到了广泛的应用。有研究表明，当开关柜内发生弧光事故时，只有总切除时间小于85ms，才能使设备不遭受损害，总切除时间大于100ms，将会对设备造成不同程度的损害。
[0004]为了防止弧光保护误动，现有的弧光保护一般采用电流、弧光双判据原理，即保护装置同时检测到弧光的出现和电流的增大才认为发生了短路故障。而目前我国1kv输电线路中性点一般不接地，发生单相接地故障时，电流变化值很小，远远小于与相间短路时电流变化值，导致单相接地故障时闭锁条件不成立，此时弧光保护装置就不会发出跳闸动作命令。如果单相接地故障初期没有切除，会发展成相间故障，相间故障会对电力系统造成非常大的损害，这是电力系统正常运行中所不允许的。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种电压闭锁式弧光保护系统及方法，用于提高弧光保护的准确性和可靠性。
[0006]—方面，本发明提供一种电压闭锁式弧光保护系统，包括:主控单元、电压采集单元和弧光传感器，其中，
[0007]所述弧光传感器，设置在电力传输母线上的各开关柜内，并与所述主控单元连接，用于感应弧光信号并发送给主控单元；
[0008]电压采集单元，设置在弧光保护装置内，并与所述主控单元通过背板总线连接，用于采集母线电压开放信号并发送给主控单元；
[0009]主控单元，用于在接收到所述电压采集单元发送的电压开放信号和弧光传感器感应所述电力传输母线上的弧光信号后断开相应的电力传输开关。
[0010]优选地，所述电压采集单元为模拟量采样卡。
[0011]优选地，所述模拟量采样卡包括低电压、正序电压和零序电压滤过器。
[0012]优选地，所述主控单元为CPU。
[0013]另一方面，本发明提供一种基于上述电压闭锁式弧光保护系统的电压闭锁式弧光保护方法，其特征在于，包括:
[0014]电压采集单元在电力传输过程中感应电力传输母线上的电压信号；
[0015]主控单元在接收到所述电压采集单元发送的电压开放信号和弧光传感器感应所述电力传输母线上的弧光信号后断开相应的电力传输开关。
[0016]优选地，所述方法还包括:当电力传输母线发生相间短路、相间接地短路和/或单相接地时发出弧光反应，弧光传感器感应弧光信号。
[0017]优选地，所述主控单元在接收到所述电压采集单元发送的电压开放信号和弧光传感器感应所述电力传输母线上的弧光信号后断开相应的电力传输开关，包括:
[0018]当电力传输母线发生相间短路时，在接收到低电压滤过器发送的电压开放信号和弧光传感器发送的弧光信号后断开相应的电力传输开关。
[0019]优选地，所述主控单元在接收到所述电压采集单元发送的电压开放信号和弧光传感器感应所述电力传输母线上的弧光信号后断开相应的电力传输开关，包括:
[0020]当电力传输母线单相接地或相间短路接地故障时，在接收到零序电压滤过器发送的电压开放信号和所述弧光传感器发送的弧光信号后断开相应的电力传输开关。
[0021]由上述技术方案可知，本发明的电压闭锁式弧光保护系统及方法，通过在电力传输过程中，当主控单元在同时接收到弧光传感器感应所述电力传输母线上的弧光信号和所述电压采集单元发送的电压开放信号后，驱动出口继电器断开相应的电力传输开关，实现采用弧光和电压双判据来判定，提高了弧光保护的准确性、可靠性，从而降低弧光故障对开关柜的损害，避免弧光故障对电力操作人员的伤害。
【附图说明】
[0022]图1为本发明一实施例提供的电压闭锁式弧光保护系统的结构示意图；
[0023]图2为本发明一实施例提供的电压闭锁式弧光保护方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0025]图1示出了本发明一实施例提供一种电压闭锁式弧光保护系统，包括:主控单元、电压采集单元和弧光传感器，其中，
[0026]所述弧光传感器，设置在电力传输母线的开关柜内，并与所述主控单元连接，用于感应弧光信号并发送给主控单元。如图1所示，第一变压器与第一电力传输母线电连接，第二变压器与第二电力传输母线电连接。在每条电力传输母线上均匀设置有弧光传感器，每条电力传输母线均通过开关(K4、K5、K6、K7)与用户、变电所形成电力传输连接。第一电力传输母线和第二电力传输母线通过开关Κ3连接，第一变压器与第一电力传输母线通过开关Kl连接，第二变压器和第二电力传输母线通过Κ2连接。
[0027]电压采集单元，设置在弧光保护装置内，并通过背板总线与所述主控单元连接，用于感应电压开放信号并发送给主控单元。所述电压采集单元可为模拟量采集卡，另外又根据所计算的电压不同可选为低电压、正序电压和零序电压滤过器。
[0028]主控单元，用于在接收到所述电压采集单元发送的电压开放信号和弧光传感器感应所述电力传输母线上的弧光信号后断开相应的电力传输开关。所述主控单元为中央处理器(CPU)进行整个控制过程的控制。
[0029]具体控制过程为:
[0030]当电力传输母线发生相间短路时，电压采集单元采集母线三相电压，其中低电压滤过器计算相间电压值，并判断相间电压值是否满足低压电的条件
[0031]当电力传输母线单相接地或相间短路接地时，电压采集单元采集母线三相电压，其中零序电压滤过器计算零序电压值，并判断零序电压是否满足零序电压过电压的条件。
[0032]需要说明的是，上述两个过程所体现出的两个条件，只要达到其中任意一个条件，所述主控单元均会开放弧光保护功能。
[0033]如当第一变压器所承担的三相发生故障，则需要断开开关Kl和K3。如当第二变压器所承担的三相发生故障，则需要断开开关K2和K3。
[0034]整个过程建立在故障发生后，主控单元接收到电压采集单元发出的电压开放信号后，就开放弧光保护功能，当主控单元接收到弧光传感器采集的弧光信号后，进而根据弧光信号断开开关。使得本申请采用弧光和电压双判据来判定，提高了弧光保护的准确性、可靠性，从而降低弧光故障对开关柜的损害，避免弧光故障对电力操作人员的伤害。
[0035]图2示出了本发明另一实施例提供的一种基于上述电压闭锁式弧光保护系统的电压闭锁式弧光保护方法，包括:
[0036]S21、电压采集单元在电力传输过程中感应电力传输母线上的电压信号。
[0037]在本步骤中，需要说明的是，当电力传输母线发生相间短路、相间接地短路和/或单相接地时，势必会存在电压信号的变化，因此，采用电压采集单元感应电力传输母线上的电压信号。
[0038]S22、主控单元在接收到所述电压采集单元发送的电压开放信号后，开放弧光保护功能，并在接收到所述弧光传感器发送的弧光信号后断开相应的电力传输开关。
[0039]在本步骤中，需要说明的是，当电力传输母线发生相间短路时，主控单元在接收到正序电压滤过器发送的电压开放信号后，开放弧光保护功能，并在接收到所述弧光传感器发送的弧光信号后断开相应的电力传输开关。
[0040]当电力传输母线单相接地或相间短路接地时，主控单元在接收到零序电压滤过器发送的电压开放信号后，开放弧光保护功能，并在接收到所述弧光传感器发送的弧光信号后断开相应的电力传输开关。
[0041]需要说明的是，上述两个过程所体现出的两个条件，只要达到其中任意一个条件，均会开放弧光保护功能。
[0042]如当第一变压器所承担的三相发生故障，则需要断开开关Kl和K3。如当第二变压器所承担的三相发生故障，则需要断开开关K2和K3。
[0043]整个过程建立在故障发生后，主控单元接收到电压采集单元发生的电压开放信号后，开放弧光保护功能，当主控单元又接收到弧光传感器采集的弧光信号后，进而根据弧光信号断开开关。使得本申请采用弧光和电压双判据来判定，提高了弧光保护的准确性、可靠性，从而降低弧光故障对开关柜的损害，避免弧光故障对电力操作人员的伤害。
[0044]此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
[0045]应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
[0046]本领域普通技术人员可以理解:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。
【主权项】
1.一种电压闭锁式弧光保护系统，其特征在于，包括:主控单元、电压采集单元和弧光传感器，其中， 所述弧光传感器，设置在电力传输母线上，并与所述主控单元连接，用于感应弧光信号并发送给主控单元； 电压采集单元，设置在弧光保护装置中，并与所述主控单元通过背板总线连接，用于感应电压开放信号并发送给主控单元； 主控单元，用于在接收所述电压采集单元发送的电压开放信号和弧光传感器感应所述电力传输母线上的弧光信号后断开相应的电力传输开关。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电压采集单元为模拟量采样卡。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述模拟量采样卡包括低电压、正序电压和零序电压滤过器。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主控单元为CR]。5.—种基于上述权利要求1-4中任一权利要求所述电压闭锁式弧光保护系统的电压闭锁式弧光保护方法，其特征在于，包括: 电压采集单元在电力传输过程中感应电力传输母线上的电压信号； 主控单元在接收到所述电压采集单元发送的电压开放信号和弧光传感器感应所述电力传输母线上的弧光信号后断开相应的电力传输开关。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括:当电力传输母线发生相间短路、相间接地短路和/或单相接地时发出弧光，弧光传感器感应弧光信号。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述主控单元在接收到所述电压采集单元发送的电压开放信号和弧光传感器感应所述电力传输母线上的弧光信号后断开相应的电力传输开关，包括: 当电力传输母线发生相间短路时，在接收到低电压滤过器发送的电压开放信号和弧光传感器发送的弧光信号后断开相应的电力传输开关。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述主控单元接收到所述电压采集单元发送的电压开放信号和弧光传感器感应所述电力传输母线上的弧光信号后断开相应的电力传输开关，包括: 当电力传输母线单相接地或相间短路接地故障时，在接收到零序电压滤过器发送的电压开放信号和所述弧光传感器发送的弧光信号后断开相应的电力传输开关。
【文档编号】H02H7/22GK106058819SQ201610394191
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月6日
【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