专利名称：多功能中低压开关柜短路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短路保护系统，属保护技术领域。
背景技术：
开关柜内部绝缘遭到破坏时往往会引发短路故障，严重时柜内温度急剧上升，继 而产生电弧，使开关柜遭到严重破坏。开关柜内绝缘遭到破坏的根本原因是设备工作环境 温度过高，绝缘在高温下老化加快。目前，开关柜短路保护系统主要有两种，一种是继电保 护系统，另一种是电弧光保护系统。继电保护系统以电流增量为故障判据，采集过流信号时 需要一定的判定时间，故障切除相对滞后，只适于保护开关柜外出线故障。电弧光保护系统 是以过电流和电弧光作为故障判据，当开关柜内部发生电弧光故障时，通过切断电源对开 关柜内部设备进行保护，其保护范围局限在柜内。此外，现有的短路保护系统均是在短路故障发生之后才对设备采取保护措施的， 没有采取任何监测和预防措施，因此不能有效避免短路故障所带来的经济损失。
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、提供一种多功能中低压开关柜短路 保护系统。本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的一种多功能中低压开关柜短路保护系统，由无线测温模块和内置无线通讯电路的 电弧光保护装置组成，它们之间通过无线信号进行通讯，所述无线测温模块由热敏电阻、测 温单片机和无线发射器组成，所述热敏电阻安装在开关柜内的母线上，热敏电阻与第一电 阻串联连接后接直流电源，它们串接点输出的温度信号接测温单片机的输入端，所述无线 发射器的输入端接测温单片机的输出端。上述多功能中低压开关柜短路保护系统，所述电弧光保护装置包括无线接收器、 光带、电流信号采集电路、控制单片机、超温报警灯和继电器；所述无线接收器的输出端接 控制单片机的P0. 2端；所述光带设置两条，分别安装在母线隔室前后面板内侧，光带的输 出端连接信号转换电路，后者输出送至第一与门；所述电流信号采集电路包括三个电流互 感器，分别接母线室的三个相线，其输出信号端连接至第一或门，第一或门输出端与第一与 门输出端均连接至第二与门，第二与门的输出端连接至控制单片机的P0. 0端；所述超温报 警灯接控制单片机的PI. 1端；所述继电器控制开关柜母线的电源断路器，其控制线圈接控 制单片机的P1.0端。上述多功能中低压开关柜短路保护系统，构成中还包括延时电路，所述延时电路 的输入端接第一或门的输出端，输出端接控制单片机的P1. 3端。上述多功能中低压开关柜短路保护系统，将光带输出的光信号转换成电信号的信 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光带的输出 端，输出端接反相器的输入端，所述反相器的输入端接光敏三极管的输出端，输出端接第一与门的输入端。上述多功能中低压开关柜短路保护系统，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转换器的输出端接第一或门 的输入端。本实用新型将无线测温技术、传统电弧光综合保护技术与继电保护技术有机结合 起来，对开关柜进行全面的保护。无线测温模块用于监测母线温度，并将监测数据发送给电 弧光保护装置的控制单片机，控制单片机据此判断开关柜是否运行在超温状态，当温度超 过设定值时，通过超温报警灯发出报警信号，提示工作人员及时采取相应措施，防止短路事 故的发生。电弧光保护装置用于对母线室的电弧光故障进行监测和保护，两条分别安装在母 线隔室前后面板内侧的光带用于采集隔室内的弧光信号。由于隔室是密封的，即使外界光 源通过缝隙照进隔室内也只能是单侧光，两条光带最多有一条监测到外界光信号，这时保 护装置不会误动；而当隔室内部发生短路故障产生弧光时，两条光带将同时监测到光信号， 从而保证本装置可靠动作。由于光带表面上任一点接收的光信号都可以传至端头，大大提 高了本装置的探测范围以及光灵敏度整定的精度，避免保护装置拒动。设置延时电路可使本装置具有过电流延时保护功能，若馈线柜的用电器侧出现短 路故障，在开关柜侧还没有出现弧光的情况下，通过发出延时跳间信号对开关柜进行保护， 防止了故障蔓延。本实用新型功能齐全，不仅可对开关柜进行全面的保护，而且还可在第一时间向 运行维护人员提供准确、可靠的系统环境温度信息，使维护人员能够及时发现并排除事故 隐患，最大限度地降低经济损失。
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以下结合附图对本实用新型作进一步说明。图1是无线测温模块的电原理图；图2是电弧光保护装置的电原理图。图中各标号为G1、G2、光带；PI、P2、反相器；CT1、CT2、CT3、电流互感器；Ql、Q2、 三极管；U1、第一与门；U2、第二与门；U3、控制单片机；U4、第一或门；U5、第二或门；U6、U7、 U8、A/D转换器；U9、延时电路；U10、无线接收器；U11、测温单片机；U12、无线发射器；ZQ1、 ZQ2、ZQ3、整流桥；J、继电器；LED1、超温报警灯；LED2、故障报警灯；D1、D2、D3、稳压二极管； R1 R6、电阻；Rt、热敏电阻。
具体实施方式
参看图1、图2，本实用新型把温度监测、电弧光保护和继电保护的功能结合起来， 对开关柜进行全面的保护。由于高压绝缘问题，很难利用常用的温度测量方法对高压设备 的运行温度进行监测，本系统的无线测温模块采用无线电波进行信号传输，无线测温模块 安装在开关柜母线室内母线上(母线绝缘上开启与热敏电阻Rt尺寸相同的孔，温度传感器 紧贴母线铜排)，与接收设备(电弧光保护装置)之间无电气联系。无线接收器接收到信号 后通过数据线上传给控制单片机U3的端子P0. 2，控制单片机U3通过超温报警灯LED1发出报警信号。本装置具有独立的过电流延时保护功能，当各馈线柜的用电器侧出现短路故障时，第一或门U4输出过电流信号，延时电路U9将该信号延时发送到控制单片机U3的端子 P0. 2，在开关柜侧还没有出现弧光的情况下，使控制单片机U3延时发出跳闸信号，延时范 围0-600秒。光带G1(G2)的输出端接光敏三极管的输入端，上拉电阻和光敏三极管将光带 Gl (G2)所输出的光信号转换成电信号，该信号送入反相器Pl (P2)的输入端，反相器Pl (P2) 的输出端输出与光带Gl (G2)输出的光信号同步的电信号。Ul是第一与门，其输出端信号为 有效弧光信号。三个电流互感器CT1、CT2、CT3采集母线三相过电流信号，ZQ1、ZQ2、ZQ3为 三个整流桥，用于将三个电流互感器CT1、CT2、CT3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R4、R5、R6构成三个稳压电路；U6、U7、U8是三个一位的A/D转换 器，用于调整第一或门U4的输入端电平。第一与门Ul输出的有效弧光信号与第一或门U4输出的过电流信号在第二与门U2 中进行“与”运算后送入控制单片机的P0.0端。当出现弧光故障时，控制单片机U3通过Pl. 0端输出跳闸信号，使母线断电，防止 故障进一步扩大。同时故障报警灯LED2点亮，发出报警信号。由图2可以看出，故障报警灯 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，也应检修开 关柜。
权利要求一种多功能中低压开关柜短路保护系统，其特征是，它由无线测温模块和内置无线通讯电路的电弧光保护装置组成，它们之间通过无线信号进行通讯，所述无线测温模块由热敏电阻(Rt)、测温单片机(U11)和无线发射器(U12)组成，所述热敏电阻(Rt)安装在开关柜内的母线上，热敏电阻(Rt)与第一电阻(R1)串联连接后接直流电源，它们串接点输出的温度信号接测温单片机(U11)的输入端，所述无线发射器(U12)的输入端接测温单片机(U11)的输出端。
2.根据权利要求1所述多功能中低压开关柜短路保护系统，其特征是，所述电弧光 保护装置包括无线接收器(U10)、光带、电流信号采集电路、控制单片机(U3)、超温报警灯 (LED1)和继电器(J)；所述无线接收器(U10)的输出端接控制单片机(U3)的P0. 2端；所述 光带设置两条，分别安装在母线隔室前后面板内侧，光带的输出端连接信号转换电路，后者 输出送至第一与门(U1)；所述电流信号采集电路包括三个电流互感器，分别接母线室的三 个相线，其输出信号端连接至第一或门(U4)，第一或门(U4)输出端与第一与门(U1)输出端 均连接至第二与门(U2)，第二与门(U2)的输出端连接至控制单片机(U3)的P0.0端；所述 超温报警灯(LED1)接控制单片机(U3)的PI. 1端；所述继电器(J)控制开关柜母线的电源 接触器，其控制线圈接单片机(U3)的P1.0端。
3.根据权利要求2所述多功能中低压开关柜短路保护系统，其特征是，构成中还包括 延时电路(U9)，所述延时电路(U9)的输入端接第一或门(U4)的输出端，输出端接控制单片 机(U3)的P1. 3端。
4.根据权利要求3所述多功能中低压开关柜短路保护系统，其特征是，信号转换电路 包括上拉电阻、光敏三极管、反相器，所述光敏三极管的输入端接光带的输出端，光敏三极 管输出端接反相器的输入端，所述反相器的输入端接光敏三极管的输出端，反相器输出端 接第一与门(U1)的输入端。
5.根据权利要求4所述多功能中低压开关柜短路保护系统，其特征是，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 换器的输出端接第一或门(U4)的输入端。
专利摘要一种多功能中低压开关柜短路保护系统，用于对开关柜进行短路保护。它由无线测温模块和内置无线通讯电路的电弧光保护装置组成，它们之间通过无线信号进行通讯，所述无线测温模块由热敏电阻、测温单片机和无线发射器组成，所述热敏电阻安装在开关柜内的母线上，热敏电阻与第一电阻串联连接后接直流电源，它们串接点输出的温度信号接测温单片机的输入端，所述无线发射器的输入端接测温单片机的输出端。本实用新型功能齐全，不仅可对开关柜进行全面的保护，而且还可在第一时间向运行维护人员提供准确、可靠的系统环境温度信息，使维护人员能够及时发现并排除事故隐患，最大限度地降低经济损失。
文档编号H02H7/22GK201616666SQ20102916000
公开日2010年10月27日 申请日期2010年2月8日 优先权日2010年2月8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