本发明涉及一种用于弧光保护的主控单元。
背景技术：
电力系统的进线电源开关柜中由于各种的短路原因可引起弧光，弧光会以300m/s的速度爆发，摧毁途中的任何物质。只要系统中不断电，弧光就会一直存在。弧光短路所释放的巨大能量所产生的各种电弧效应，会对附近的工作人员造成严重的伤害。
因此需要对进线电源电流信息及弧光进行监测并进行有效控制，目前还没有对电源电流信息及弧光进行有效监测并进行对应控制措施的主控单元。
技术实现要素：
鉴于目前还没有对电源电流信息及弧光进行有效监测并进行对应控制措施的主控单元，本发明提供一种用于弧光保护的主控单元。
本发明解决其技术问题的技术方案是：一种用于弧光保护的主控单元，包括若干路紫外弧光探头、若干个电流互感器，所述的紫外弧光探头的输出端与一光电转换电路的输入端连接，所述的光电转换电路获取所述紫外弧光探头所探测到的弧光强度，将光信号转换成电压模拟信号，所述电流互感器的输出端与一电流采集电路的输入端连接；
还包括FPGA控制器，该FPGA控制器包括AD转换模块，所述光电转换电路的输出端连接所述AD转换模块的输入端，AD转换模块从而将电压模拟信号转换成电压数字信号；所述电流采集电路的输出端连接所述AD转换模块的输入端，AD转换模块将电流模拟信号转换成电流数字信号；
所述的FPGA控制器还包括FFT电流谐波变换模块、弧光判断模块、过流判断模块，所述AD转换模块的输出端分别连接所述的FFT电流谐波变换模块、弧光判断模块、过流判断模块；所述的FFT电流谐波变换模块根据AD转换模块采集的电流值进行FFT变换，获取电流的谐波分布；所述的弧光判断模块根据AD转换模块采集的电压信号进行弧光有无判断，与设定弧光阈值进行比较，获取该路紫外弧光探头是否监测到弧光的结果；所述的过流判断模块根据AD转换模块采集的电流值进行电流有效值计算，与设定过流阈值进行比较，得出该路电流是否过流的结果；
所述的FPGA控制器还包括一电流弧光状态寄存器、写电流弧光寄存器，所述弧光判断模块的输出端与所述的电流弧光状态寄存器连接，将该路紫外弧光探头是否监测到弧光的结果写入电流弧光状态寄存器中；所述过流判断模块的输出端与所述的电流弧光状态寄存器连接，将该路电流是否过流的结果写入电流弧光状态寄存器中；所述的AD转换模块的输出端与所述的写电流弧光寄存器连接，将AD转换模块中发送来的电流、弧光状态，写入对应地址的电流弧光状态寄存器中；
所述的FPGA控制器还包括响应跳闸连动逻辑判定矩阵、继电器状态寄存器，该应跳闸连动逻辑判定矩阵的输入端连接所述的电流弧光状态寄存器，该应跳闸连动逻辑判定矩阵的输出端连接所述的继电器状态寄存器，所述的响应跳闸连动逻辑判定矩阵读取电流弧光状态寄存器中的值，通过逻辑控制关系，输出控制结果，写入继电器状态寄存器中；
所述的FPGA控制器还包括读状态寄存器、CAN通信模块，所述的读状态寄存器的输入端与所述的继电器状态寄存器连接，所述读状态寄存器的输出端与所述的CAN通信模块连接，所述的读状态寄存器将继电器状态寄存器中的值进行实时读取，通过CAN通信模块发送至对应的子单元；所述写电流弧光寄存器的输出端与所述CAN通信模块的输入端连接，从写电流弧光寄存器上接收所有的电流、弧光状态值；
还包括微处理器，所述的FPGA控制器还包括与微处理器通信模块，与微处理器通信模块的输入端跟电流弧光状态寄存器、继电器状态寄存器、FFT电流谐波变换模块连接，与微处理器通信模块的输出端跟所述的微处理器连接；所述的微处理器与显示器连接，与微处理器通信模块将电流弧光状态寄存器、继电器状态寄存器值发送给微处理器，并通过显示器进行显示，与微处理器通信模块将电流谐波变换结果实时发送给微处理器，并通过显示器进行显示；
还包括ICE61850通信转接板，该ICE61850通信转接板与所述的微处理器连接，通过ICE61850通信转接板与站内监控系统通信；
还包括光耦、常规继电器、快速继电器、信号继电器，所述的光耦的输入端与所述的继电器状态寄存器连接，所述光耦的输出端分别与所述的常规继电器、快速继电器、信号继电器连接；
还包括CAN收发器模块、CAN转光纤模块，CAN收发器模块连接所述的CAN通信模块，将系统的通信转换成CAN总线通信方式，所述的CAN转光纤模块与所述的CAN收发器连接，将CAN总线通信转换成为光纤通信。
进一步，所述的微处理器还与指示灯连接。
进一步，所述的微处理器还与按键连接。
进一步，所述的紫外弧光探头为GaN基紫外光探测器。
本发明的有益效果在于：将弧光保护的核心操作在FPGA控制器中实现，并采用流水线方式，大大降低跳闸响应时间。
附图说明
图1是本发明的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
参照图1，一种用于弧光保护的主控单元，包括若干路紫外弧光探头1、若干个电流互感器2，所述的紫外弧光探头1的输出端与一光电转换电路3的输入端连接，所述的光电转换电路3获取所述紫外弧光探头1所探测到的弧光强度，将光信号转换成电压模拟信号，所述电流互感器2的输出端与一电流采集电路4的输入端连接。
还包括FPGA控制器5，该FPGA控制器包括AD转换模块6，所述光电转换电路3的输出端连接所述AD转换模块6的输入端，AD转换模块6从而将电压模拟信号转换成电压数字信号；所述电流采集电路4的输出端连接所述AD转换模块6的输入端，AD转换模块6将电流模拟信号转换成电流数字信号；
所述的FPGA控制器还包括FFT电流谐波变换模块7、弧光判断模块8、过流判断模块9，所述AD转换模块6的输出端分别连接所述的FFT电流谐波变换模块7、弧光判断模块8、过流判断模块9；所述的FFT电流谐波变换模7块根据AD转换模块6采集的电流值进行FFT变换（傅里叶变换），获取电流的谐波分布；所述的弧光判断模块8根据AD转换模块6采集的电压信号进行弧光有无判断，与设定弧光阈值进行比较，获取该路紫外弧光探头是否监测到弧光的结果；所述的过流判断模块9根据AD转换模块6采集的电流值进行电流有效值计算，与设定过流阈值进行比较，得出该路电流是否过流的结果；
所述的FPGA控制器还包括一电流弧光状态寄存器10、写电流弧光寄存器11，所述弧光判断模块8的输出端与所述的电流弧光状态寄存器10连接，将该路紫外弧光探头是否监测到弧光的结果写入电流弧光状态寄存器10中；所述过流判断模块9的输出端与所述的电流弧光状态寄存器10连接，将该路电流是否过流的结果写入电流弧光状态寄存器10中；所述AD转换模块6的输出端与所述的写电流弧光寄存器11连接，将AD转换模块6中发送来的电流、弧光状态，写入对应地址的电流弧光状态寄存器10中；
所述的FPGA控制器还包括响应跳闸连动逻辑判定矩阵12、继电器状态寄存器13，该应跳闸连动逻辑判定矩阵12的输入端连接所述的电流弧光状态寄存器10，该应跳闸连动逻辑判定矩阵12的输出端连接所述的继电器状态寄存器13，所述的响应跳闸连动逻辑判定矩阵12读取电流弧光状态寄存器10中的值，通过逻辑控制关系，输出控制结果，写入继电器状态寄存器13中；
所述的FPGA控制器还包括读状态寄存器14、CAN通信模块15，所述的读状态寄存器14的输入端与所述的继电器状态寄存器13连接，所述读状态寄存器14的输出端与所述的CAN通信模块15连接，所述的读状态寄存器14将继电器状态寄存器13中的值进行实时读取，通过CAN通信模块15发送至对应的子单元；所述写电流弧光寄存器11的输出端与所述CAN通信模块15的输入端连接，从写电流弧光寄存器11上接收所有的电流、弧光状态值；
还包括微处理器16，所述的FPGA控制器还包括与微处理器通信模块17，与微处理器通信模块17的输入端跟电流弧光状态寄存器10、继电器状态寄存器13、FFT电流谐波变换模块7连接，与微处理器通信模块17的输出端跟所述的微处理器16连接；所述的微处理器16与显示器18连接，与微处理器通信模块17将电流弧光状态寄存器10、继电器状态寄存器13值发送给微处理器16，并通过显示器18进行显示，与微处理器通信模块17将电流谐波变换结果实时发送给微处理器16，并通过显示器18进行显示；
还包括ICE61850通信转接板19，该ICE61850通信转接板19与所述的微处理器16连接，通过ICE61850通信转接板19与站内监控系统通信；
还包括光耦20、常规继电器21、快速继电器22、信号继电器23，所述的光耦20的输入端与所述的继电器状态寄存器13连接，所述光耦20的输出端分别与所述的常规继电器21、快速继电器22、信号继电器23连接，三种继电器分别完成常规跳闸、快速跳闸、异常信号指示任务，通过光耦20控制继电器完成不同功能，光耦20隔离了现场强电与系统弱电，可以避免由于不同节点地电位不同引起的设备烧毁；
还包括CAN收发器模块24、CAN转光纤模块25，CAN收发器模块24连接所述的CAN通信模块15，将系统的通信转换成CAN总线通信方式，所述的CAN转光纤模块25与所述的CAN收发器24连接，将CAN总线通信转换成为光纤通信。
推荐所述的紫外弧光探头采用GaN基紫外光探测器，GaN基紫外光探测器相较于传统的探测器具有以下优点：1.半导体探测器，体积小，功耗低，实时性高，性能稳定，耐高低温；2.直接紫外带隙响应，无需荧光转换，大幅提高了探测稳定性；3.无源工作模式，大大提高了系统的，鲁棒性和耐久性；4.GaN 不吸收可见光, GaN基紫外光探测器可以做到日盲, 不需要滤光系统，简化了探测器系统；5.不需要做成浅结, 这样可以大大提高量子效率，从而大大提升了紫外光探测器的响应度；6.GaN 的抗辐射能力很强，提升了器件的抗干扰能力，使器件可正常工作于各种恶劣极端环境。
本实施例中所述的微处理器16还与指示灯26连接，可通过指示灯26进行状态指示；本实施例中所述的微处理器16还与按键27连接，按键形成人机交互的一个接口。