一种弧光保护系统的制作方法

本实用新型涉及电力保护系统，具体涉及一种弧光保护系统。

背景技术：

在我国，中、低压母线短路故障中，重点设备和人员伤害主要由电弧光引起；而我国的大多数中低压母线没有设置快速母线保护，而只是采用了简单的消弧装置和变压器后备保护，这些保护通常采用弧光传感器经控制器判断后结合断路器进行断电措施，由于弧光传感器本身具有较高的光度敏感，一般情况下完成断电措施后即认为是完成了保护作用，事实上当弧光产生后，故障点存在有起火隐患，若以温度传感器进行探测，则存在探测点的设置位置问题与温度滞后问题，不能及时发现火光并进行相应处理；甚至有可能引起连带事故，冲击变压器一次运行，影响整个电网的运行安全。为了解决这个问题，有必要进行深入研究。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种弧光保护系统，其目的在于解决在断电保护完成后，利用弧光探头对弧光发生故障点的起火状态进行继续监控。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种弧光保护系统，包含主控单元、馈线保护单元、弧光采集单元、电流传感器、若干弧光探头；各弧光探头的输出分别与弧光采集单元和/或馈线保护单元的输入相连；弧光采集单元、电流传感器的输出与主控单元相连；馈线保护单元的输出与弧光探头采集单元对应连接断路器的跳闸线圈相连；所述弧光采集单元和/或馈线保护单元包含弧光探头连接端与控制单元，所述弧光探头连接端与控制单元相连；所述弧光采集单元和/或馈线保护单元还包含线性放大电路、模数转换电路、移位寄存器模组、数值比较电路、D触发器、数模转换电路、方波发生电路、数字单稳态触发器、驱动电路、供电单元与输出连接端；所述弧光探头连接端与弧光探头连接，弧光探头连接端的输出经线性放大电路、模数转换电路后与移位寄存器模组的输入相连，所述移位寄存器模组包含多个移位寄存器，移位寄存器的数量与模数转换电路对应的数字位数相同，且任一移位寄存器的输入端与模数转换电路的其中一位数字信号输出端唯一对应相连；各移位寄存器的触发端均连接至方波发生电路的输出端；各移位寄存器均包含的第一位输出端与第二位输出端，各移位寄存器的第一位输出端按照其所连接模数转换电路数字信号输出端的位阶顺序，与数值比较器的第一输入端相连，各移位寄存器的第二位输出端按照其所连接模数转换电路数字信号输出端的位阶顺序，与数值比较器的第二输入端相连；各移位寄存器的第一位输出端按照其所连接模数转换电路数字信号输出端的位阶顺序，与数模转换电路的输入端相连；数模转换电路的输出端与D触发器的输入相连，D触发器的触发端与数字单稳态触发器的输出端相连；数字单稳态触发器的触发端与数值比较电路的输出相连；所述D触发器的输出端经过驱动电路与输出连接端相连；所述输出连接端与外部控制系统或灭火触发系统电性连接；所述供电单元分别对应与控制单元、线性放大电路、模数转换电路、移位寄存器模组、方波发生电路、数值比较电路、D触发器、驱动电路、数模转换电路、数字单稳态触发器的供电端相连，以提供其所需用电；所述D触发器为下降沿触发的D触发器。

本实用新型利用弧光探头对光的敏感性，对无论是弧光还是火光产生的光源变化进行探测；弧光探头获取的信号经过弧光探头连接端进入弧光采集单元或馈线保护单元，传统的结构经信号处理后输入至弧光采集单元或馈线保护单元的控制单元；但只用作断电触发信号的大小判断处理；本实用新型通过模数转换电路、移位寄存器模组、数值比较电路、 D触发器的设置，在方波发生电路的触发下，对移位寄存器模组中存储的相邻时刻的数据进行比较判断，即将弧光探头信号通过模数转换，在方波的触发状态下进行移位存储，由于移位寄存器模组与数值比较电路的连接方式，使得数值比较电路对于相邻存储的模数转换数据进行比较，正常状态下，由于没有弧光发生，则数值比较电路的输出为零。当弧光或火光发生后，则数值比较电路的其中一个输入由无变有，因此将产生一个非零输出，并触发数字单稳态触发器，数字单稳态触发器产生一个延时脉冲，并输出到D触发器的触发端；正常情况下，经过延时脉冲后的时间间隔，弧光或火光都已经自动熄灭，D触发器的输入端采集到的信号应当为0；但若此时仍有火光存在，则D触发器的输入端采集到的信号为1，经过D触发器保存后持续由驱动电路、输出连接端对主控单元、外部控制系统或灭火系统进行触发或灭火驱动；相比现在仅仅依赖主控单元实现的断电功能，本实用新型具有灵活的系统连接方式，可扩展与外部灭火系统连接。

附图说明

图1为本实用新型的电路逻辑框图。

图2为实施例中模数转换电路至数值比较电路的连接端匹配示意图。

图3为实施例中弧光保护系统的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型中的技术方案进一步说明。

一种弧光保护系统，如图3所示，包含第一主控单元U1、第二主控单元U2、馈线保护单元U3-U6、弧光采集单元T1、电流传感器S1、S2、若干弧光探头100；各弧光探头 100安装于开关柜的母线室、馈线柜或出线柜内电气元件的连接处；各弧光探头100的输出分别与弧光采集单元T1、馈线保护单元U3-U6的输入相连；馈线保护单元的输出与弧光探头采集单元对应连接断路器的跳闸线圈相连；所述弧光采集单元和/或馈线保护单元包含弧光探头连接端与控制单元，所述弧光探头连接端与控制单元相连；如图1所示，所述弧光采集单元和/或馈线保护单元还包含线性放大电路、模数转换电路、移位寄存器模组、数值比较电路、D触发器、数模转换电路、方波发生电路、数字单稳态触发器、驱动电路、供电单元、通信单元与输出连接端；所述弧光探头连接端与弧光探头连接，弧光探头连接端的输出经线性放大电路、模数转换电路后与移位寄存器模组的输入相连，所述移位寄存器模组包含多个移位寄存器，移位寄存器的数量与模数转换电路对应的数字位数相同，且任一移位寄存器的输入端与模数转换电路的其中一位数字信号输出端唯一对应相连；所述移位寄存器模组包含的多个移位寄存器均为2位移位寄存器；各移位寄存器的触发端均连接至方波发生电路的输出端；各移位寄存器均包含的第一位输出端与第二位输出端，各移位寄存器的第一位输出端按照其所连接模数转换电路数字信号输出端的位阶顺序，与数值比较器的第一输入端相连，各移位寄存器的第二位输出端按照其所连接模数转换电路数字信号输出端的位阶顺序，与数值比较器的第二输入端相连；各移位寄存器的第一位输出端按照其所连接模数转换电路数字信号输出端的位阶顺序，与数模转换电路的输入端相连；即如图2所示，模数转换电路中，任一数字信号的输出端以数字结合小写英文字母a～h代表，按照a～h的顺序排列，输入到移位寄存器模组中，在移位寄存器模组中各移位寄存器 (图2中虚框范围内容所示)以a～h顺序排列，其寄存的信号以数字区分；而数值比较电路中的A数据输入端与移位寄存器模组中1a～1h信号输出端相连，数据比较电路中的B数据输入端与移位寄存器模组中的2a～2h信号输出端相连。数模转换电路的输出端与D触发器的输入相连，D触发器的触发端与数字单稳态触发器的输出端相连；数字单稳态触发器的触发端与数值比较电路的输出相连；所述D触发器的输出端经过驱动电路与输出连接端相连；所述输出连接端与外部控制系统或灭火触发系统电性连接；所述供电单元分别对应与控制单元、线性放大电路、模数转换电路、移位寄存器模组、方波发生电路、通信单元、数值比较电路、D触发器、驱动电路、数模转换电路、数字单稳态触发器的供电端相连，以提供其所需用电；所述D触发器为下降沿触发的D触发器，可由JK触发器改变而来，此部分为现有技术，具体连接方式不作赘述。下降沿触发的D触发器有效利用了数字单稳态触发器的脉冲信号，从而确认经过了脉冲时长的延时后再进行数据读取，保证了数据读取的准确性。另一方面，数模转换电路通过将数字信号还原为模拟信号，将多位数字信息数据整合成了单端模拟信号，结合D触发器的数字电路翻转阈值电压，实现电压逻辑判断。若线性放大电路的参数设计难以满足D触发器的对应阈值电压要求，则可在模拟输出端连接分压器或放大器电路进行设计调整。

所述通信单元与控制单元通信连接，控制单元的输出与D触发器的输出、驱动电路的输入并联相接。通过通信单元，本实用新型可与外部主控系统通信连接，获取上级控制系统信息，并对应输出到驱动单元输出端进行动作。

所述数字单稳态触发器包含芯片SN74160、SN74161、SN74S162、SN74S163中的其中一种，虽然此为计数芯片，但其连接的单稳态触发器为院校课程设计中的现有技术，在此不做赘述，所连接单稳态触发器电路为信号上升沿有效，适合本技术方案所用。所述数值比较电路的位数不少于模数转换电路的输出位数或移位寄存器的个数。所述数值比较电路包含四位数值比较器或八位数值比较器。采用线性放大电路，结合较低精度的模数转换电路与对应的数值比较电路有助于提高电路的容错性。如12V电源对应8位模数转换电路，则最小分辨电压为0.047V(12V/256)，较高的分辨电压设置有助于避免由于火光的跳动、电压的跳动影响，避免控制端过于敏感，不断跳动输出错误灭火信号。

所述移位寄存器模组、数值比较电路、D触发器、数字单稳态触发器中的一个或多个包含CPLD芯片。由于CPLD的集成度与电路设计灵活性较高，可将移位寄存器模组、数值比较电路、D触发器、数字单稳态触发器均设计在CPLD中。所述供电单元包含可充电电池、开关电源模块、超级电容中的其中一种。

需说明的是，对于未设置电信号转换的弧光探头，需要在弧光探头连接端之后设置光电转换单元，由光电转换单元输出至线性放大电路；再由线性放大电路输出至控制单元与模数转换电路的输入相连。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。