用于提供电弧闪光缓解的方法、系统和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本文中描述的实施例一般涉及电弧闪光检测和缓解的系统和方法，并且更具体地涉及提供连续保护并且促进降低错误检测的电弧闪光检测和缓解系统。
【背景技术】
[0002]至少一些已知的电力分配电路(诸如开关柜单元)具有由诸如空气或气体或固态介电质的绝缘隔离的导体。然而，如果导体位置过于靠近，或者如果导体之间的电压超过导体之间的绝缘的绝缘性质，可能出现电弧闪光。例如，导体之间的绝缘可能电离化，这使绝缘导电，能够形成电弧闪光。
[0003]电弧闪光包括由于两相导体之间、一相导体和中性导体之间和/或一相导体和接地点之间的故障造成的能量的快速释放。电弧闪光可能以热、强光、压力波和/或声波的形式释放大量的足以损坏导体和相邻设备的能量。更具体地，电弧闪光温度可能达到或超过20，000°C，使导体和相邻的设备汽化。为了缓解在电弧闪光中造成的损坏，已知的电弧闪光缓解装置产生使电弧闪光能量消失的可控短路。然而，已知的电弧闪光缓解装置会在跳闸(也称作接合)之后明显中断电力分配电路的服务。例如，电力分配电路可能被中断，直到技术员手动检查、修理和/或复位系统。相应地，“意外跳闸(nuisance trips) ” (即由错误地检测电弧闪光引起的跳闸)对电力分配电路的操作员强加大量的代价。
[0004]特别是，一些已知的电弧闪光缓解装置被设计成基于指示出现电弧闪光的测量电流而接合。然而，产生电弧闪光的故障的电流水平可能小于短路的电流水平，使得在一些标准的短路期间检测到电弧闪光。此外，标准的断路器可能不能够在电弧闪光缓解系统接合之前清除短路，中断了电力分配电路的服务。相应地，已知的基于电流的电弧闪光缓解装置可能在错误地检测电弧闪光之后中断服务，而电弧闪光可能是使用标准断路器可恢复的。
[0005]其它一些已知的电弧闪光缓解系统使用光传感器来检测电弧闪光过程中发射的光的存在。然而，这种传感器通常对低的光水平敏感，以致也检测非电弧闪光的光并触发电弧闪光缓解装置的“意外跳闸”。例如，典型的电弧闪光事件可能在距离电弧闪光事件三到四英尺的距离处产生量级在100，000勒克司的光通量的光，而已知的光传感器通常在700或更低勒克司饱和。在跳闸期间由断路器发出的光通过空间照明或通过直射阳光可能引起光传感器错误地检测到电弧闪光事件。
[0006]由于与“意外跳闸”关联的成本，许多已知的电弧闪光缓解装置只是在特定的时段操作，例如在技术员操作电力分配电路时。因此，需要能够连续操作、可靠地检测电弧闪光事件来缓解意外跳闸并且快速操作以促进预防对技术员和设备造成伤害的电弧闪光检测系统。
【发明内容】
[0007]在一方面，提供了一种电力设备保护系统。所述电力设备保护系统包括:第一跳闸单元，所述第一跳闸单元被配置成监视第一电路；第二跳闸单元，所述第二跳闸单元被配置成监视在所述第一电路下游的第二电路；电弧闪光(AF)传感器，所述电弧闪光传感器被配置成检测电弧闪光；AF缓解装置；至少一个电流传感器，以及控制器，所述控制器耦连到所述AF传感器和所述至少一个电流传感器。所述电力设备保护系统可操作于第一模式和第二模式，其中，在所述第一模式，所述控制器被配置成基于由所述AF传感器和所述至少一个电流传感器二者生成的信号激活所述AF缓解装置，并且，在所述第二模式，所述控制器被配置成基于由所述至少一个电流传感器和所述AF传感器中的至少一个生成的信号激活所述AF缓解装置。
[0008]在另一方面，提供了一种用于电力设备保护系统的控制器，所述电力设备保护系统包括被配置成监视第一电路的第一跳闸单元、被配置成监视在所述第一电路下游的第二电路的第二跳闸单元、至少一个电流传感器和被配置成检测电弧闪光的电弧闪光(AF)传感器。所述控制器被配置成耦连到AF缓解装置；以及操作于第一模式和第二模式，其中，在所述第一模式中，所述控制器被配置成基于由所述AF传感器和所述至少一个电流传感器二者生成的信号激活所述AF缓解装置，并且其中，在所述第二模式，所述控制器被配置成基于由所述至少一个电流传感器和所述AF传感器中的至少一个生成的信号激活所述AF缓解装置。
[0009]优选地，在所述第一模式，所述控制器被配置成:从耦连于所述AF传感器和所述控制器之间的AF继电器接收激活信号；以及朝所述AF缓解装置发送所述激活信号。并且，所述控制器被配置成当所述AF传感器检测到电弧闪光并且所述第一电路中出现故障时，从所述AF继电器接收激活信号。
[0010]优选地，在所述第二模式，所述控制器被配置成:从所述至少一个电流传感器接收电流测量值；以及当所述电流测量值超过预定电流阈值时，激活所述AF缓解装置。
[0011]优选地，所述控制器被配置成基于在输入装置处接收的输入在所述第一模式和所述第二模式之间切换。在又一方面，提供了一种用于保护电力设备的方法。所述方法包括:使用第一跳闸单元监视第一电路；使用第二跳闸单元监视在所述第一电路下游的第二电路；使用至少一个电流传感器测量电流；使用电弧闪光(AF)传感器检测电弧闪光；以及使用耦连到所述AF传感器的控制器激活AF缓解装置。激活所述AF缓解装置包括:当所述控制器操作于第一模式时，基于由所述AF传感器和所述至少一个电流传感器二者生成的信号激活所述AF缓解装置；以及当所述控制器操作于第二模式时，基于由所述至少一个电流传感器和所述AF传感器中的至少一个生成的信号激活所述AF缓解装置。
[0012]优选地，该方法还包括:当所述控制器操作于第一模式时，激活所述AF缓解装置包括:当故障的位置在所述第二电路时，由在所述第二跳闸单元和附加硬件装置之一上实现的ZSI功能输出阻止信号；以及当所述故障在预定的时间段之后仍存在或所述故障的位置在所述第一电路时，从所述ZSI功能输出使能信号。当所述ZSI功能输出阻止信号时，打开耦连于所述控制器和所述AF缓解装置之间的开关；以及当所述ZSI功能输出使能信号时，闭合所述开关。
[0013]优选地，该方法还包括:当所述ZSI功能输出阻止信号时，抑制AF继电器向所述控制器发送激活信号，其中，所述AF继电器耦连于所述AF传感器和所述控制器之间；以及当所述ZSI功能输出使能信号时，允许所述AF继电器向所述控制器发送激活信号。
[0014]优选地，该方法还包括:当所述控制器操作于第二模式时，激活所述AF缓解装置包括:从所述至少一个电流传感器接收电流测量值；以及当所述电流测量值超过预定的电流阈值时，激活所述AF缓解装置。
[0015]优选地，该方法还包括:当所述控制器操作于第一模式时，激活所述AF缓解装置包括基于由所述AF传感器、所述至少一个电流传感器和至少一个电压传感器生成的信号激活所述AF缓解装置。
[0016]以及，该方法还包括在耦连到所述控制器的输入装置上接收控制所述控制器是否操作于所述第一模式或所述第二模式的输入。
【附图说明】
[0017]图1是示例性电力系统的示意框图。
[0018]图2是可以用于图1中所示的电力系统的示例性配电系统的示意框图。
[0019]图3是可以用于图1中所示的电力系统的示例性设备保护系统的示意图。
[0020]图4是可以用于图1中所示的电力系统的替代设备保护系统的示意图。
[0021]图5是使用如图3和4中所示的区域选择互锁(ZSI)模块保护电力设备的示例性方法的流程图。
[0022]图6是图解说明使用图3中所示的设备保护系统保护电力设备的示例性方法的流程图。
[0023]图7是图解说明使用图4中所示的设备保护系统保护电力设备的替代性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0024]本文中描述了用于保护配电设备或其它电力设备不受电弧闪光影响的系统、方法和设备的示例性实施例。这些实施例通过使用在跳闸单元或另一硬件装置中实现的区域选择互锁功能阻止电弧闪光缓解装置的激活，促进降低意外闪光。更具体地，这些实施例能够使出现在馈电线路中的非电弧故障或远程电弧故障(诸如短路)使用断路器正常处理，而受保护设备内的也称作电弧闪光事件的电弧故障由电弧闪光缓解装置处理。如本文中使用的非电弧故障是分配系统中出现的不需要转移电弧闪光能量的故障(即不是受保护设备内的电弧故障)。确切地说，非电弧故障一般可以通过使断路器跳闸来被消除。这些实施例还促进在第一模式设备保护系统的连续操作，第一模式使用区域选择互锁(ZSI)功能促进降低意外跳闸。选择