珠海科金電力科技有限公司
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在我國，中、低壓母線短路故障中，重點設備和人員傷害主要由電弧光引起，然而，我國的大多數中低壓母線沒有設置快速母線保護，而只是采用了簡單的消弧裝置和變壓器后備保護。這些保護智能化較低，動作速度慢，往往會延長故障切除時間，從而進一步擴大設備損壞程度，甚至會引起“火燒連營"的惡性事故，沖擊變壓器一次運行，影響整個電網的安全運行。弧光保護系統是我公司根據國內實際情況，吸收國外電弧光保護的特點，結合行業檢測......
1）變壓器后備過流保護，典型的保護動作時間為1.2s~2s。
2）采用饋線速斷保護閉鎖變壓器后備過流保護，典型的保護動作時間為300ms~500ms。
3）高阻抗母線差動保護，典型的保護動作時間為30ms~50ms。
上述保護均有致命的弱點就是動作時間太慢，根據電弧光危害示意圖所示，保護裝置動作時間不能超過20ms，否則會產生不可修復的器件損壞，從而延長故障修復時間。
1）、動作迅速可靠：
采用了可靠的快速算法，可以在短時間內判斷弧光變化信號和電流變化信號并迅速出口，從發現故障到出口跳閘時間間隔優于10ms，確保開關柜內設備的弧光在75ms以內切除。
2、全數字化設計：
本裝置采用全數字化設計，配置靈活，動作精度高，而且排除了由于旋鈕或其他機械設計導致的誤差隱患。
3、保護原理簡單、合理
根據弧光產生時的特點，裝置采用弧光和電流雙重判據，判據簡單且可以有效的保證動作的準確性。
4、強大的電氣性能：
弧光探頭設計、連接線等全部采用耐高溫、阻燃的高分子材料，具有的電氣隔離效果。裝置滿足EMC的標準，保證了弧光保護系統的整體穩定性和動作的可靠性。
5、故障信息記錄全面
在故障弧光發生并引起裝置跳閘后，主控單元或饋線保護單元可以準確的記錄弧光探頭檢測到故障弧光的位置信息，且可以詳細記錄動作時刻的三相電流值。
弧光保護系統主要由主控單元、弧光采集單元和弧光傳感器組成，為了適應現場的應用需求，分為母線型弧光保護系統和饋線型弧光保護系統。如下圖所示：
圖2 弧光保護系統結構示意圖
1.3.1 主控單元
主控單元是母線型弧光保護系統的核心。它檢測分析故障信號、接收分析采集單元的弧光故障信號，并對兩種信號進行綜合分析判斷。在滿足跳閘條件時，發出跳閘指令以切除故障。
主控單元一般安裝在進線柜或緊鄰進線柜的開關柜的二次控制門板上。主控單元有：
1）16個弧光信號檢測接口，用于接收來自弧光傳感器的弧光故障信號；
2）2路RS485；
3）4路快速跳閘輸出接口，符合IEC255-23繼電器標準。
4）2路報警出口，其中一路為裝置故障出口。
5）12路電流輸入，檢測4組三相電流信號，用于判斷故障電流。
6）主控單元可以根據客戶需要擴展弧光采集單元、或者電流單元
1.3.2 弧光擴展采集單元
弧光擴展采集單元與主控單元配合使用，是弧光保護系統的重要組成部分，主要用于采集故障弧光，并將判斷后的結果通過高速總線傳遞給主控單元。單個弧光采集單元可以安裝16路弧光探頭，根據系統的大小可以任意增減弧光采集單元的數量。弧光采集單元通常安裝在選定的開關柜內中。弧光采集單元具有
1）16個弧光信號檢測接口，用于接收來自弧光傳感器的弧光故障信號；
2）2個數據通訊接口，1路RS485，1路CAN總線；
1.3.3 弧光傳感器
弧光傳感器中的探頭安裝在柜內各間隔中，可實現由簡單到復雜、有選擇性的保護。弧光探頭作為光感應元件，在發生弧光故障時檢測突然增加的光強。主流應用分為光纖式弧光傳感器和電纜式弧光傳感器兩種。
1）光纖式弧光傳感器
光纖式弧光傳感器，前置探頭采集弧光信號中的光譜信息，并通過專用光纖將光信號傳送給弧光采集單元或主控單元，弧光單元或主控單元完成光信號的分析處理與采集。
2）電纜式弧光傳感器
電纜式弧光傳感器，前置探頭采集弧光信號中的光譜信息，并在探頭處完成光信號與電信號的轉換，輸出4-20mA的電流信號傳送給弧光單元或弧光保護主控單元。
本系統具有以下技術特點：
1）滿足電磁兼容（EMC）標準；
2）符合中國繼電保護設計標準要求；
3）采用過流及弧光雙重判據，可靠性高；
4）新型光纖連接傳輸，光電轉換在裝置內完成，抗電磁干擾能力強；
5）采用過濾干擾光的新型弧光傳感器，具有過濾干擾光的功能，避免可見光傳感器受環境光照影響引起誤動；
6）出口跳閘時間小于10ms，遠快于傳統的母線保護，對開關柜的內部弧光故障總切除時間可以控制在75ms以內；
7）全漢字顯示，操作習慣和傳統數字式保護一致；
8）跳閘出口邏輯可編程；
9）弧光傳感器動作值三檔可調；
1）電弧光保護功能
電弧光保護以電流單元為基礎分組，弧光探頭可以整定關聯到任意一組電流信號上。
當弧光單元把光信號從弧光傳感器傳輸到主控單元時，并且同時電流啟動元件動作，電弧光保護動作；裝置可選擇弧光信號動作單判據作為動作邏輯判斷。
圖3 電弧光保護邏輯圖
2) 裝置自檢
當裝置檢測到本身硬件故障時，發出告警信號，同時閉鎖整套保護。硬件故障包括：采樣回路故障、RAM出錯、定值出錯等。
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