[发明专利]基于多信号融合的开关柜内部故障电弧保护装置

权利要求书

1.基于多信号融合的开关柜内部故障电弧保护装置，其特征在于，包括电弧声检测模块、电弧光检测模块、电流检测模块、电源模块、故障切除模块、通信模块及主控制器；

电弧声检测模块，用于实时采集开关柜内的弧声信号，弧声信号作为检测判据传输到主控制器；所述电弧声检测模块包括MEMS传声器、第一放大电路、模数转换电路、带通数字滤波电路；所述MEMS传声器安装于开关柜内部用于检测故障电弧产生的弧声；所述MEMS传声器与第一放大电路连接，所述第一放大电路与模数转换电路连接，所述模数转换电路与带通数字滤波电路连接，所述带通数字滤波电路与主控制器连接；

电弧光检测模块，用于实时采集开关柜内的弧光信号，弧光信号作为检测判据传输到主控制器；所述电弧光检测模块包括紫外光光纤传感器、第二放大电路和阈值检测电路；所述紫外光光纤传感器安装于开关柜内部最容易发生故障位置用于检测故障电弧产生的弧光；所述紫外光光纤传感器与第二放大电路连接，所述第二放大电路与阈值检测电路连接，所述阈值检测电路与主控制器连接；

电流检测模块，用于实时采集开关柜母线上的电流信号，电流信号作为检测判据传输到主控制器；所述电流检测模块包括电流幅值检测单元和电流变化率检测单元；电流幅值检测单元包括罗氏线圈、第三放大电路、积分电路、低通滤波电路和第一比较电路；电流变化率检测单元包括罗氏线圈、第三放大电路、高通滤波电路和第二比较电路；所述罗氏线圈安装在开关柜一次侧进线端用于检测故障电弧产生时的电流变化率并与第三放大电路连接；电流幅值检测单元内，所述第三放大电路与积分电路连接，所述积分电路与低通滤波电路连接，所述低通滤波电路与第一比较电路连接，所述第一比较电路与主控制器连接；电流变化率检测单元内，所述第三放大电路与高通滤波电路连接，所述高通滤波电路与第二比较电路连接，所述第二比较电路与主控制器连接；

故障切除模块，用于接收来自主控制器的命令，切断故障；

通信模块，用于向上位机通讯，实时接收来自主控制器的监测信息；

主控制器，用于分别接受电弧声检测模块、电弧光检测模块和电流检测模块的告警信号，并对三种信号进行逻辑关系判断，来发出切断故障命令或异常警告；

电源模块，用于为该装置供电；

电弧声检测模块、电弧光检测模块和电流检测模块的告警信号，以上三种信号传输给主控制器进行逻辑关系判断，具体表现为：当电流检测模块发出告警信号，同时电弧声检测模块或电弧光检测模块发出告警信号，则判断发生故障电弧，主控制器控制故障切除模块对开关设备进行切断；当电弧声检测模块、电弧光检测模块和电流检测模块均未发出告警信号，则判断未有异常情况发生；其余产生告警的组合情况均判断为异常情况，通过上位机通讯报告工作人员，以便后续检查及维护；

所述故障切除模块包括继电器控制电路和继电器；所述继电器控制电路与继电器连接，所述继电器对应控制开关柜内的开关设备；

所述主控制器采用ARM处理器，所述ARM处理器与通讯模块连接；

所述通讯模块连接主控制器和上位机；

主控制器收到各模块的告警信号后，进行逻辑判断，进一步判断是否发生了电弧；当电流检测模块中的电流幅值检测单元和电流变化率检测单元均发出告警信号后，则认为电流检测模块发出告警信号；当电弧声检测模块、电弧光检测模块、电流检测模块均发出告警信号，则主控器判断发生故障电弧，控制故障切除模块对开关设备进行切断；当电弧声检测模块、电流检测模块同时发出告警信号，则主控器判断发生故障电弧，控制故障切除模块对开关设备进行切断；当电弧光检测模块、电流检测模块同时发出告警信号，则主控器判断发生故障电弧，控制故障切除模块对开关设备进行切断；某一模块单独发出告警信号或电弧声检测模块和电弧光检测模块同时发出警告，主控制器不进行故障切除操作，但是通过通信模块向上位机发出告警，以便工作人员进行设备检查及维护。