[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

说明书

本发明公开了一种基于多信号融合的开关柜内部故障电弧保护装置，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。主控制器根据电弧声检测模块、电弧光检测模块及电流检测模块获取的信号，进行逻辑判断，向故障切除模块发出动作信号，故障切除模块完成切除动作。本装置减少传统紫外光光纤传感器的使用，有效的降低了成本及接线难度，三种信号的融合逻辑判断也大大降低了误判率，有效解决了开关柜内部故障电弧的保护问题。

技术领域

本发明属于电力设备领域，特别涉及一种基于多信号融合的开关柜内部故障电弧保护装置。

背景技术

近年来，随着国内经济建设的迅速发展，电力行业也不断发展。由于体积小，便于维护等特点，中低压开关柜在中低压配电系统中得到了广泛的应用。与此同时，由于制造工艺和绝缘水平有限，加上操作频繁，工作环境恶劣等原因，使得中低压开关柜内部发生故障电弧的概率大大提高。故障电弧的产生，会伴随发出强烈的光和热，不加以保护，会进一步引起燃烧和爆炸。会对周围设备造成伤害，带来严重的经济损失，甚至会威胁到工作人员的生命安全。由此可见，可靠的开关柜内部故障电弧保护装置对电力行业的安全运行具有重要意义。

为了解决开关柜内部故障电弧带来的负面影响，专利CN108281943U公开了一种电弧光保护装置，该保护装置包括弧光单元、电流单元、光纤测温单元及控制单元等。控制单元根据弧光单元、电流单元及光纤测温单元得到的数值与设定值比较，来判断电弧光故障，并完成对故障的切除。但是该专利检测的参数较少，且检测方法单一，可靠性有待提高。同时，由于使用较多光纤传感器，使得成本过高，接线复杂。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种基于多信号融合的开关柜内部故障电弧保护装置，以解决上述技术问题。

本发明采用如下技术方案来实现的：

基于多信号融合的开关柜内部故障电弧保护装置，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；

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；

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；

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。

本发明进一步的改进在于，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。

本发明进一步的改进在于，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。

本发明进一步的改进在于，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；