开关设备电弧故障检测与定位装置

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1、第33卷第4期华电技术Vol_33No．42011年4月HuadianTechnologyApr．2011开关设备电弧故障检测及定位装置韩冬，王振岳，孙金国(许继电气股份有限公司，河南许昌461000)摘要：论述r开关设备电弧故障检测及定位装置，其中包括几个功能模块下各单元的设计，结合故障电流检测法、弧光探测法和电弧光成像原理及虚拟仪器平台技术，对开关设备内电弧故障进行检测和定位，使之能很好地反映开关设备内部电弧故障发生和发展过程，为后续的电弧故障分析提供依据。关键词：开关设备；电弧检测；故障电流检测；电弧采集中图分类号：TM501．2文献标志码：B文章编号：1674—1

2、951(2011)04—0039—021开关设备电弧故障的危害开关设备动作开关设备电弧是触头在开、断电流时在动静触警互器感HI分荦压元Hl!转单换元H}判单断7cHI}HII信号生．点间隙中产生的一团温度极高、发出强光且能够导模块电的近似圆柱形的气体。它是气体放电的一种形故障电流检测模块式，也是弧隙中气体由绝缘状态变为导体状态、使电故障流得以通过的现象¨J。开关设备内部电弧故障是电弧定位一种频发性、灾难性的故障，故障电弧会辐射出巨大莲H辇妻r]]皆嚣H墨H葬雯H摹差模块的声、光、电、热等能量，对开关设备的寿命和电力系统的正常运行状态会产生负面影响。长期以来，电弧故障一直是

3、制约开关设备寿命和工作可靠性的最图1开关设备电弧故障检测和定位装置原理图重要因素。开关设备电弧故障检测和定位装置包括3个部如何有效检测开关设备内部电弧故障，国内、外分：故障电流检测模块、故障电弧采集模块和智能电相关学者进行了大量的研究。国际上从20世纪90弧监护器。年代初开始研究电弧故障的物理特性、产生机制及(1)故障电流检测模块完成故障电流的采集和探测方法I4，如今比较常用的是电流检测法、电压辨识，为开关设备的动作提供依据。探测法、压力探测法和弧声弧光检测法等，其目的就(2)故障电弧采集模块完成对弧光信号产生的是通过研究故障电弧的发生机制和特点来提高开关研判和故障电弧信

4、号的采集功能。设备的寿命和工作可靠性。然而时至今日，尚未取(3)智能电弧监控器，完成对故障电流检测法得令人满意的结果。和弧光探测法上传信号的分析和研判。在满足条件2原理及实现方式的情况下，输出开关设备动作信号，确定故障电弧的定位功能。为了解决单一的故障电弧检测方法(电弧探测下面就3个模块的实现方式进行论述。法、电流检测法)无法准确确定故障电弧产生时刻2．1故障电流检测模块和定位故障电弧发生位置的问题，本文提出了一种采用电流检测法，基于故障电流检测模块对开新型开关设备电弧故障检测及定位装置(如图1所关设备电路中的故障电流进行实时检测，该模块包示)，该装置可准确判别开关设备内

5、故障电弧发生括如下6项功能。的时刻和定位故障电弧发生的位置，可大幅度提高(1)安装在开关设备进线线路中的互感器，它开关设备故障电弧检测的可靠性，进而提高开关设是用来检测相导线流过的电流变化量并输出电流检备的工作寿命和工作可靠性，为电力系统的稳定运测信号。行提供安全可靠的保障。(2)整流分压电路单元与互感器相连接，它是收稿日期：2010—11—25用来将电流检测信号进行整流并通过电阻分压电路·40·华电技术第33卷按照预定比率对其进行分配。块就会发出开关电器的动作信号。(3)信号转换单元与整流分压单元后级相连(2)故障电弧定位模块。故障电弧采集模块通接，它是用来把整流分压电

6、路单元输出信号通过滤过对弧光信号的采集，利用液晶屏对应二维感光元波延迟电路、电平限制电路和后级滤波电路变换为件的形状模拟电弧成像，再通过凸透镜位置定位故可判定是否发生电弧作用的电流信号。障电弧在开关设备中的准确位置。(4)电平判断单元。它是用来判断信号转换单3技术优越性元输出的电平是否超过预定基准电压，当输出电平超过基准电压时，它产生与输入值、幅值相同的输出开关设备电弧故障检测及定位装置的技术优越信号。性主要体现在以下4个方面。(5)积分单元。它是用来对电平判断单元输出(1)它克服了单一故障电弧检测方法的不足，信号进行计分，判定积分信号是否超过预定基准利用电流检测法和弧光

7、探测法综合的双判据法，避电压。免了由于开关设备启动而造成的电流检测法的误(6)输出单元。它是当积分单元的积分信号结判，弥补了它和非弧光信号进入感光元件引起弧光果超过设定电压时，产生故障电弧判定输出信号。探测法误判的不足，有效地提高了判断故障电弧产2．2故障电弧采集模块生的可靠性。采用弧光探测法检测了故障电弧的机制，基于(2)在以往电弧故障检测方法的基础上，通过故障电弧采集模块准确确定开关设备内部故障电弧故障电弧采集模块增加了弧光定位装置的功能。因的产生时刻和定位故障电弧发生的位置，该模块主此，在其他方法具备判断电弧故障产生并切