基于紫外光检测的开关柜电弧光保护装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910970372.X (22)申请日 2019.10.13 (71)申请人 国网山东省电力公司莱芜供电公司 地址 271100 山东省济南市莱芜区鲁中西 大街21号 申请人 国家电网有限公司 (72)发明人 陈志慧王伟亮韩立业毕经国 周庆刘朝霞张浩冀友高超 公茂果卢凤于洁张军良 (74)专利代理机构 济南舜源专利事务所有限公 司 37205 代理人 刘雪萍 (51)Int.Cl. H02H 7/22(2006.01) (54)发明名称 一种基于紫外光检测的开关柜电弧光保护。

2、 装置 (57)摘要 本发明提供一种基于紫外光检测的开关柜 电弧光保护装置， 其特征在于， 包括电弧光保护 模块、 超声波检测模块和单片机； 所述电弧光保 护模块与单片机连接， 所述超声波检测模块包括 超声波传感器、 放大电路、 滤波电路和比较电路， 所述超声波传感器与放大电路连接， 所述放大电 路与滤波电路连接， 所述滤波电路与比较电路连 接， 所述比较电路连接单片机。 本装置通过设置 超声波检测模块， 使其与电弧光保护模块相互配 合， 对开关柜内潜在的电弧故障进行检测并发出 告警， 提醒工作人员及时排除潜在故障， 提高了 开关柜的安全性。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 110。

3、649575 A 2020.01.03 CN 110649575 A 1.一种基于紫外光检测的开关柜电弧光保护装置， 其特征在于， 包括电弧光保护模块、 超声波检测模块和单片机； 所述电弧光保护模块与单片机连接， 所述超声波检测模块包括 超声波传感器、 放大电路、 滤波电路和比较电路， 所述超声波传感器与放大电路连接， 所述 放大电路与滤波电路连接， 所述滤波电路与比较电路连接， 所述比较电路连接单片机。 2.根据权利要求1所述的一种基于紫外光检测的开关柜电弧光保护装置， 其特征在于， 所述电弧光保护模块包括紫外线传感器、 弧光检测辅助单元、 电流互感器和过流检测单元； 所述紫外线传感器与弧光。

4、检测辅助单元连接； 所述电流互感器和过流检测单元连接； 所述 弧光检测辅助单元和过流检测单元均与单片机连接。 3.根据权利要求1所述的一种基于紫外光检测的开关柜电弧光保护装置， 其特征在于， 所述装置还包括快速继电器动作模块和故障线路切除模块， 所述快速继电器动作模块和故 障线路切除模块均与单片机连接。 4.根据权利要求1所述的一种基于紫外光检测的开关柜电弧光保护装置， 其特征在于， 所述装置还包括外扩存储器和电源模块， 所述外扩存储器与单片机连接， 所述电源模块为 整个装置供电。 5.根据权利要求1所述的一种基于紫外光检测的开关柜电弧光保护装置， 其特征在于， 所述装置还包括报警模块， 所述。

5、报警模块与单片机连接。 6.根据权利要求1所述的一种基于紫外光检测的开关柜电弧光保护装置， 其特征在于， 所述单片机还连接有输入模块， 所述输入模块用于设置装置的参数。 7.根据权利要求1所述的一种基于紫外光检测的开关柜电弧光保护装置， 其特征在于， 所述装置还包括液晶显示模块， 所述液晶显示模块与单片机连接。 8.根据权利要求1所述的一种基于紫外光检测的开关柜电弧光保护装置， 其特征在于， 所述装置还包括RS485通信模块和高速光电耦合器， 所述RS485通信模块与单片机通信连 接， 所述RS485通信模块通过高速光电耦合器连接到上位机。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110649575。

6、 A 2 一种基于紫外光检测的开关柜电弧光保护装置 技术领域 0001 本发明涉及开关柜保护装置， 特别是涉及一种基于紫外光检测的开关柜电弧光保 护装置。 背景技术 0002 开关柜内部弧光短路故障是配电系统中一种非常严重的故障， 它的发生往往会造 成灾难性的后果， 其内部电弧燃烧释放的巨大能量所产生的各种故障电弧效应， 严重烧毁 昂贵的开关设备， 造成长时间停电。 更严重的是， 它还会造成附近工作人员的人身伤亡事 故。 因此， 安全可靠的开关柜保护装置对电力企业的安全稳定生产具有重要意义。 0003 目前市场上大多采用紫外光检测的电弧光保护装置， 这种方法能够实现快速发出 动作信号， 切除故。

7、障线路， 保证开关设备的安全。 0004 在现有技术中， 专利CN201610796629.0中公开了一种新型电弧光保护检测装置， 其不足之处在于， 只存在故障切除功能， 电弧光保护仍需人工启动， 无法对开关柜内潜在的 电弧故障进行预先检测。 发明内容 0005 针对现有技术的上述不足， 本发明提供一种基于紫外光检测的开关柜电弧光保护 装置， 以解决上述技术问题。 0006 本发明提供一种基于紫外光检测的开关柜电弧光保护装置， 其特征在于， 包括电 弧光保护模块、 超声波检测模块和单片机； 所述电弧光保护模块与单片机连接， 所述超声波 检测模块包括超声波传感器、 放大电路、 滤波电路和比较电路。

8、， 所述超声波传感器与放大电 路连接， 所述放大电路与滤波电路连接， 所述滤波电路与比较电路连接， 所述比较电路连接 单片机。 0007 进一步地， 所述电弧光保护模块包括紫外线传感器、 弧光检测辅助单元、 电流互感 器和过流检测单元； 所述紫外线传感器与弧光检测辅助单元连接； 所述电流互感器和过流 检测单元连接， 所述弧光检测辅助单元和过流检测单元均与单片机连接。 0008 进一步地， 所述装置还包括快速继电器动作模块和故障线路切除模块， 所述快速 继电器动作模块和故障线路切除模块均与单片机连接。 0009 进一步地， 所述单片机还连接有外扩存储器和电源模块， 所述电源模块为整个装 置供电。。

9、 0010 进一步地， 所述单片机还连接有报警模块， 所述报警模块用于显示装置检测的状 态和发生弧光故障时发出报警信息。 0011 进一步地， 所述单片机还连接有输入模块， 所述输入模块用于设置装置的参数。 0012 进一步地， 所述单片机还连接有液晶显示模块， 所述液晶显示模块用于实时显示 本装置的运行信息。 0013 进一步地， 所述装置还包括RS485通信模块和高速光电耦合器， 所述RS485通信模 说明书 1/4 页 3 CN 110649575 A 3 块与单片机通信连接， 所述RS485通信模块将弧光信号经过高速光电耦合器隔离后上传到 上位机。 0014 本发明的有益效果在于， 0。

10、015 本发明提供的一种基于紫外光检测的开关柜电弧光保护装置， 本发明的超声波检 测模块使保护装置具有提前检测功能， 对开关柜内潜在的电弧故障进行检测并能发出告 警， 提醒工作人员及时排除潜在故障， 而电弧光保护又能快速切除电弧故障， 超声波检测模 块与电弧光保护模块相互配合， 大大降低弧光故障的发生及其产生的危害； 0016 另外， 本发明在RS485通信电路与单片机之间的连接， 均采用高速光电耦合器隔 离， 防止外界噪声对弧光信号造成干扰； 0017 此外， 本发明设计原理可靠， 结构简单， 具有非常广泛的应用前景。 附图说明 0018 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，。

11、 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 对于本领域普通技术人员而 言， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。 0019 图1是本申请实施例1的装置的结构示意图； 0020 图2是本申请实施例2的装置的结构示意图； 0021 其中， 1、 C8051F350单片机； 2、 超声波传感器； 3、 放大电路； 4、 滤波电路； 5、 比较电 路； 6、 紫外线传感器； 7、 弧光检测辅助单元； 8、 电流互感器； 9、 过流检测单元； 10、 报警模块； 11、 快速继电器动作模块； 12、 故障线路切除模块； 13、 液晶显示模块。

12、； 14、 输入模块； 15、 外扩 存储器； 16、 电源模块； 17、 RS485通信模块； 18、 高速光电耦合器。 具体实施方式 0022 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案， 下面将结合本发明实 施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都应当属于本发明保护 的范围。 0023 需要说明的是， 在不冲突的情况下， 本发明中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。 0024 在。

13、本发明的描述中， 需要说明的是， 除非另有明确的规定和限定， 术语 “安装” 、“相 连” 、“连接” 应做广义理解， 例如， 可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接， 或一体地连接； 可 以是机械连接， 也可以是电连接； 可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间接相连， 可以是 两个元件内部的连通。 对于本领域的普通技术人员而言， 可以通过具体情况理解上述术语 在本发明中的具体含义。 0025 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。 0026 实施例1 0027 本如图1所示， 本申请实施例提供一种基于紫外光检测的开关柜电弧光保护装置， 包括C8051F350单片机1、 超声波传感器2、 。

14、放大电路3、 滤波电路4、 比较电路5、 紫外线传感器 说明书 2/4 页 4 CN 110649575 A 4 6、 弧光检测辅助单元7、 电流互感器8、 过流检测单元9、 报警模块10、 快速继电器动作模块 11、 故障线路切除模块12、 液晶显示模块13、 输入模块14、 外扩存储器15、 电源模块16。 0028 所述超声波传感器2与放大电路3连接， 所述放大电路3与滤波电路4连接， 所述滤 波电路4与比较电路5连接， 所述比较电路5连接C8051F350单片机1。 所述紫外线传感器6与 弧光检测辅助单元7连接； 所述电流互感器8和过流检测单元9连接， 所述弧光检测辅助单元 7和过流检。

15、测单元9均与C8051F350单片机1连接。 所述报警模块10、 快速继电器动作模块11、 故障线路切除模块12、 液晶显示模块13、 输入模块14和外扩存储器15均与C8051F350单片机 1连接。 所述电源模块16为整个装置供电。 0029 装置启动时， 超声波传感器2将检测到的超声波信号经放大电路3进行信号放大， 然后传送至滤波电路4进行滤波处理， 处理后的信号送至比较电路5， 并与设定的超声波信 号参考值相比较， 比较后的结果送至C8051F350单片机1， 如果大于整定阀值， 发出预警信号 并开放弧光保护， 此时运行维护人员提前对故障进行处理， 从而实现主动防御。 0030 电弧光。

16、保护开启后， 紫外线传感器6将检测到的信号送至弧光检测辅助单元7进行 转换处理， 然后将处理后的信号通过光纤传送给C8051F350单片机1， 电流互感器8将检测到 的信号传送至过流检测单元9， 经过电流变换、 滤波、 放大等处理， 将处理后的信号通过光纤 传送给C8051F350单片机1。 0031 C8051F350单片机1收集到来自弧光检测辅助单元7及过流检测单元9的信号， 并对 收集的数据进行处理、 判断， 只有当电弧光检测辅助单元7及过流检测单元9的信号均为动 作信号时， C8051F350单片机1才会发出跳闸命令到快速继电器， 从而控制故障线路切除模 块12进行故障线路的切除。 如。

17、果弧光检测辅助单元7发出的是动作信号， 而过流检测单元9 发出的不是动作信号， 此时过流检测单元9实现电弧光保护闭锁， 不会发出动作信号切除故 障线路。 0032 弧光检测辅助单元7通过拨码开关可以设定紫外线传感器6的地址， 当开关柜发生 弧光故障时， 弧光检测辅助单元7收集来自紫外线传感器6的动作信息并传送给C8051F350 单片机1， 显示弧光检测辅助单元7和紫外线传感器6的地址编号， 有利于及时检修和排除故 障。 0033 如果C8051F350单片机1已经发出指令驱动快速继电器动作模块11， 切除故障， 但 是故障还是没有及时切除， 此时C8051F350单片机将启动断路器失灵保护逻。

18、辑， 发出跳闸指 令给上游断路器切除故障， 防止发生严重安全事故。 0034 电弧光保护装置实时监测开关柜的运行状态， 当判断出开关柜出现电弧性故障 时， 报警模块10的LED灯一直闪烁， 同时蜂鸣器发出报警， 及时通知工作人员， LED灯指示电 弧光保护是否处于工作状态。 液晶显示模块13实时显示本装置处于故障状态下的运行信 息， 方便工作人员查看， 及时采取措施进行故障的消除。 0035 实施例2 0036 请参考图2， 本实施例在实施例1的基础上增设了RS485通信模块17和高速光电耦 合器18， 所述RS485通信模块17与C8051F350单片机1通信连接， 所述RS485通信模块1。

19、7将弧 光信号经过高速光电耦合器18隔离后上传到上位机。 高速光电耦合器18它对输入、 输出电 信号有良好的隔离作用， 防止外界噪声对弧光造成干扰。 0037 尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述， 但本发明 说明书 3/4 页 5 CN 110649575 A 5 并不限于此。 在不脱离本发明的精神和实质的前提下， 本领域普通技术人员可以对本发明 的实施例进行各种等效的修改或替换， 而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内、 任 何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内， 可轻易想到变化或替换， 都应 涵盖在本发明的保护范围之内。 因此， 本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为 准。 说明书 4/4 页 6 CN 110649575 A 6 图1 图2 说明书附图 1/1 页 7 CN 110649575 A 7 。