何永斌 李少甫

摘要：基于目前弧光保護(hù)系統(tǒng)只專注對弧光的檢測保護(hù)，但實際情況中和弧光事故發(fā)生相關(guān)的因素卻沒得到考慮，提出了一種基于嵌入式的新型的用于智能電網(wǎng)的弧光保護(hù)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的弧光保護(hù)系統(tǒng)不同，新型弧光保護(hù)系統(tǒng)不僅可以檢測弧光和過流信號達(dá)到保護(hù)作用，同時還能夠檢測開關(guān)柜關(guān)鍵部位的溫度信息和母線老化信息。

關(guān)鍵詞：弧光保護(hù)；嵌入式；溫度信息；母線壽命；智能電網(wǎng)

中圖分類號：TP302.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2012)22-5476-04

Research on Improved Arc Protection System Based on the Embedded

HE Yong-bin, LI Shao-fu

(School of Information Engineering, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, China)

Abstract: Because the present popular arc protection system only focus on detection and protection, but all kinds of factors that result in the arc accident in the actual situation have not been considered. A new arc protection system based on embedded for intelligent power grids is put forward. Compared with the traditional arc protection system, the new arc protection system can not only test the arc information and over current signal to protect, but also can check the temperature information switchgear key and the bus aging information.

Key words: arc protect; embedded; temperature information; bus aging information; smart grid

1概述

目前，世界各國爭相發(fā)展智能電網(wǎng)，我國已經(jīng)明確提出發(fā)展以“堅強(qiáng)性”、“自愈性”、“兼容性”等為主要特征的智能電網(wǎng)。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展越來越復(fù)雜，電力系統(tǒng)在整個人類社會生活中的作用越來越大，因為針對電力保護(hù)的要求也越來越高。在我國電力系統(tǒng)，中低母線中不專門配置全面的母線保護(hù)，因此在中低壓開關(guān)柜內(nèi)部發(fā)生弧光事故的可能性很大，由于弧光事故可能帶來嚴(yán)重的損失，不僅能燒毀開關(guān)柜及其內(nèi)部的電力設(shè)備，對工作人員的健康帶來嚴(yán)重的威脅，弧光事故的發(fā)生還會給整個社會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。目前在世界范圍內(nèi)，電弧光保護(hù)大量的應(yīng)用于中低壓母線保護(hù)系統(tǒng)中，已有的電弧光保護(hù)系統(tǒng)僅僅對弧光信息進(jìn)行監(jiān)測，而缺少對影響弧光事故發(fā)生的相關(guān)因素的監(jiān)測。本系統(tǒng)增加了開關(guān)柜內(nèi)關(guān)鍵部位的溫度信息（諸如母線接頭、電氣連接點等部位）、柜內(nèi)灰塵信息和母線壽命等信息的檢測。

2電弧光故障分析

我國現(xiàn)有電力網(wǎng)的中性點接地方式有中性點直接接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地和中性點不接地（即中性點絕緣）三種，單相弧光接地引起的過電壓主要發(fā)生在中性點非直接接地的電力網(wǎng)中。單相接地是電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)頻率最高、最常見的故障形式。

如圖1所示的中性點不接地系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接線，圖中采用集中參數(shù)忽略線路阻抗，各線路的各相對地分布電容分別相等。正常狀態(tài)下，電源電壓EA、EB和EC，是對稱的。每相對地電容電流都超過前相電壓900，三相電容之和為零。假設(shè)在A相S點發(fā)生單相接地短路。Rd為接地電阻，當(dāng)金屬接地時為零。

通過戴維南定理對圖1進(jìn)行電路分析可得

3新型電弧光保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計

從弧光事故的分析出發(fā)，得到了發(fā)生弧光事故時候必然伴隨著電流的增加?；诖耍滦突」獗Ｗo(hù)系統(tǒng)的原理通過檢測弧光信號和過流信號，通過雙判斷原理提高系統(tǒng)檢測的可靠性。當(dāng)主控系統(tǒng)同時檢測到弧光信號和過流信號的時候，系統(tǒng)向斷路器發(fā)出斷路信號；當(dāng)檢測到其中之一信號時將發(fā)出告警信號。新型電弧光保護(hù)系統(tǒng)主要由弧光單元，過流單元，輔助單元，溫度監(jiān)測單元，母線壽命監(jiān)測單元和主控單元等組成。系統(tǒng)框圖如圖3所示。

本系統(tǒng)的微處理器采用三星公司的S3C2240處理器與電源電路、時鐘電路、存儲器系統(tǒng)及復(fù)位電路共同組成微控制系統(tǒng)。復(fù)位電路選用了系統(tǒng)監(jiān)視復(fù)位芯片IMP811S，可提供高效的電源監(jiān)視功能，確保系統(tǒng)工作正常。采用CAN總線作為通信方式，CAN總線靈活性強(qiáng)、可靠性高，并且實時性強(qiáng)，適用于設(shè)備之間的現(xiàn)場互聯(lián)。對于新型堅強(qiáng)智能電弧光保護(hù)系統(tǒng)這樣要求實時性強(qiáng)的系統(tǒng)中，無疑基于CAN總線的通信方式是最好的。該新型弧光保護(hù)系統(tǒng)的硬件設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖4所示：

4結(jié)束語

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，電力網(wǎng)絡(luò)變得越來越復(fù)雜，電網(wǎng)中弧光事故的監(jiān)測也越來越重要。在中低壓變電柜等最要電網(wǎng)環(huán)節(jié)中，配置高性能、高可靠性的弧光保護(hù)系統(tǒng)也越來越有必要性。本系統(tǒng)不僅能夠進(jìn)行弧光事故的監(jiān)測保護(hù)作用，還能對引發(fā)弧光事故的相關(guān)重要因素進(jìn)行監(jiān)測。

參考文獻(xiàn)：

[1]張梓望,萬景山.電弧光保護(hù)系統(tǒng)配置探討[Z].安徽:安徽電力,2010.

[2]陳新.預(yù)防主變壓器因外部短路引起損壞事故的對策田[J].電力安全技術(shù),2002(12).

[3]劉立,彭靜,譚劍中,等.光電式電弧光保護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用[J].中國科技信息,2011(6).

[4]汪金剛,林偉,王志,等.基于紫外檢測的開關(guān)柜電弧在線檢測裝置[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2011(5).

[5]黃益莊.變電站自動化技術(shù)的發(fā)展方向[J].繼電器,2008(6).

[6]李明珍,李雨舒,謝宇昆.通信自動化通道故障分析與維護(hù)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2009(23).

[7]中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會.DL/T 5003-2005電力系統(tǒng)調(diào)度自動化設(shè)計技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國電力出版社,2006.

[8]李光澤,劉明光,徐新社,等.絕緣介質(zhì)損失因素在線監(jiān)測[J].中國鐵道科學(xué),2005(2).