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中低压母线发生短路故障时，所产生的电弧光对设备和人员会造成极大的伤害，按照我国现行的继电保护设计标准，35kV及以下电压等级的母线一般未装设母线保护。然而，由于中低压母线上的出现多，操作频繁，三相导体线间距与大地的距离比较近，容易受到小动物的危害，设备制造质量比高压设备差，设备绝缘老化和机械磨损，运行条件恶劣，系统运行条件改变，人为和操作错误原因，中低压母线的故障几率比高压、超高压母线高得多。但长期以来，人们对中低压母线的保护一直不够重视，大多采用带有较大延时的后备保护来切除母线上的故障，往往使故障被发展、扩大，从而造成巨大地经济损失。
Ø 采用32位工业级微处理器，速度快，精度高，独有的快速电流算法，保证电流判据的快速、可靠性。
Ø 主单元与采集单元之间具有光纤、通讯双连接，既可快速传递故障弧光信号，又可进行数据传输；弧光信号可在采集单元之间串行船速，从而使监测点的数量可任意增加，大大减少了传输光纤的成本。
Ø 大屏幕液晶显示，界面友好，操作简便；全数字化设计，整定参数时无需拨码开关及电位器等机械元件，精度高，无振动、磨损等隐患。
Ø 具有故障硬定位、软定位功能。有事故记录、故障录波、遥信、电流测量、自检等辅助功能。
Ø 主单元内置电源模块、电流采集模块，安装使用方便，可靠性高。
Ø 动作判据可设置为弧光加电流或仅弧光。可选的带延时的电流保护，可作为开关柜的二级过流保护。
Ø 全金属外壳设计，有效屏蔽外界电磁干扰，通过了“国家继电器质量监督检验中心”的15项电磁兼容检验，严酷等级为IV级。弧光探头通过光纤和主设备无源连接，电气隔离及抗干扰能力极强。
图1 电弧光保护系统组成
作为母线型保护，需要一台弧光保护主控单元和一台（或多台）弧光保护采集单元。
i. 弧光保护采集单元提供8路弧光采集输入，并提供8路继电器输出，与输入信号一一对应，实现故障硬定位功能。
ii. 主单元和采集单元分离，主单元安装于进线柜中，采集单元分散安装在馈线中。
iii. 主单元与采集单元之间，弧光信号用光纤连接；数据通讯采用串口连接。
iv. 主单元可提供双口通讯功能。
装置外形如下图所示
图2 装置正面图 图3 装置后视图
|
信号输入1 |
1路弧光采集输入 |
X3 |
|||||||
|
信号输入2 |
2路弧光采集输入 |
信号输入4 |
4路弧光采集输入 |
||||||
|
信号输入3 |
3路弧光采集输入 |
||||||||
|
|
|
|
|
信号输入5 |
5路弧光采集输入 |
||||
|
X1 |
|||||||||
|
A+ |
通讯1 |
1 |
与上位机485通讯1 |
信号输入6 |
6路弧光采集输入 |
||||
|
B- |
2 |
||||||||
|
地 |
通讯地 |
3 |
通讯地 |
信号输入7 |
7路弧光采集输入 |
||||
|
A+ |
通讯2 |
4 |
与上位机485通讯2 |
|
|
|
|
||
|
B- |
5 |
X4 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
跳闸1 |
1 |
弧光故障跳闸动作出口1 |
||
|
X2 |
2 |
||||||||
|
Ia* |
电 流 |
1 |
A相互一次侧感器电流输入端 |
|
跳闸2 |
3 |
弧光故障跳闸动作出口2（备用） |
||
|
4 |
|||||||||
|
Ia |
2 |
|
报警 |
5 |
弧光故障报警动作出口 |
||||
|
6 |
|||||||||
|
Ib* |
3 |
B相互一次侧感器电流输入端 |
|
断路器失灵 |
7 |
本级断路器故障动作出口 |
|||
|
8 |
|||||||||
|
Ib |
4 |
|
装置异常 |
9 |
本装置异常报警 |
||||
|
10 |
|||||||||
|
Ic* |
5 |
C相互一次侧感器电流输入端 |
|
|
|
|
|||
|
L+ |
装置电源 |
11 |
电源输入端 |
||||||
|
Ic |
6 |
N- |
12 |
||||||
|
大地 |
13 |
大地 |
|||||||
表-1 装置端子说明
保护装置采用32位的单片机，全封闭机箱，硬件电路采用后插拔式的插件结构，CPU电路板采用
4层板、元器件采用表面贴装技术，装置强弱电回路、开入开出回路合理布局，抗干扰能力强。
电弧光保护主要判据为弧光，为了避免误判，将电流增量作为辅助判据。当检测到弧光同时电流增量
也满足要求，则发出跳闸指令，并可显示故障发生的位置。装置的逻辑原理如下图：
图7 装置逻辑简图
本装置的辅助保护功能，主要包括以下几种：
Ø 过流保护；
Ø 断路器失灵保护；
Ø 接地故障保护；
Ø 检测功能；
Ø 事故记录功能；
每个保护都有投入/退出的设置。过流保护和接地故障电流保护可以设定相关定值，可以动作与跳闸
或者报警。断路器失灵保护在设定时间内依然存在故障条件时，断路器失灵保护出口动作，用于跳
上级断路器。
Enter 键和Esc键：
Ø Enter键进入选择的菜单项或对修改和选择进行确认。
Ø Esc键取消所做的修改或返回到上级菜单。
4个方向键：
Ø 在修改参数时，左右键改变要修改的数位，上下键修改该位的数值。
Ø 在修改选项时，用上下键更新选中的选项内容。
复归键：
Ø 用于事故信号的复归。
上位机主要的功能是显示。通过通信协议与下位机主控芯片的通讯，来获得所需要显示的参数。
主要包括模拟量、开关量、参数设置、事件记录、时间等。
显示装置主要由前显示面板组成。显示面板主要包括液晶显示模块、状态显示LED以及功能按键。如上图。
i. 菜单结构
控制板主要的功能包括：
主控制单元：
Ø 对弧光通道的投/退设置；
Ø 对电流辅助的投/退设置
Ø 对弧光采集单元数据的处理；
Ø 对系统电流采样数据的处理；
Ø 对故障的处理动作输出；
Ø 弧光采集；
Ø 和上位机的通信处理；
Ø 对采集单元校时；
情形1：显示屏花屏或者白屏；
情形2：设置参数时显示“设置失败”；
情形3：默认界面时间不走动；
处理 ：断电后等待约20秒，重新上电。依然不正常，请联系售后工作人员，
情形4：负载运行中，模拟量界面无数值显示；
处理：检查弧光接收器处光纤是否松动、电流弧光器端子处是否松动；以上均正常，但仍无法正常显示，请
联系售后工作人员。
说明1：本产品供电电压为市电（220V）；
说明2：端子排倒数2,3为供电端子。1为大地。
与上位机通信接口为通讯1口和通讯2口。通讯地址可在 参数设置→通讯设置中设定。
与上位机通讯协议为ModBus通讯规约。具体说明如下表：
查询时间记录：
|
查询指令(16进制) |
|
|
|||||||
|
从地址 |
功能码 |
地址高 |
地址低 |
数量高 |
数量低 |
校验高 |
校验低 |
|
|
|
0x** |
0x03 |
0x30 |
0x01 |
0x00 |
0x0A |
CRCH |
CRCL |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
数据响应 |
地址 |
功能 |
示例 |
说明 |
|||||
|
事件记录1 |
0x2001 |
时间 |
年(低) |
0x20 |
事件类型 |
故障类型 |
类型代码 |
代码说明 |
|
|
0x2002 |
月 |
0x11 |
弧光 |
报警 |
0x11 |
1路弧光 |
|||
|
0x2003 |
日 |
0x09 |
0x12 |
2路弧光 |
|||||
|
0x2004 |
时 |
0x08 |
0x13 |
3路弧光 |
|||||
|
0x2005 |
分 |
0x56 |
故障 |
0x19 |
1路弧光 |
||||
|
0x2006 |
秒 |
0x29 |
0x1A |
2路弧光 |
|||||
|
0x2007 |
事件总数 |
最多20条 |
0x04 |
0x1B |
3路弧光 |
||||
|
0x2008 |
当前序号 |
最大20 |
0x01 |
接地电流 |
报警 |
0x21 |
|
||
|
0x2009 |
事件类型 |
见说明 |
0x1A |
故障 |
0x29 |
|
|||
|
0x200A |
弧光值 |
高字节 |
0x04 |
过流 |
报警 |
0x41 |
|
||
|
0x200B |
低字节 |
0x57 |
故障 |
0x49 |
|
||||
|
0x200C |
A相电流 |
高字节 |
0x01 |
断路器失灵 |
报警 |
0x81 |
|
||
|
0x200D |
低字节 |
0x54 |
故障 |
0x89 |
|
||||
|
0x200E |
B相电流 |
高字节 |
0x01 |
|
|
|
|
||
|
0x200F |
低字节 |
0x63 |
|
|
|
|
|||
|
0x2010 |
C相电流 |
高字节 |
0x01 |
|
|
|
|
||
|
0x2011 |
低字节 |
0x50 |
|
|
|
|
|||
|
0x2012 |
3I0电流 |
高字节 |
0x00 |
|
|
|
|
||
|
0x2013 |
低字节 |
0x05 |
|
|
|
|
|||
|
0x2014 |
保留 |
|
|
|
|
|
|
||
|
事件记录… |
格式同上 |
|
|
|
|
||||
|
事件记录20 |
格式同上 |
|
|
|
|
||||
表-2 事件记录查询说明
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