基于紫外检测的开关柜电弧在线检测装置.pdf

第３９卷第５期２０１１年３月１日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＶ＿０ｌ＿３９ＮＯ．５Ｍａｒ．１，２０１ｌ基于紫外检测的开关柜电弧在线检测装置汪金刚，林伟，王志，李健。，何为，王平（１．重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆４０００４４；２．重庆电力科学试验研究院，重庆４０１１２３；３．重庆电力公司北碚供电局，重庆４００７００）“”摘要：研制了一种基于紫外法的开关柜电弧在线检测装置，该装置通过检测柜中电弧中的日盲区紫外光，达到对电弧的准确识别，且具有动作时间快、灵敏度高、抗干扰能力强等优点。研究了紫外光功率法的测量原理，给出了系统硬件各部分的组成以及原理，在此基础之上，研究了系统的软件程序设计。该检测装置可单独用于开关柜，也可为各种继电保护设备提供接口，提高了开关柜的技术水平和安全指数。进行了空气间隙放电试验，证明了该装置能够准确检测气体放电的紫外辐射功率，更准确地检测到放电电弧。装置可应用于开关柜电弧检测，能够有效地防止由电弧引起的意外事故的发生关键词：紫外法；电弧；紫外光功率法；开关柜；在线检测Ｏｎｌｉｎｅｄｅｔｅｃｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅｆｏｒｓｗｉｔｃｈｇｅａｒａｒｃｂａｓｅｄｏｎｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎ—ＷＡＮＧＪｉｎｇａｎｇ，Ｌ１ＮＷｅｉ，ＷＡＮＧＺｈｉ，ＬＩＪｉａｎ，ＨＥＷｅｉ，ＷＡＮＧＰｉｎｇ（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｗｅｒＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔ＆ＳｙｓｔｅｍＳｅｃｕｒｉｔｙａｎｄＮｅｗＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４４，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０１１２３，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＢｅｉｂｅｉＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＢｕｒｅａｕ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４００７００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｏｎｌｉｎｅｄｅｔｅｃｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅｆｏｒｓｗｉｔｃｈｇｅａｒａｒｃｂａｓｅｄｏｎｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｍｅｔｈｏｄｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅｄｅｖｉｃｅｃａｎａｃｈｉｅｖｅａｎａｃｃｕｒａｔｅ“”ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆａｒｃｂｙｄｅｔｅｃｔｉｎｇｔｈｅｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｌｉｇｈｔｉｎｔｈｅｓｏｌａｒ－ｂｌｉｎｄａｒｅａｏｆｔｈｅｃａｂｉｎｅｔ，ａｎｄｈａｓｍａｎｙａｄｖａｎｔａｇｅｓｓｕｃｈａｓｆａｓｔ—ａｃｔｉｏｎ，ｈｉｇｈｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎｄｓｔｒｏｎｇａｎｔｉｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅａｂｉｌｉｔｙ，ｅｔｃ．Ｔｈｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ－ｐｏｗｅｒｍｅｔｈｏｄｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｒｄｗａｒｅａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｐｒｏｇｒａｍｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｏｎｔｈｉｓｂａｓｉｓ．Ｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｃａｎｂｅｕｓｅｄｉｎｔｈｅｓｗｉｔｃｈｇｅａｒｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｌｙ，ａｎｄａｌｓｏｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｆｏｒｖａｒｉｏｕｓｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ—ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｌｅｖｅｌａｎｄｔｈｅｓａｆｅｔｙｉｎｄｅｘｏｆｔｈｅｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ．Ｔｈｅａｉｒｇａｐｄｉｓｃｈａｒｇｅｔｅｓｔｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔａｎｄｉｔｐｒｏｖｅｓｔｈａｔｔｈｅｄｅｖｉｃｅｃａｎａｃｃｕｒａｔｅｌｙｄｅｔｅｃｔｔｈｅｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｒａｄｉａｔｉｏｎｐｏｗｅｒｏｆｔｈｅａｉｒｄｉｓｃｈａｒｇｅ，ａｎｄｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅｌｙｄｅｔｅｃｔｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅａｒｃ．ＴｈｅｄｅｖｉｃｅＣａｎｂｅｕｓｅｄｉｎｔｈｅａｒｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ，ａｎｄｉｔｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｐｒｅｖｅｎｔａｃｃｉｄｅｎｔｓｃａｕｓｅｄｂｙａｒｃ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＵＶｍｅｔｈｏｄ；ｅｌｅｃｔｒｉｃａｒｃ；ＵＶｏｐｔｉｃａｌｐｏｗｅｒｍｅｔｈｏｄ；ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ；ｏｎｌｉｎｅｄｅｔｅｃｔｉｎｇ中图分类号：ＴＭ５９１文献标识码：Ａ——文章编号：１６７４－３４１５（２０１１）０５０１２８０６０引言近年来，由于电弧短路故障引起的开关柜设备“”被严重烧毁，有的甚至发展成火烧连营的重大设备事故经常发生；而主变压器由于遭受外部短路电流冲击损坏的事故也逐年增加，这些配网事故处理不当甚至被扩大发展为输电网事故，造成重大的经济损失，已引起电力部门及业内专业人士的广泛关注。而这些事故大多是因为不能快速发现电弧故障或者没有装设专用快速母线保护延迟切除故障造基金项目：重庆市自然科学基金攻关项目（２０７４９２００７００５７）成的。随着我国电力工业的发展和电网负荷需求的提高，要求电力系统在运行过程中保证发供电的安全性和稳定性，为用户提供可靠的电力资源。目前对电弧的检测方法很多。例如：在开关柜不同单元内放置压力传感器系统ｌｌｊ，由压力波触发，使给故障回路供电的断路器跳闸；有的检测保护装置通过检测绝缘失效的早期信号Ｌ２ｌ；此外，还有一些通过检测声、光、压力、电流的组合信号的方法¨。上述检测方法，大多比较复杂，实现起来难度较大，成本也较高，这就导致上述方法没有能够大规模推广应用到工程实践中去。近年来，国外开发出了弧光检测与保护系统，如：德国Ｍｏｅｌｌｅｒ公汪金刚，等基于紫外检测的开关柜电弧在线检测装置一１２９－司用于低压开关柜的故障电弧保护系统ＡＲＣＯＮ、ＡＢＢ的ＡＲＣＧｕａｒｄＳｙｓｔｅｍ故障电弧保护系统、芬兰Ｖａａｓａ公司的ＶＡＭＰ系统等。这些系统是基于检测电弧故障时发出的弧光以及过流双判据，以提供快速而安全的母线保护，这为限制电弧故障损坏提供了一种有效的解决方案。自上世纪９０年代以来，国外越来越多的电力和工业用户认识到电弧故障的危害，在开关柜中采用了这些保护方案。但是这些系统复杂、价格高而影响了其推广使用ｌＩ引。由于高压开关的老化等因素，引起高压开关的误动作会给电力系统的安全稳定运行带来影响，而传统的对电力设备的预防维护又有人力花费较多且要安排停电作业等缺点【ｌ孓ＭＪ。因此，对高压开关柜绝缘状态的在线监测系统提出一种可行的方案势在“”必行。本文研制了一种基于日盲区紫外检测和紫外光功率法的开关柜电弧信号在线检测装置，该装置具有抗干扰能力强、灵敏度高、费用低等特点。１紫外检测原理与紫外光功率测量法１．１紫外检测原理电弧实质是气体放电的最终形式，气体放电过程中伴随有光效应，会辐射出紫外线。由电晕放电的光谱分析可知，其波长大部分在２８０－４００ｈａｌ的范围，有小部分为２３０－２８０ｎｒｌｌ【ｌ。一般在电力系统中，外加电压都比较高，因此在电晕放电的光谱中，“”紫外区的辐射强度总是较高，可以通过检测日盲—区紫外光来检测电弧放电。文献［１５１７】已经成功采用紫外脉冲法对绝缘子劣化检测和特高压放电检测进行了试验。因此，可利用这一段太阳盲区，采用特定的紫外线传感器，使仪器工作在紫外波长１９０－２８０ｎｌＴｌ之间，而对其他频谱不敏感，从而去除可见光源的干扰，可以准确快速地发现电弧以及检测电弧的放电强度。１．２紫外光功率测量法的原理对设备的放电信号采用测量其平均功率的方法达到对放电的检测，称为紫外光功率法【Ｉ驯（ＵＶＯｐｔｉｃａｌＰｏｗｅｒＭｅｔｈｏｄ）。紫外光功率法要求传感器对信号有着线性的响应曲线，可以如实的反应放电的情况。采用能线性反映入射光强度和波形的传感器，对进入传感器光阴极的光线进行采集，获得这部分光线的实时波形，并将即时波形进行模数转换和数字积分处理获得数字化的平均功率，也就是放电的平均能量。这个参数一方面是对紫外辐射波形的积分平均值，能够表征单位时间内放电的强弱；另一方面，能够还原放电产生的紫外辐射特征，为研究电晕放电的紫外辐射提供参考。紫外光功率的测量将为高压在线监测以及运行维护提供很有价值的参照。紫外光功率测量法要求传感器在良好抗干扰能力的同时，输出波形具有很好的线性度。以下对所研究装置测量结果进行数值推导。光电效应第一定律认为，当光源频率一定或光源频谱分布一定时，饱和光电流与阴极的光通量Ｐ有严格的正比关系：Ｐｃ－ｃ。放电源与光传感器距离远大于放电源大小，放电发光源可认为是个点光源，距离为ｒ，面积为的光阴极上的光通量为Ｐ一Ｓ（１）而光阴极面积是固定的，那么有ｃ，ｃ（２）在紫外光源的法线方向，距离为，处的，垂直于该法线的面元上的紫外辐照度可用式（３）表不：日：：（３）Ｓ２５６Ｒｆｌ７￣Ｓ式（３）中，仪器测量得到的积分值为ａ，这个量在电路和单片机程序中经过了调整处理放大了倍。信号经基准为，比较后转换为８位数据，分辨率为１／２５６，传感器的光响应系数为，滤光片的面积为。实际的测量在需要通过测量一定时间ｆ的紫外辐照度，再将此值进行积分得到放电能量再除以时间，获得平均功率ＪＦ），得：：一１ｆＨＳｄｔ（４）Ｔ根据点光源的辐照度计算公式，得到光源的辐射照度：ｒ一脚一ｆ，．ＣＯＳ０２５６ＳＣＯＳ式（５）中：ｒ为仪器离光源距离；为光源发射方向与仪器受光面法线的夹角。的值为Ｋａ／ＣＯＳ０（Ｗ），Ｋ为常数。因此，当距离，．与角度固定后，仪器测量ａ可以直接反映紫外辐射强度，后面的试验数据可以直接采用ａ来反映其相对强度。１．３电弧判定方法由前面公式推导可知，紫外辐射平均功率与距离相关，仪器检测到平均紫外辐射功率后，根据该电力系统保护与控制平均放电功率的大小和光源与检测装置的距离通过试验来规定一个功率阈值，用来作为开关柜的开关有没有电弧产生的判定条件。２在线检测装置的整体框图装置的整体框图如图１所示。该检测装置的硬件“”设计以工作在日盲区的光电倍增管为检测传感器，以Ｃ８０５１Ｆ１２０单片机为处理核心，对传感器输出的信号通过前置放大和滤波处理，然后进行高速ＡＤ转换，并进行数字积分操作，计算结果以容积图形式在液晶显示屏上显示或以串行标准方式发送到计算机上做进一步处理。当发现电弧时，通过模拟或数字接口，提供给继保设备接口。…ｌ………………………一图１装置整体结构图’Ｆｉｇ．１ＦｉｇｕｒｅｏｆａｐｐａｒａｔｕｓＳｅｎｔｉｒｅｔｙ从硬件结构组成上，电弧检测装置主要包括四个部分：１）传感器部分：由前端滤光系统和光电倍增管组成，滤光系统包括微波暗室和紫外滤光片，光电倍增管需要高压驱动和电流电压转换电路；２）信号处理电路：前置放大电路、信号滤波电路、信号调理电路和ＡＤ转换电路；３）处理器电路：由单片机及其外围电路，包括外接存储器，液晶显示屏，按键等组成；４）电源模块：包括光电倍增管的高压驱动模块和信号处理电路所需的电源。装置试验完成后，进行挂网试验，安装在江津电力局１０ｋＶ开关柜中，采用金属环扣将装置扣在开关柜中间的一个横梁上，正好可以对准柜中开关，如图２中间，放电电弧信号通过ＲＳ４８５总线传输到监控计算机。３在线检测装置的硬件设计３．１传感器部分的设计图２开关柜电弧监控安装图Ｆｉｇ．２Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍｏｆｄｅｔｅｃｔｉｎｇｓｗｉｔｃｈｇｅａｒａｒｃ①光电倍增管与驱动电路光电倍增管ＰＭＴ（ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒｔｕｂｅ）是一种建立在光电子发射效应、二次电子发射和电子光学理论基础上的，把微弱入射光转换成光电子并获倍增的重要的真空光电发射器件【１。是一种基于外光电效应的光电探测器件，具有极高的灵敏度与快速响应等特点，是用于探测微弱光信号及快速脉冲弱光的一种重要的探测器件。其外观图如图３所示。图３光电倍增管外观图Ｆｉｇ．３ＡｐｐｅａｒａｎｃｅｏｆＰＭＴ“”装置采用的是日本滨松公司的日盲型光电倍增管Ｒ７１５４，其响应波长为１６０～３２０ｎｍ，最大反应波长２５４ｎｍ，此时的量子效率３０％。Ｒ７１５４为侧窗型光电倍增管，从玻璃壳的侧面接收入射光，阴极材料为Ｃｓ．Ｔｅ，侧窗面积２４ｍｍｘ８ｍｉｎ内部有九级放大。图４为Ｒ７１５４的光谱响应曲线。Ｒ７１５４需要直流负高压供电，供电电压最大不超过一１２５０Ｖ。供电电压越大，倍增极问电压越高，对光电子的捕捉能力越强，暗电流干扰也会越大。经过多次试验，我们设定驱动电压为一８５０Ｖ负高压，此时虽然对光电子的捕捉能力有所下降，但是信噪比较高。为了在灵敏度和干扰源的引入之间取得平衡，将驱动电压定在－８５０Ｖ左右，传感器发挥最佳性能。光电倍增管驱动电路提供各倍增极的极间电压，一般由包括一系列电阻的分压器来提供。汪金刚，等基于紫外检测的开关柜电弧在线检测装置．１３１．１０摹｛ｊ｝Ｌ耧蜒啦！ｌ００２００３００４００５ｃ波长／ｎｍ图４Ｒ７１５４光谱响应曲线Ｆｉｇ．４ＳｐｅｃｔｒａｌｒｅｓｐｏｎｓｅｃｕｒｖｅｓｏｆＲ７１５４②滤光系统的设计为了保证接收到的紫外信号免受日光和其他因“”素的干扰，日盲型光电倍增管的使用是滤光的一个重要措施。而本文采用的紫外光电倍增管Ｒ７１５４波长响应范围为１６０～３２０ｎｌＩｌ，有超过２８０ｎｎｑ的部分，会受到日光中一部分紫外光的干扰，所以将“”ＰＭＴ放置于暗室中，在前端加日盲紫外滤光片以去除这部分紫外辐射的干扰。根据电弧放电的光谱辐射和环境干扰源的能量“”分布，本文选择了沈阳汇博公司的太阳盲滤光片，它是一种宽带干涉滤光片，在整个光通范围内的透光百分比７％为ｌ０％～２０％，中心波长为２５４ｎｍ，“”正好位于日盲区域，半波宽度２０ｎ／￥１。３．２信号处理电路的设计１）前置放大、滤波和信号调理电路ＰＭＴ输出的信号频率很高，达到１０ＭＨｚ以上，并且需要滤除低频信号，普通低频放大器难以对信号进行有效处理，必须采用高频宽频带的运算放大器。信号处理电路采用ＯＰＡ４３５０高速放大器件，ＯＰＡ４３５０包含４个ＯＰＡ３５０放大单元。采用ＯＰＡ４３５０组成了三级信号处理电路。第一级是前置放大电路，第二级是滤波电路，第三级是后置放大电路。第一级前置反向比例放大电路直接对光电倍增管的输出的负脉冲信号进行反向放大，放大倍数可调，现固定为１０倍，得到的正向电流脉冲。第二级滤波电路对第一级出来的放大信号进行滤波处理，是二阶巴特沃思高通滤波器，主要滤除低频干扰，截止频率１ｋＨｚ，如图５。第三级放大调整电路是正向放大电路，前两级得到的波形进行调整并保持正向，使适合ＡＤ采样电路的输入要求。Ｒ１辅：图５高通滤波器电路Ｆｉｇ．５Ｃｉｒｃｕｉｔｏｆｈｉｇｈ－ｐａｓｓｆｉｌｔｅｒＴ２）ＡＤ转换．数字积分电路在基本滤除背景光后，放电辐射的紫外光传输到传感器的受光面时已经非常微弱，使用示波器观察可以发现光脉冲信号是非常杂乱和无序的，为了收集这个信号，在此采用了积分的方法，收集一段时间的紫外光的总和，然后再进行计算平均功率，即采用紫外光功率测量的方法进行处理。模拟积分电路连续实现积分不太方便，因此采用了先将信号进行ＡＤ采集并离散化的处理再进行数字积分。数字积分电路首先对放大滤波得到的放电信号波形进行ＡＤ采样及转换，再对得到的数字量进行单位时间的积分，将积分得到的值以柱状图的方式在液晶屏幕上显示，还可以通过串口将数据发送到计算机上作分析处理。采用ＡＤ７８２５作为高速模数转换器件。３．３处理器电路的设计１）单片机处理器采用美国ｓｉｌｉｃｏｎ公司ＣｙｇｎａｌＣ８０５１Ｆ系列高性能微处理器Ｃ８０５１Ｆ１２０，系统时钟１００ＭＨｚ。Ｃ８０５１Ｆ系列单片机是高速高集成度的，具有独立工作的片上系统的混合信号系统级芯片，特别适用于电池供电的场合及便携式设备中。其具有的极低的功耗、强大的处理能力、丰富的片上资源、高效的开发环境为本装置平台的构建提供了硬件可能。２）外接存储器由于进行大量数据的脉冲计数和ＡＤ转换以及数字积分，Ｃ８０５１Ｆ１２０内部存储器不能满足要求，要使用外接存储器。采用的外接存储器芯片为ＩＳ６１Ｃ５１２ＡＨ，５１２Ｋ容量，高速低功耗。存储器接口采用复用方式，选择单片机高位端口Ｐ７、Ｐ６、Ｐ５作为外部存储器接口。３）液晶显示系统液晶显示屏采用了内嵌ＫＳ０１０７控制器ＹＸＤ．１２８６４Ａ一０２图形液晶显示模块，它分为左、右两部分，所以在编写液晶显示子程序及显示时需要一ｌ３２．电力系统保护与控制对左右两块分别操作，然后进行拼凑。显示屏自带背光，双电源输入，其中，液晶背光电源和液晶对比度电源均需要人工调节，经过试验测试，液晶背光电源设置为４．５Ｖ，对比度调整电源设置为一９．２Ｖ可达到较好的显示效果。４）声光报警与通信接口网络装置设计有与继保装置的硬件接口，用于实现传递信号、电压耦合等功能，可以方便地与Ｅａｓｙ系列小型可编程控制器以及ＰＡｌ００等系列继电保护装置连接。同时，检测到电弧后，装置本身安装的蜂鸣器和高亮度发光二极管可以提供声光报警。当没有工作人员时，将信号通过ＲＳ４８５总线组成星型网络传输给主控室。４在线检测装置的软件设计系统软件框架如图６，首先进行系统时钟、端口以及定时器等初始化，设置积分常数和噪声抑制阈值，进行紫外功率测量，设定数字积分阈值（具体可根据环境噪声调整）；然后进行数字积分，即加和操作；最后求积分均值，并可以根据前面的推导公式得出实际数值。得出放电功率值后，就可与预设阈值进行比较，判断有无电弧发生。系统初始化设置时间常数与信号闽值数字积分＿＿＿＿＿＿－＿＿＿＿●●－＿＿。。。。。●。。。。＿。。。＾。－＇●－＿＿——————————童一数值计算电弧判据显示结果并传输信号图６系统流程图Ｆｉｇ．６Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｓｙｓｔｅｍ显示程序中将数字积分的值以波形表示是显示程序部分的一个难点。我们先将一定时间内的积分数通过量化，将该数值与显示器上的相应柱状图所对应起来（如果有需要可适当放大），再进行数据的进一步处理，形成可供显示的代码矩阵表格，最后通过调用显示子程序，将波形显示出来。５试验数据与分析５．１试验方法为了验证该检测系统的可行性，在重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点试验室进行了模拟试验。试验电路利用高电压加于针．板电极上，以１ｋＶ／ｓ缓慢升压，直到产生电弧击穿，试验设备发生自动保护，击穿后电压降至零，通过接地棒放尽剩余电荷后再进行下一次试验，两次试验间隔５ｍｉｎ。在此过程中，记录电弧发生时的放电功率值。针．板间距可调，每组按针．板间距为１ｃｍ，２ｃｍ进行两点试验检测，每点测量１０次。５．２试验数据下面列出间隙距离分别为１ｃｍ和２ｃｍ的典型放电波形图。１）距离为１ｃｍ典型波形积分图如图７所示。分别为９ｋＶ和５。５ｋＶ两组击穿时记录所产生的波形，电压高，放电幅值明显加强。・ｃｍ波形积分图圜４７１０１３１６１９２２２５２８３１３４３７４０４３４６４９５２放电时间图７１ｃｍ典型波形积分图Ｆｉｇ．７Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｗａｖｅｆｒｏｍｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｐｏｗｅｒｍｅｔｈｏｄｉｎｌｃｍ２）距离为２ｃｍ典型波形积分图如图８所示。分别为１９ｋＶ和１７ｋＶ两组击穿时记录所产生的波形，电压高，放电幅值明显加强。相比１ｃｍ针版距离，２ｃｍ时放电强度更强。２ｃｍ典型波形积分图ｌ１９１９０００ＶｌｌｔｌＩ７Ｏ０ＯＶｌｌ０ｌ９２８３７４６５５６４７３８２９１ｌＯ０放电时间图８２ｃｍ典型波形积分图Ｆｉｇ．８Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｗａｖｅｆｒｏｍｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｐｏｗｅｒｍｅｔｈｏｄｉｎ２ｃｍ５．３试验结论与分析∞如加Ｏ求娶陕鲻疆∞∞∞蚰加柏汪金刚，等基于紫外检测的开关柜电弧在线检测装置．１３３．根据空气间隙放电规律，对比试验测得紫外放电典型波形积分图，可以看出紫外测量结果基本上也符合一般规律。１）发生击穿前，能够检测到较小的电晕放电脉冲，随着外施电压的增加，放电强度逐渐增大，发生电弧时，放电波形幅度发生突变，为电晕放电的１００倍左右。整个过程来看，试验现象符合气体放电发展过程；２）发生电弧放电过程时，放电幅度显著提高，并与电压等级同向增加；３）随着针一板间距离的增加，放电强度增大。试验结果表明，装置能够对气体放电的紫外功率准确测量，有效反映放电的强弱；４）间隙距离不同，由于试验设备保护时间问题，电弧持续时间不一致，从而击穿电压不一样。６结论“”本文研究了日盲区紫外检测原理和紫外光功率测量法，进行了电弧检测装置的硬、软件设计，并进行了电弧模拟检测试验。在此基础之上，采用弧光单判实现了开关柜内电弧信号的在线检测。通过试验结果可知：１）该装置能够准确检测不同强度的放电，相对反应放电强度的大小。于是在开关柜中，可以设置不同强度的电弧检测阈值，提高了继电保护的灵活性。２）发生电弧放电时，装置能够检测到较大强度的放电信号，不同电压和针板距离体现出来的放电强度符合放电规律。３）试验结果表明，该装置具有较高的灵敏度和良好的抗干扰能力。内部故障电弧的弧光产生的紫外强度，远远超过电晕、闪络等现象，这样可以有效地剔除所有其他光源产生的干扰。研究的新装置能够实时准确发现开关柜内电弧，从而防止事故的发生。安装在江津供电局，运行状况良好，但目前没有检测到电弧事故，因此，目前没有实际运行数据。参考文献［１］ＫａｌｋｓｔｅｉｎＥＷ，ＤｏｕｇｈｔｙＲＬ，ＰａｕｌｌｉｎＡＥ，ｅｔａ１．Ｓａｆｅｔｙｂｅｎｅｆｉｔｓｏｆａｒｃ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔｍｅｔａｌｃｌａｄｍｅｄｉｕｍｖｏｌｔａｇｅｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓｌａｔｉｏｎｓｏｎＩｎｄｕｓｔｒｙＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，１９９５，３１（６）：１４０２・１４１０．Ｆ２３ＫｌａｕｓＤＷ，ＢａｌｎａｖｅｓＤ．Ｉｎｔｅｒｎａｌｆａｕｌｔｓｉｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ——ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒｗｈｅｒｅａｒｅｗｅｎｏｗａｎｄｗｈｅｒｅａｒｅｗｅｇｏｉｎｇ［Ｃ］．／／ＴｒｅｎｄｓｉｎＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＳｗｉｔｃｈｇｅａｒ，ＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＰｕｂｌｉｃａｔｉｏｎＮｏ．４５９ＩＥＥ．】９９８：６８．７２．［３］ＳｉｄｈｕＴＳ，ＳｉｎｇｈＧ，ＳａｃｈｄｅｖＭＳ．Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍａｐｐａｒａｔｕｓａｇａｉｎｓｔａｒｃｉｎｇｆａｕｌｔｓ［Ｃ］．＃１９９８ＩＥＥＥＲｅｇｉｏｎ１０ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＧｌｏｂａｌＣｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙｉｎＥｎｅｒｇｙ，Ｃｏｍｐｕｔｅｒ，ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏ１．１９９８：４３６．４３９．［４］ＳｉｄｈｕＴＳ，ＳａｃｈｄｅｖＭＳ，ＳａｇｏｏＧＳ．Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｌｏｗ－－ｌｅｖｅｌａｒｃｉｎｇｆａｕｌｔｓｉｎｍｅｔａｌ・・ｃｌａｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｐｐａｒａｔｕｓ［Ｃ］．／／ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｉｎＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＰｕｂｌｉｃａｔｉｏｎＮｏ．４７９ｌＥＥ．２００１：ｌ５７．１６Ｏ．—［５］ＳｉｄｈｕＴＳ，ＳａｇｏｏＧＳ，ＳａｃｈｄｅｖＭＳ．Ｍｕｌｔｉｓｅｎｓｏｒｓｅｃｏｎｄａｒｙｄｅｖｉｃｅｆｏｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｌｏｗ．１ｅｖｅｌａｒｃｉｎｇｆａｕｌｔｓｉｎｍｅｔａｌ－ｃｌａｄＭＣＣｓｗｉｔｃｈｇｅａｒｐａｎｅｌ［Ｊ］．１ＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＰｏｗｅｒＤｅｌｉｖｅｒｙ，２００２，１７（１）：１２９－１３４．［６］ＮａｋａｎｏＳ，ＴｓｕｂａｋｉＴ，ＨｉｒｏｎａｋａＳ．Ａｐｐｌｙｉｎｇａｖｏｉｃｅ’ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒＳＦ６ｇａｓｉｎｓｕｌａｔｅｄｓｗｉｔｃｈｇｅａｒＳｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ／ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｓｅｒｖｉｃｅｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＰｏｗｅｒＤｅｌｉｖｅｒｙ，２００１，１６（４）：５３４－５３８［７］年培新，罗时璜，董葆生，等．低压配电领域中的故障电弧防护［Ｊ］．低压电器，２０００（１）：２２．２６．——ＮＩＡＮＰｅｉ－ｘｉｎ，ＬＵＯＳｈｉｈｕａｎｇ，ＤＯＮＧＢａｎｓｈｅｎｇ，ｅｔａ１．Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｆａｕｌｔａｒｃｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｐｏｗｅｒ—ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ［Ｊ］．ＬｏｗＶｏｌｔａｇｅＡｐｐａｒａｔｕｓ，２０００（１）：２２２６．［８］陈西庚．成套开关柜的电弧短路保护［Ｊ】．继电器，２０００，—２８（６）：３３３７．ＣＨＥＮＸｉ－ｇｅｎｇ．Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｇａｉｎｓｔａｒｃｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｆｏｒｓｗｉｔｃｈｇｅａｒｃａｂｉｎｅｔｓｅｔ［Ｊ］．Ｒｅｌａｙ，２０００，２８（６）：３３－３７．［９］ＳｉｄｈｕＴＳ，ＳａｇｏｏＧＳ，ＳａｃｈｄｅｖＭＳ．Ｏｎ．１ｉｎｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆ—ｌｏｗ・ｌｅｖｅｌａｒｃｉｎｇｆａｕｌｔｓｉｎｍｅｔａｌｃｌａｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｐｐａｒａｔｕｓ．ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０００Ｃａｎａｄｉａｎ—Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，２０００：７３０７３４［１０］王德志，张爱萍．电弧光保护在应用实践中的改进【Ｊ］．电力系统保护与控制，２００９，３７（２４）：２３０２３１．ＷＡＮＧＤｅ－ｚｈｉ．ＺＨＡＮＧＡｉ－ｐｉｎｇ．Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃａｒｃｌｉｇｈｔｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｉｎｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２００９，３７（２４）：２３０．２３１．［１１］万山景，王坚，张梓望，等．电弧光保护系统配置方案探讨［Ｊ］．电力系统保护与控制，２００９，３７（１６）：９９．１０３．ＷＡＮＳｈａｎ－ｊｉｎｇ，ＷＡＮＧＪｉａｎ，ＺＨＡＮＧＺｉ－ｗａｎｇ，ｅｔａ１．ＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆＡＲＣｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎ￣ｏｌ，２００９，３７（１６）：９９．１０３．［１２］蔡彬，陈德桂，吴锐，等．开关柜内部故障电弧的在线检测和保护装置【Ｊ】．电工技术学报，２００５，２０（１０）：８３＿８６．ＣＡＩＢｉｎ，ＣＨＥＮＤｅ－ｇｕｉ，ＷＵＲｕｉ，ｅｔａ１．ＯｎｌｉｎｅｄｅｔｅｃｔｉｎｇａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒｉｎｔｅｒｎａｌｆａｕｌｔｓａｒＣｉｎｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ［￣．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２００５，２０（１０）：８３－８６．（下转第１５２页ｃｏｎｔｉｎｕｅｄｏｎｐａｇｅ１５２）．１５２．电力系统保护与控制不仅可保存报文，有些主站甚至带有分析报文的功能，而目前厂站系统能保存报文的也屈指可数，所以主站自动化人员更需熟练掌握１０１规约、１０４规约，以便在调试维护时及时发现问题并解决。参考文献［１］黄益庄．变电站自动化技术的发展方向【Ｊ】．继电器，２００８，３６（６）：１．３．—ＨＵＡＮＧＹｉｚｈｕａｎｇ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｅｎｄｅｎｃｙｏｆｓｕｂｓｔａｔｉｏｎａｕｔｏｍａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．Ｒｅｌａｙ，２００８，３６（６）：１－３．［２］中华人民共和国国家经济贸易委员会．ＤＬ／Ｔ６３４．５１０１．２００２远动设备及系统第５－１０１部分：传输规约基本远动任务配套标准【Ｍ】．北京：中国电力出版社，２００３．［３］李明珍，李雨舒，谢宇昆．通信自动化通道故障分析与维护［ＪＪ．电力系统保护与控制，２００９，３７（２３）：１６７１６９．——ＬＩＭｉｎｇｚｈｅｎ，ＬＩＹｕ－ｓｈｕ，ＸＩＥＹｕｋｕｎ．Ｆａｉｌｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｃｈａｎｎｅｌ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２００９，３７（２３）：ｌ６７一ｌ６９．—［４］华东电力调度通信中心ＩＥＣ６０８７０．５１０１华东电网应用规范（修改稿）【ｓ】．［５］张信权，梁德胜，赵希才．时钟同步技术及其在变电站中的应用『Ｊ１．继电器，２００８，３６（９）：６９．７２．ＺＨＡＮＧＸｉｎ－ｑｕａ——ｎ，ＬＩＡＮＧＤｅｓｈｅｎｇ，ＺＨＡＯＸｉｃａｉ．Ｔｉｍｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．—Ｒｅｌａｙ，２００８，３６（９）：６９７２．［６］中华人民共和国国家能源局ＤＬ／Ｔ６３４．５１０４．２００９远动设备及系统第５－１０４部分传输规约采用标准传输协议集的ＩＥＣ６０８７０．５．１０１网络访问【Ｓ１．北京：中国电力出版社。２Ｏ１０．［７］中华人民共和国国家发展和改革委员会．ＤＬ／Ｔ５００３．２００５电力系统调度自动化设计技术规程［ｓ】．北京：中国电力出版社，２００６．收稿日期ｊ２０１０－０３－２９；—修回日期：２０ｔ００５９作者简介：张士勇（１９８２一），男，本科，助理工程师，研究方向为—厂站自动化；Ｅｍａｉｌ：ｋｌｅｍｅｎ＠１６３．ｃｏｒｎ陈春（１９７６一），男，本科，工程师，研究方向为电力信息；Ｅ．ｍａｉｌ：ｄｆｃｈｅｎｃｈｕｎ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ贾大昌（１９８１－），男，本科，助理工程师，研究方向为电力通信（上接第１３３页ｃｏｎｔｉｎｕｅｄｆｒｏｍｐａｇｅ１３３）［１３］范越，施围，等．在单相自动重合闸中检测电弧故障的新方法［Ｊ］．继电器，１９９９，２７（６）：５－７．ＦＡＮＹｕｅ，ＳＨＩＷｅｉ，ｅｔａ１．Ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｔｏｄｅｔｅｃｔａｒｃｆａｕｌｔｉｎｓｉｎｇｌｅｐｈａｓｅａｕｔｏｍａｔｉｃｒｅｃｌｏｓｉｎｇ［Ｊ］．Ｒｅｌａｙ，１９９９，２７（６）：５－７．［１４］王平，罗辞勇，余波，等．基于嵌入式计算机的紫外—内窥系统【Ｊ】．光学精密工程，２００８，ｌ６（２）：３５２３５６．ＷＡＮＧＰｉｎｇ，ＬＵＯＣｉ－ｙｏｎｇ，ＹＵＢｅ．ｅｔａ１．ＵＶｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｅｍｂｅｄｄｅｄｃｏｍｐｕｔｅｒ［Ｊ］．—０ｐｔｉｃｓａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００８，ｌ６（２）：３５２３５６．［１５］黄晓博，杨永明．基于光电倍增管的高压电力设备放—电检测系统的设计ｆＪ］．高压电器，２００９，４５（３）：２８３１，３５．——ＨＵＡＮＧＸｉａｏｂｅ，ＹＡＮＧＹｏｎｇｒｕｉｎｇ．ＤｅｓｉｇｎｏｆｄｉｓｃｈａｒｇｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒｔｕｂｅｆｏｒＨＶｅｌｅｃｔｒｉｃｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ［Ｊ］．ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＡｐｐａｒａｔｕｓ，—２００９，４５（３）：２８３１，３５．［１６］ＪｕｎｇａｎｇＬｉｕ，ＷｅｉＨｅ，ＬｉａｎｇＺｈｏｕ，ｅｔａ１．ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔＤｅｔｅｃｔｏｒｉｎＤｉｓｃｈａｒｇｅＤｅｔｅｃｔｉｏｎ，ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｍｅｒｇｉｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ：Ｖｏ１．７：Ｎｏ．３，Ａｒｔｉｃｌｅ２［ＥＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｂｅｐｒｅｓｓ．ｃｏｍ／￣ｅｅｐ／ｖｏｌｌ７／ｉｓｓ３／ａｒｔ２．［１７］汪金刚，何为，李青文，等．基于紫外脉冲检测的非接触式特高压验电仪的研究［Ｊ］．电工技术学报，２００８，—２３（５）：１３７１４２．ＷＡＮＧＪｉｎ・ｇａｎｇ，ＨＥＷｅｉ，ＬＩＱｉｎｇ－ｗｅｎ，ｅｔａ１．Ｎｏｎ－ｃｏｎｔａｃｔｅｌｅｃｔｒｏｓｃｏｐｅｆｏｒｕｌｔｒａ－ｈｉｇｈ－ｖｏｌｔａｇｅａｐｐｌｉａｎｃｅｓｂａｓｅｄｏｎｕｌｔｒａ－ｖｉｏｌｅｔｐｕｌｓｅｄｅｔｅｃｔｉｎｇ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｍｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２００８，２３（５）：１３７－１４２．［１ｓ］匡红杠，张占龙．基于紫外光功率法的电力设备电晕—放电检测仪［Ｊ］．现代科学仪器，２００９，２５（４）：３６３９．ＫＵＡＮＧＨｏｎｇ－ｇａｎｇ，ＺＨＡＮＧＺｈａ—ｎｌｏｎｇ．ＣｏｒｏｎａｄｉｓｃｈａｒｇｅｄｅｔｅｃｔｏｒｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｅｑｕｉｐｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎＵＶｐｕｌｓｅｐｏｗｅｒ［Ｊ］．ＭｏｄｅｍＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，２００９，—２５（４）：３６３９．收稿日期：２０１０－０３－２２；——修回日期：２０１００５０４作者简介：汪金刚（１９７９－），男，博士，讲师，主要研究方向为输电线在线监测、电力设备放电检测与故障诊断。Ｅ．ｍａｉｌ：ｊｉｎｇａｎｇ０２３＠１６３．ｃｏｍ