用于提供電弧閃光緩解的方法、系統(tǒng)和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文中描述的實(shí)施例一般涉及電弧閃光檢測(cè)和緩解的系統(tǒng)和方法，并且更具體地涉及提供連續(xù)保護(hù)并且促進(jìn)降低錯(cuò)誤檢測(cè)的電弧閃光檢測(cè)和緩解系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]至少一些已知的電力分配電路(諸如開(kāi)關(guān)柜單元)具有由諸如空氣或氣體或固態(tài)介電質(zhì)的絕緣隔離的導(dǎo)體。然而，如果導(dǎo)體位置過(guò)于靠近，或者如果導(dǎo)體之間的電壓超過(guò)導(dǎo)體之間的絕緣的絕緣性質(zhì)，可能出現(xiàn)電弧閃光。例如，導(dǎo)體之間的絕緣可能電離化，這使絕緣導(dǎo)電，能夠形成電弧閃光。
[0003]電弧閃光包括由于兩相導(dǎo)體之間、一相導(dǎo)體和中性導(dǎo)體之間和/或一相導(dǎo)體和接地點(diǎn)之間的故障造成的能量的快速釋放。電弧閃光可能以熱、強(qiáng)光、壓力波和/或聲波的形式釋放大量的足以損壞導(dǎo)體和相鄰設(shè)備的能量。更具體地，電弧閃光溫度可能達(dá)到或超過(guò)20，000°C，使導(dǎo)體和相鄰的設(shè)備汽化。為了緩解在電弧閃光中造成的損壞，已知的電弧閃光緩解裝置產(chǎn)生使電弧閃光能量消失的可控短路。然而，已知的電弧閃光緩解裝置會(huì)在跳閘(也稱作接合)之后明顯中斷電力分配電路的服務(wù)。例如，電力分配電路可能被中斷，直到技術(shù)員手動(dòng)檢查、修理和/或復(fù)位系統(tǒng)。相應(yīng)地，“意外跳閘(nuisance trips) ” (即由錯(cuò)誤地檢測(cè)電弧閃光引起的跳閘)對(duì)電力分配電路的操作員強(qiáng)加大量的代價(jià)。
[0004]特別是，一些已知的電弧閃光緩解裝置被設(shè)計(jì)成基于指示出現(xiàn)電弧閃光的測(cè)量電流而接合。然而，產(chǎn)生電弧閃光的故障的電流水平可能小于短路的電流水平，使得在一些標(biāo)準(zhǔn)的短路期間檢測(cè)到電弧閃光。此外，標(biāo)準(zhǔn)的斷路器可能不能夠在電弧閃光緩解系統(tǒng)接合之前清除短路，中斷了電力分配電路的服務(wù)。相應(yīng)地，已知的基于電流的電弧閃光緩解裝置可能在錯(cuò)誤地檢測(cè)電弧閃光之后中斷服務(wù)，而電弧閃光可能是使用標(biāo)準(zhǔn)斷路器可恢復(fù)的。
[0005]其它一些已知的電弧閃光緩解系統(tǒng)使用光傳感器來(lái)檢測(cè)電弧閃光過(guò)程中發(fā)射的光的存在。然而，這種傳感器通常對(duì)低的光水平敏感，以致也檢測(cè)非電弧閃光的光并觸發(fā)電弧閃光緩解裝置的“意外跳閘”。例如，典型的電弧閃光事件可能在距離電弧閃光事件三到四英尺的距離處產(chǎn)生量級(jí)在100，000勒克司的光通量的光，而已知的光傳感器通常在700或更低勒克司飽和。在跳閘期間由斷路器發(fā)出的光通過(guò)空間照明或通過(guò)直射陽(yáng)光可能引起光傳感器錯(cuò)誤地檢測(cè)到電弧閃光事件。
[0006]由于與“意外跳閘”關(guān)聯(lián)的成本，許多已知的電弧閃光緩解裝置只是在特定的時(shí)段操作，例如在技術(shù)員操作電力分配電路時(shí)。因此，需要能夠連續(xù)操作、可靠地檢測(cè)電弧閃光事件來(lái)緩解意外跳閘并且快速操作以促進(jìn)預(yù)防對(duì)技術(shù)員和設(shè)備造成傷害的電弧閃光檢測(cè)系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在一方面，提供了一種電力設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)。所述電力設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)包括:第一跳閘單元，所述第一跳閘單元被配置成監(jiān)視第一電路；第二跳閘單元，所述第二跳閘單元被配置成監(jiān)視在所述第一電路下游的第二電路；電弧閃光(AF)傳感器，所述電弧閃光傳感器被配置成檢測(cè)電弧閃光；AF緩解裝置；至少一個(gè)電流傳感器，以及控制器，所述控制器耦連到所述AF傳感器和所述至少一個(gè)電流傳感器。所述電力設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)可操作于第一模式和第二模式，其中，在所述第一模式，所述控制器被配置成基于由所述AF傳感器和所述至少一個(gè)電流傳感器二者生成的信號(hào)激活所述AF緩解裝置，并且，在所述第二模式，所述控制器被配置成基于由所述至少一個(gè)電流傳感器和所述AF傳感器中的至少一個(gè)生成的信號(hào)激活所述AF緩解裝置。
[0008]在另一方面，提供了一種用于電力設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)的控制器，所述電力設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)包括被配置成監(jiān)視第一電路的第一跳閘單元、被配置成監(jiān)視在所述第一電路下游的第二電路的第二跳閘單元、至少一個(gè)電流傳感器和被配置成檢測(cè)電弧閃光的電弧閃光(AF)傳感器。所述控制器被配置成耦連到AF緩解裝置；以及操作于第一模式和第二模式，其中，在所述第一模式中，所述控制器被配置成基于由所述AF傳感器和所述至少一個(gè)電流傳感器二者生成的信號(hào)激活所述AF緩解裝置，并且其中，在所述第二模式，所述控制器被配置成基于由所述至少一個(gè)電流傳感器和所述AF傳感器中的至少一個(gè)生成的信號(hào)激活所述AF緩解裝置。
[0009]優(yōu)選地，在所述第一模式，所述控制器被配置成:從耦連于所述AF傳感器和所述控制器之間的AF繼電器接收激活信號(hào)；以及朝所述AF緩解裝置發(fā)送所述激活信號(hào)。并且，所述控制器被配置成當(dāng)所述AF傳感器檢測(cè)到電弧閃光并且所述第一電路中出現(xiàn)故障時(shí)，從所述AF繼電器接收激活信號(hào)。
[0010]優(yōu)選地，在所述第二模式，所述控制器被配置成:從所述至少一個(gè)電流傳感器接收電流測(cè)量值；以及當(dāng)所述電流測(cè)量值超過(guò)預(yù)定電流閾值時(shí)，激活所述AF緩解裝置。
[0011]優(yōu)選地，所述控制器被配置成基于在輸入裝置處接收的輸入在所述第一模式和所述第二模式之間切換。在又一方面，提供了一種用于保護(hù)電力設(shè)備的方法。所述方法包括:使用第一跳閘單元監(jiān)視第一電路；使用第二跳閘單元監(jiān)視在所述第一電路下游的第二電路；使用至少一個(gè)電流傳感器測(cè)量電流；使用電弧閃光(AF)傳感器檢測(cè)電弧閃光；以及使用耦連到所述AF傳感器的控制器激活A(yù)F緩解裝置。激活所述AF緩解裝置包括:當(dāng)所述控制器操作于第一模式時(shí)，基于由所述AF傳感器和所述至少一個(gè)電流傳感器二者生成的信號(hào)激活所述AF緩解裝置；以及當(dāng)所述控制器操作于第二模式時(shí)，基于由所述至少一個(gè)電流傳感器和所述AF傳感器中的至少一個(gè)生成的信號(hào)激活所述AF緩解裝置。
[0012]優(yōu)選地，該方法還包括:當(dāng)所述控制器操作于第一模式時(shí)，激活所述AF緩解裝置包括:當(dāng)故障的位置在所述第二電路時(shí)，由在所述第二跳閘單元和附加硬件裝置之一上實(shí)現(xiàn)的ZSI功能輸出阻止信號(hào)；以及當(dāng)所述故障在預(yù)定的時(shí)間段之后仍存在或所述故障的位置在所述第一電路時(shí)，從所述ZSI功能輸出使能信號(hào)。當(dāng)所述ZSI功能輸出阻止信號(hào)時(shí)，打開(kāi)耦連于所述控制器和所述AF緩解裝置之間的開(kāi)關(guān)；以及當(dāng)所述ZSI功能輸出使能信號(hào)時(shí)，閉合所述開(kāi)關(guān)。
[0013]優(yōu)選地，該方法還包括:當(dāng)所述ZSI功能輸出阻止信號(hào)時(shí)，抑制AF繼電器向所述控制器發(fā)送激活信號(hào)，其中，所述AF繼電器耦連于所述AF傳感器和所述控制器之間；以及當(dāng)所述ZSI功能輸出使能信號(hào)時(shí)，允許所述AF繼電器向所述控制器發(fā)送激活信號(hào)。
[0014]優(yōu)選地，該方法還包括:當(dāng)所述控制器操作于第二模式時(shí)，激活所述AF緩解裝置包括:從所述至少一個(gè)電流傳感器接收電流測(cè)量值；以及當(dāng)所述電流測(cè)量值超過(guò)預(yù)定的電流閾值時(shí)，激活所述AF緩解裝置。
[0015]優(yōu)選地，該方法還包括:當(dāng)所述控制器操作于第一模式時(shí)，激活所述AF緩解裝置包括基于由所述AF傳感器、所述至少一個(gè)電流傳感器和至少一個(gè)電壓傳感器生成的信號(hào)激活所述AF緩解裝置。
[0016]以及，該方法還包括在耦連到所述控制器的輸入裝置上接收控制所述控制器是否操作于所述第一模式或所述第二模式的輸入。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是示例性電力系統(tǒng)的示意框圖。
[0018]圖2是可以用于圖1中所示的電力系統(tǒng)的示例性配電系統(tǒng)的示意框圖。
[0019]圖3是可以用于圖1中所示的電力系統(tǒng)的示例性設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)的示意圖。
[0020]圖4是可以用于圖1中所示的電力系統(tǒng)的替代設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)的示意圖。
[0021]圖5是使用如圖3和4中所示的區(qū)域選擇互鎖(ZSI)模塊保護(hù)電力設(shè)備的示例性方法的流程圖。
[0022]圖6是圖解說(shuō)明使用圖3中所示的設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)電力設(shè)備的示例性方法的流程圖。
[0023]圖7是圖解說(shuō)明使用圖4中所示的設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)電力設(shè)備的替代性方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本文中描述了用于保護(hù)配電設(shè)備或其它電力設(shè)備不受電弧閃光影響的系統(tǒng)、方法和設(shè)備的示例性實(shí)施例。這些實(shí)施例通過(guò)使用在跳閘單元或另一硬件裝置中實(shí)現(xiàn)的區(qū)域選擇互鎖功能阻止電弧閃光緩解裝置的激活，促進(jìn)降低意外閃光。更具體地，這些實(shí)施例能夠使出現(xiàn)在饋電線路中的非電弧故障或遠(yuǎn)程電弧故障(諸如短路)使用斷路器正常處理，而受保護(hù)設(shè)備內(nèi)的也稱作電弧閃光事件的電弧故障由電弧閃光緩解裝置處理。如本文中使用的非電弧故障是分配系統(tǒng)中出現(xiàn)的不需要轉(zhuǎn)移電弧閃光能量的故障(即不是受保護(hù)設(shè)備內(nèi)的電弧故障)。確切地說(shuō)，非電弧故障一般可以通過(guò)使斷路器跳閘來(lái)被消除。這些實(shí)施例還促進(jìn)在第一模式設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)的連續(xù)操作，第一模式使用區(qū)域選擇互鎖(ZSI)功能促進(jìn)降低意外跳閘。選擇