BSR-800ARC-PD

局放在线监测智能采集终端

***章 前言

    随着变电站综合自动化和配电自动化的迅速发展，电力系统的自动化程度越来越高，相对应的对各自输变电和配电设备提出了更高的要求。在电力系统中起着控制和保护等重要作用的开关柜***，不仅要求运行中的高压开关柜要有高度的可靠性，而且还要监视其自身的运行状态。随着我国新能源和电力系统的无人化发展，对整个电力系统监测的稳定性和智能性提出了更高的要求。

目前高压开关柜在线监测系统主要包含几个目标：

  1.  建立高压开关柜在线监测系统，能够不受地域和空间限制实时查看高压开关柜的综合监测数据

  2.  监测设备的投入和使用不应改变和影响开关柜原有的性能及其可靠性。

  3.  应用各种传感器技术和数据处理信号分析方法，对开关柜进行诊断。

  4.  具备强大的通讯能力，能够满足综合自动化，运维，无人值守等需求。

  5.  智能采集终端具备自检、报警、控制等多种功能。

  6.  具有很好的可行性和较好的技术经济指标。

 近几年来，各类高压开关柜爆炸的新闻屡见不鲜，使得人们的人生以及财产安全受到了***损害和威胁，在这种情况下，必须分析为何会出现这些爆炸，然后针对其成因选择合适的举措来对其进行处理，要想获得良好的处理效果，就必须对各类新技术进行充分运用，从而令高压开关柜的运行变得更加安全、更加稳定。

引起开关柜事故的原因很多，一般分为以下五类：

  1）绝缘故障：主要是柜中绝缘材料爬距不足，未满足加强绝缘要求，在脏污环境，天气潮湿下发生绝缘故障。另外，由于绝缘材料材质缺陷，运行年限较长的开关柜，在强电磁场作用下绝缘老化，也可能造成绝缘损坏而导致故障。

  2）载流回路不良：由于一些接头截面不够，紧固螺栓松动，手车柜触头接触不良，在大电流流过时引起发热，冒火进而引起相间，相对地击穿等等。

  3）外来物体的进入：如小动物（老鼠等）进入开关柜内部，或维修人员在工作完成后将工具遗留在开关柜内。

  4）认为操作错误：如走错间隔，误操作，未对工作区域进行接地，未对工作区域进行验电等。

  5）系统方面的原因：如系统容量增大，接地方式改变，电缆应用增多，保护及自控装置配置不当，系统谐振过电压等。

我国的大多数中低压开关柜主要的保护元件还仅仅为继电保护装置。继电保护装置可以***切除瞬时故障的发生，减小事故扩大概率。但是对前端的预警防护效果有限。市面上目前的大多数监测类产品均为单一的温度或者是温湿度凝露监测。对小型的放电或者是大型的爆炸事件是无法监测和防护的。这些保护智能化较低，信号采集速度慢，往往会延长故障切除时间，从而无法降低设备损坏程度，很多事故从小的开关柜损伤，甚至上升至“火烧连营”的恶性事故，冲击电网综合运行，影响整个电网的安全。事故发生后，其人力，物理及时间的损失都对用户及大型厂矿企业造成了巨大的经济损失。

我司借鉴多种监测类产品及继电保护设备，自主研发了针对开关柜的综合智能型采集保护终端。智能型采集保护终端主要实现对开关柜内局部放电、弧光、触点温度、环境温湿度、烟感、电流、绝缘、噪声等电气参数的综合监测和诊断，产品不仅具备监测和诊断功能，也具备控制和保护功能。可以有效避免开关柜的拉弧、弧闪、过热、过流、燃烧和爆炸等事故发生。

产品应用场景：

1）电力变电站

2）火电厂电气段开关柜

3）风电场及光伏站开关柜

4）箱式变电站

5）厂矿企业改造及新建项目

6）水利工程

7）医院及学校等大型市政工程项目

***章 技术指标

2.1技术参数

2.2 工作大气参数

2.3绝缘性能

n 绝缘电阻

装置的带电部分和非带电部分及外壳之间以及电气上无联系的各电路之间用开路电压500V的兆欧表测量其绝缘电阻值，正常试验大气条件下，各等级的各回路绝缘电阻不小于100MΩ。

n 介质强度

在正常试验大气条件下，装置能承受频率为50Hz，电压2000V历时1分钟的工频耐压试验而无击穿闪络及元件损坏现象。试验过程中，任一被试回路施加电压时其余回路等电位互联接地。

n 冲击电压

在正常试验大气条件下，装置的电源输入回路、交流输入回路、输出触点回路对地，以及回路之间，能承受1.2/50?s的标准雷电波的短时冲击电压试验，开路试验电压5kV。

2.4  电磁兼容

2.5  机械性能

2.6  参考标准

三章 开孔安装尺寸图（单位：mm）

3.1  装置面板尺寸图

3.2  装置俯视尺寸图

3.3  开孔尺寸图

第四章 主要功能

1、弧光保护

2、断路器失灵保护

3、相间过流保护

4、过负荷保护

5、零序过流（接地）保护

6、 烟感预警

7、 温度保护

8、 局放在线监测

9、 灭火功能

4.1 保护功能

 1）弧光保护

装置可接入3路弧光传感器，用于监测开关柜柜内母线室、断路器室及电缆室内弧光故障，保护功能可选择弧光+电流双判据跳闸及纯弧光跳闸或告警。。当弧光传感器监测到弧光将光信号通过专用光纤传输至主控单元，主控单元会发出预警，同时装置内部的电流采样元件会将实时的电流值与设定定值判定。若实时保护电流大于设定值，同时弧光信号发生，装置发出跳闸信号跳开开关柜本柜。

图4.1 电弧光保护逻辑图

  当弧光传感器接收到光信号并传输到主控单元时，改功能可设定投入。当此功能投入，弧光保护会发出告警信号输出给外部。该功能可以和弧光保护跳闸功能同时使用，从而实现装置弧光+电流双判据跳闸，并且弧光单判据告警的功能。 

弧光传感器是探测弧光的光感应元件。当发生电弧光时，光强度大幅度增加，弧光传感器将光信号转换成电信号传送给弧光保护或者弧光扩展单元。弧光传感器安装在开关柜内相关部位，监视那些脆弱而又重要部件。如开关柜内的母线间隔，开关柜中下部CT和PT部件，断路器触头，电缆连接头等。

目前市场主流的弧光探头主要有三种：白光弧光传感探头和紫外电弧光传感探头。其中紫外电弧光传感器感光能力，也是最能有效感应开关柜内部电弧紫外线光。对可见光不受干扰和影响。

紫外电弧光传感器，是针对弧光光谱特性，采用特殊光学材料、高分子共混掺杂工艺、光学透镜技术设计的，可过滤掉可见光干扰的弧光探测传感探头。紫外电弧光探头可以快速检测到超过240度范围内发生的电弧光，并通过光纤传入控制设备，实现毫秒级别快速切断故障，避免引发严重后果。

弧光传感器参数对照表

紫外光光谱响应曲线  

  可见光光谱响应曲线

弧光传感器外形及开孔尺寸

2） 断路器失灵保护

当弧光保护发生过程中，由于弧光发生过程中会对断路器产生一定的损伤。导致断路器机构无法正常分闸。当弧光保护动作时，本柜断路器无法快速跳开。此时故障如果未及时切除，很容易导致更大范围的损坏。因此装置设定了断路器失灵保护。当弧光跳闸动作后，装置会判断保护电流的实时值。当电流小于设定值时，失灵保护不会动作。当动作后经过延时，电流值仍然大于设定值，装置会启动失灵保护，输出独立的跳闸信号至上一级开关切除故障。

图4.2 断路器失灵保护逻辑图

3）过流保护功能

装置具备相间过流三段保护功能（速断保护、***过流保护、过流保护），每段保护各有一个动作电流及动作时间定值，各段保护相互独立。当三相保护电流任意一相大于设定值，且过流保护功能投入，装置整组启动后达到设定时间，装置发出跳闸信号跳开本柜断路器。

Iset：动作电流设定值

Tset：动作时间设定值

图4.3相间过流保护逻辑图

4）过负荷保护功能

装置设有过负荷保护，由压板进行投退。过负荷保护由控制字选择跳闸或告警。过负荷保护原理框图如图所示。当三相保护电流任意一相大于设定值，且过负荷保护功能投入，装置整组启动后达到设定时间，装置发出跳闸信号跳开本柜断路器。

图 4.4 过负荷保护原理框图

5） 零序过流保护功能（接地保护）

在小电流接地系统，当系统中发生接地故障时，其接地故障点的零序电流基本为电容电流，且幅值很小，用零序过流继电器来保护接地故障很难***其选择性。在本装置中接地保护实现时，由于各装置通过网络互联，信息可以共享，故采用上位机比较同一母线上各线路零序电流基波的方法来判断接地线路。用于接地选线的零序电流建议外加给装置提供外部输入的零序电流。

在经小电阻接地系统中，接地零序电流相对较大，可以采用直接跳闸方法。用于跳闸或报警的零序电流须从装置的零序TA 引入。装置中设零序过流保护，可由软压板进行投退。零序过流保护可通过控制字选择告警或跳闸。零序过流保护原理框图如图所示。

图 4.4 零序过流保护原理框图

6） 烟感预警

装置具备烟感保护。须配合专用光电式烟雾传感器使用。烟雾传感器安装在开关柜电缆室内。实时监测电缆室烟雾浓度。当室内烟雾浓度达到设定值，烟感保护会输出告警信号。烟感保护具有软压板可设定投入及退出。正常工作时传感器指示灯每隔8S闪烁一次。报警时红色指示灯常亮。

烟雾传感器参数对照表

7） 温度保护

装置可配置12路无线测温传感器，具备温度预警及告警 功能。当实时温度值超过设定值，装置会发出预警或告警输出。通过系统定值可设定温度保护动作时间、预警值及告警值。当测温传感器监测温度大于设定值，装置会根据实际整定值进行相应的告警。装置最多可接入12路无线测温传感器。

表带式温度传感器适合于静触头、母排、电缆头、隔离刀闸等测温部位的安装，将测温传感直接绑在测温点处即可，温度探头紧贴测温处。测温精度高、安装方便牢靠。

测温传感器参数对照表

8） 局放在线监测

针对开关柜局放检测，还处于传统的周期性人工巡检或停电试验阶段，实时监测手段较少，运行状态不能随时掌握，监测工作被动，无时无刻不存在安全隐患的痛点。我公司产品集成了开关柜局放在线监测终端，***的替代人工巡检的弊端，可以对开关柜的设备绝缘情况进行实时在线监测，实时精准了解开关柜的安全状态。增加电网的供电***性，同时也为智能电网的建设起到积极的促进作用。

终端支持超声波（AE)、地电波（TEV）、特高频（UHF）、温湿度和噪声等多种监测技术，多技术相互配合，对开关柜的状态监测更加全面。当监测到异常数据和大幅度变化时，系统会报警信息及时提醒运维人员，提前预防潜在的设备故障。采用磁铁吸附设计，直接吸附高压开关柜表面，不影响配电房正常运行，方便现场布设或改造施工。（装置可配置超声波、地电波、声噪、温湿度4合一局放传感器，或者配置特高频局放传感器。）

A: 超声波监测

图4.8.1 超声波放电原理

局部放电前，放电点周围的电场应力、介质应力、粒子力处于相对平衡状态。局部放电是一种快速的电荷释放或迁移过程，导致放电点周围的电场应力、机械应力与粒子力失去平衡状态而产生振荡变化过程；

机械应力与粒子力的快速振荡，导致放电点周围介质振动，从而产生声波信号，通过压电转换传感器达到测量目的。超声波信号是以空气作为传播介质，会通过柜体传播出去，因此超声波监测时需要传感器紧贴柜体表面。

B: 超声波监测

图4.8.2 地电波原理图

局部放电发生时，受肌肤效应作用，局部放电信号会在金属柜体表面传播，在金属断开或绝缘连接处，电流波转移至外表面；电磁波上升沿碰到金属外表面，产生暂态对地电压，频率一般在3~100MHz之间，地电波幅值与放电量和传播途径的衰减程度有关，要取决于放电点位置、设备的内部结构，采用电容型地电波传感器对地电波进行感应测量，通过分析超声波的幅值和波形来实现监测局部放电的目的。

C: 特高频监测

由于电力设备的绝缘体绝缘强度很高，因此其具有很高的击穿场强。因此当电力设备的绝缘体发生局部放电时，它的击穿过程是十分迅速的，而且将会产生上升时间小于1ns的脉冲电流，同时能够激发出电磁波，且该电磁波的频率为GHz数量级，这就是特高频（UHF）电磁波。局部放电产生的特高频电磁波的频率大概在300MHz到3GHz之间。特高频检测法的基本原理就是通过使用特高频传感器来对电力设备中局部放电时产生的特高频电磁波信号进行检测。

局放传感器参数对照表

9） 灭火功能（选配）

装置可配合气溶胶灭火装置实现开关柜内电缆室灭火功能，灭火功能主要通过判断开关柜电缆室内环境温湿度及烟雾浓度。当烟雾传感器动作，同时环境温度大于50°，湿度小于45°，装置发出启动信号启动气溶胶灭火装置。当火灾发生时，灭火装置在接收到电启动信号后或明火引燃热敏线，从而激活灭火装置内的气溶胶发生剂，气溶胶发生剂通过氧化还原反应释放的热量使化学冷却剂分解，实现气溶胶发生剂和冷却剂共同参与灭火。

气溶胶灭火装置是一种新型S型热气溶胶灭火装置，是一类具有超高灭火效能和可靠性的消防领域突破性产品，该产品有体积小巧、无压存储、无需铺设管网和维护、灭火高效、迅速、***无害、***、绿色环保等特点，特别适用于有效空间小于3m?的充电桩、配电柜、变压器柜等相对封闭条件的场所。

灭火装置体积小、常压储存、无须铺设管网；灭火速度快、无死 角；***害、无腐蚀、不破坏大气臭氧层。灭火装置处于正常工作状态时，需检查与之配套的启动装置，确认线路正常即可，灭火装置自身有效期内免维护。

局放传感器参数对照表

4.2 定值及压板说明

1）压板设置

2）定值清单

4.3背板端子定义图

第五章  操作使用说明 

5.1 信号灯说明 

a)“运行”指示灯为绿灯，装置正常运行时，每秒闪烁1次。

b)“动作”指示灯为红灯，保护装置跳闸动作。

c)“告警”指示灯为红灯，装置保护告警动作。

d)“闭锁弧光”指示灯为红灯，闭锁弧光保护功能。

e)“通讯”指示灯为绿灯，指示装置通讯状态。

f)“扩展”指示灯为绿灯，指示装置与装置交互通讯。

g)“远方”指示灯为绿灯，指示装置处于远方状态可以遥控（暂未开放）。

5.2 按键说明 

键盘上控制键包括“复归”、“确定”、“取消”；“↑”、“↓”、“←”、“→”、“＋”、“－”； ，在需要修改参数或定值时，通过按“确认”、“退出”来切换它们的复用功能，其功能分述如下：

a) 复归：主要用于对保护告警信号的复归，按下该键后，若保护告警消失，则装置面板上的“告警”灯将熄灭，同时告警输出信号将复归。

b) 确认：主要用于对某项操作的确认或进入下级菜单。

c) 退出：主要用于对所作操作的撤消或返回上级菜单。

d) “+”键：在“修改密码”、“修改日期”、“修改时间”等操作中，具有对光标所在位的数字加1功能；在控制字修改时则进行“投入”、“退出”等类似操作的转换；在定值修改中，具有增加定值的功能。

e) “-”键：在 “修改密码”、“修改日期”、“修改时间”等操作中，具有对光标所在位的数字减1功能；在控制字修改时则进行“退出”、“投入”等类似操作的转换；在定值修改中，具有减少定值的功能。

f) “↑”、“↓”、“←”、“→”光标移动键：完成光标的移动。

“↑”键：主要用于对页面中箭头的向上移动，按一下该键则箭头上移一个条目；对于连续的页面还具有翻页功能，当箭头指向该页面中的***个条目时按下该键则显示与该页连续的上一页。

“↓”键：主要用于对页面中箭头的向下移动，按一下该键则箭头下移一个条目；对于连续的页面还具有翻页功能，当箭头指向该页面中的***一行条目时，若有下一页，则按下该键则显示与该页连续的下一页。

“←”键：在普通修改页面，按一下该键则光标左移一位。

“→”键：在普通修改页面，按一下该键则光标右移一位。

5.3 液晶显示说明

5.3.1 正常运行显示

装置上电后，正常运行时液晶屏幕将显示保护装置类型、时间、日期、测量量，弧光状态，压板及弧光闭锁状态。 

5.3.2动作报告显示

当装置保护动作报告时，主画面将显示***一次动作报告，显示动作报告的记录号、动作时间、动作名称、弧光点及动作电流值等。根据不同的报告类型，系统分为跳闸报告、自检报告、遥信报告、故障录波等。

5.4菜单使用说明

 在主画面状态下，按“确认”键可进入主菜单，通过“↑”、“↓”、“←”、“→”键选择子菜单。

5.4.1 模拟通道

本菜单主要用于实时显示保护装置电流采样值及相角等。按“确认”键进入查看保护值、测量值画面图。其中保护值显示的是实时的二次侧保护互感器采样值。测量值显示的是乘以变比系数后的一次侧值。

5.4.2 报告查看

1： 跳闸报告

本菜单显示保护动作报告记录，装置动作后请先检查这些记录。按“确认”键进入事故记录画面图。首先显示***的一条事故记录；按“↑”键显示***个报告，按“↓”键显示后一个报告。

2: 自检报告

本菜单显示系统自检报告记录。按“确认”键进入自检报告画面。首先显示***的SOE记录；按“↑”键前翻一页报告，按“↓”键后翻一页报告。

3: 遥信报告

本菜单显示遥信报告记录。按“确认”键进入操作记录画面面。首先显示***的一条操作记录；按“↑”键显示***个报告，按“↓”键显示后一个报告。

4: 故障录波

本菜单显示变位报告记录。按“确认”键进入录波记录画面面。首先显示***的一条了录波记录；按“↑”键显示***个报告，按“↓”键显示后一个报告。

所有报告可以在“系统设置”菜单内“报告清除”选项内清除。

5.4.3 压板设置

本菜单主要用来设置压板的投退和显示。

5.4.4 定值管理

本菜单主要用来整定或查看装置的定值。

按“确认”键进入二级菜单，通过“↑”、“↓”切换序号，“→”、“←”键移位，“+”、“-”调整数值。设置好定值后，按取消键返回一级菜单时会弹出对话框。输入正确密码（默认出厂密码为：00）此时跳出“定值固话成功！”定值保存。如直接取消则定值不保存。如输入密码不正确，则装置会弹出“密码输入错误！”画面并返回到一级菜单界面。

定值整定时首先可以选择整定的定值区。选择后进入设定的定值就是对应定值区的定值。设定好可以在“定值显示”中查看，同时当需要切换定值时，进入“定值区切换内对应切换”即可。切换后，相应显示和整定初始值变位切换后定值序号。共计可以整定3组定值。

5.4.5 系统设置

系统设置界面包含：“装置参数”，“时间调整”，“设备参数”，“恢复出厂”，“报告清除”。

l 装置参数：设置装置的串口通讯地址和波特率，操作密码，弧光接入插件数量，压力传感器接入数量进行设置。

l 时间调整：设置装置实时时钟

l 设备参数：设置CT变比，电流额定值，接线方式及相关参数设置信息。（除CT变比，均不建议用户自行设置）

l 恢复出厂：可将装置恢复至出厂模式

l 报告清除：清楚所有报告记录。可分项清除。

本菜单设置结束后装置会自行重启，因此设置过程中建议一次性将所有信息设置完成后再返回保存。

5.4.6 通讯设置

本菜单主要用来设置装置的2路以太网接口对应的IP地址。设置结束后装置会自行重启。

5.4.7 装置测试

本菜单主要对装置的开出、开入、弧光、通讯进行测试

l 开出测试：按“确认”键进入菜单，通过“↑”、“↓”可切换出口，通过“→”、“←”键可驱动开出动作。

l 开入显示：实时查看开入的状态。

l 弧光显示：实时显示弧光状态。

5.4.8版本信息

本菜单可实时查看版本信息，序列号等相关软件信息。

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注：本说明书适用BSR-800ARC-PD局放在线监测智能采集终端 V1.2版本程序。本公司保留对此说明书修改的权利。如果产品与说明书有不符之处，请您及时与我公司联系，我们将为您提供相应服务。

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