用光電二極管感測氣體絕緣開關裝置中電弧的裝置和方法
【專利說明】用光電二極管感測氣體絕緣開關裝置中電弧的裝置和方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年10月10號在韓國知識產權局提交的韓國專利申請10-2013-0120418號的優(yōu)先權，其公開內容通過引用合并于此。
【背景技術】
[0003]本公開涉及感測氣體絕緣開關裝置內的電弧。
[0004]通常，氣體絕緣開關裝置(GIS)是用于進行當出現故障電流時可以將故障電流中斷的開關操作的裝置，GIS包括斷路器、隔離開關、接地開關、電流互感器、母線等，GIS安裝在填充有具有優(yōu)良的絕緣和滅弧特性的SF6氣體的鋼制外殼(或金屬殼)中。在故障電流出現的情況下，GIS中的斷路器工作以中斷電氣線路，并且使用絕緣氣體控制在此時生成的電弧。
[0005]當這種GIS在制造、運輸以及現場安裝時，GIS中的導體部分可能被毀壞、間隔器(spacer)可能開裂、導電異物等可能存在于GIS中，并且這些可能引起由于諸如電路中的短路的絕緣缺陷而生成電弧。具體地，當所生成的電弧持續(xù)10ms或更長時，系統可能被致命地損壞，因此，需要預先感測電弧。為了感測在GIS中生成的電弧，主要使用特高頻(UHF)傳感器。
[0006]UHF傳感器依賴于這樣的原理:當在GIS中發(fā)生局部放電時，超高頻(SHF)電磁波從GIS向外泄露。UHF傳感器可以通過感測泄露到外部的SHF電磁波來感測內部電弧。然而，這種UHF傳感器通常安裝在GIS外部的間隔器中并且可能相對較貴。另外，后處理計算(諸如所感測到的SHF信號在頻域中的變換等)需要大量的時間和努力。

【發(fā)明內容】

[0007]本公開的一個方面可以提供使用安裝在GIS內的并且能夠簡單地以低成本感測電弧的光電二極管感測在氣體絕緣開關裝置(GIS)中的電弧的裝置和方法。
[0008]根據本公開的一個方面，用于感測氣體絕緣開關裝置(GIS)中的電弧的裝置可以包括:光信號接收單元，其接收由于GIS內的電弧而生成的光信號；以及斷路器控制器，其基于所接收的光信號輸出斷路器中斷信號，其中，光信號接收單元被安裝在GIS內。
[0009]當所接收的光信號持續(xù)預定時間段或更長時間時，或者當所接收的光信號被重復地生成時，斷路器控制器輸出斷路器中斷信號。
[0010]該裝置還可以包括:光信號轉換單元，其將所接收的光信號轉換為電壓信號?’放大單元，其以預定放大率對所轉換的電壓信號進行放大；以及偏差調節(jié)單元，其對所放大的電壓信號的偏差進行調節(jié)。
[0011]該裝置還可以包括:安裝在GIS內的光信號生成單元。
[0012]光接收單元可以包括光電二極管。
[0013]根據本公開的另一方面，一種感測氣體絕緣開關裝置(GIS)中的電弧的方法可以包括:通過光信號接收單元接收由于GIS內的電弧而生成的光信號；以及通過斷路器控制器基于所接收的光信號來輸出斷路器中斷信號，其中，光信號接收單元被安裝在GIS內。
[0014]該方法還可以包括:當所接收的光信號持續(xù)預定時間段或更長時間時，或者當所接收的光信號被重復地生成時，通過斷路器控制器輸出斷路器中斷信號。
[0015]該方法還可以包括:通過光信號轉換單元將所接收的光信號轉換為電壓信號；以及通過放大單元以預定放大率對所轉換的電壓信號進行放大；以及通過偏差調節(jié)單元對所放大的電壓信號的偏差進行調節(jié)。
[0016]該方法還可以包括:通過安裝在GIS內的光信號生成單元來生成光信號。
[0017]光信號接收單元可以包括光電二極管。
【附圖說明】
[0018]結合附圖從以下詳細的描述中將會更加清楚的理解本公開的以上方面以及其它方面、特征和其它優(yōu)點，在附圖中:
[0019]圖1是例示根據本公開示例性實施例的用于感測在氣體絕緣開關裝置(GIS)中的電弧的裝置的配置的視圖；
[0020]圖2的㈧至(C)是例示根據本公開示例性實施例的各種光信號的波形的視圖；以及
[0021]圖3是例示根據本公開另一示例性實施例的感測GIS內的電弧的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0022]下文將參照附圖詳細描述本公開的示例性實施例。
[0023]然而，本公開可以以許多不同的方式進行舉例而不應當被解釋為受限于本文闡述的特定實施例。更確切些，提供這些實施例使得本公開是全面的并且完整的，并且向本領域的技術人員充分傳達本公開的范圍。
[0024]在附圖中，為了清晰起見可能夸大了元素的形狀和尺寸，并且貫穿全文使用的相同的附圖標記指示相同的或相似的元素。
[0025]圖1是例示根據本公開示例性實施例的用于感測氣體絕緣開關裝置(GIS)中的電弧的裝置的配置的視圖，而圖2的(A)至(C)是例示根據本公開示例性實施例的各種光信號的波形的視圖。
[0026]根據本公開示例性實施例的用于感測電弧的裝置(或者稱為電弧感測裝置)可以包括:光信號接收單元101，其接收由于氣體絕緣開關裝置(GIS)I中的電弧而生成的光信號；以及斷路器控制器120，其基于所接收的光信號輸出斷路器中斷信號。此處，光信號接收單元101可以安裝在GIS I中。
[0027]下文將參照圖1和圖2的㈧至(C)來詳細描述根據本公開示例性實施例的GIS的感測裝置。
[0028]如圖1例示的，GIS I是用于進行開關操作以當故障電流出現時中斷故障電流的裝置，并且GIS I的內部填充有具有優(yōu)良的絕緣和滅弧特性的SF6氣體。當異常電流出現時，GIS內的斷路器工作以阻塞電氣線路并且使用絕緣氣體控制在阻塞電氣線路時生成的電弧。
[0029]GIS可以包括光信號接收單元101和光信號生成單元102。
[0030]詳細地，光信號接收單元101安裝在GIS I內并且接收由于電弧而生成的光信號。所接收的光信號可以被傳送給信號處理單元110。在本公開的示例性實施例中，光信號接收單元101可以包括光電二極管(ro)，該光電二極管(PD)是用于接收光的光傳感器類型。
[0031]除了光信號接收單元101以外，GIS I還可以包括光信號生成單元102。光信號生成單元102可以安裝在GIS I內并且生成人工光信號。所生成的光信號可以被光信號接收單元101接收。S卩，由光信號生成單元102生成的光信號可以不是由于電弧而生成的，而可以是用于確定光信號接收單元101是否工作的信號。在本公開的示例性實施例中，光信號生成單元102可以包括發(fā)光二極管(LED)。
[0032]信號處理單元110可以包括光信號轉換單元111、放大單元112和偏差調節(jié)單元113。
[0033]信號處理單元110的光信號轉換單元111可以將從光信號接收單元101接收的光信號轉換為電壓信號。即，從光電二極管ro輸出的信號是具有弱幅度的弱電流信號，因此，光信號轉換單元ill將該信號轉換為易處理的電壓形式。所轉換的電壓信號可以被傳送到放大單元112。
[0034]信號處理單元110的放大單元112可以以預定放大率對來自光信號轉換單元111的轉換的電壓信號進行