弧光保护单元ARB6系列弧光保护三相电流采集光伏电站故障告警

安科瑞 程瑜 187 0211 2087

1.1 概述

ARB6系列弧光保护装置硬件采用模块化（包括电源模块、CPU模块、弧光采集模块、模拟量采集模块、开入开出模块、通讯模块、人机接口模块等）设计，集保护、测量、监视、控制、通讯、故障录波、事件记录等多种功能于一体，实时监测弧光信号、保护电流或电压信号，实现0.4kV~35kV中低压配电系统的电弧光保护功能。装置软件配以专门的保护算法，抗干扰性能强，可靠性高，保护实现方式灵活，能与Acrel-2000电力监控系统配套使用，为电力系统的安全可靠运行提供保障。

ARB6系列弧光保护装置操作便捷、资源丰富、稳定可靠、维护方便，广泛应用于电力、水利、交通、工业、矿产、新能源、舰船、建筑楼宇等行业。

1.2 特点

? 高性能的硬件平台

装置采用主频为550MHz的处理器，16位同步采样A/D，每周波48点高速采样、实时并行计算；配置512K字节Flash、（192+4）K字节Sram、外置4M字节NorFlash、外置512K字节Sram，硬件资源充足，可靠性高。

? 完善的保护功能

适用于35kV及以下电压等级的电力系统电弧光保护和自动控制功能。装置可实现弧光保护、弧光故障点定位、弧光探头及光纤链路实时自检、失灵保护、CT断线监测、非电量保护、装置异常告警、故障录波等功能。

? 丰富的接口资源

12路交流电流通道和3路交流电压通道，测量4组三相电流和3组零序电压；

22路有源开关量输入通道（可选）+1路装置电源失电输入通道；

16路独立无源开关量输出通道（14路常开接点、2路常闭接点），其中4路快速继电器出口；

2路RS485串行通讯接口，支持IEC60870-5-103、Modbus-RTU规约；

3路以太网接口（可选），支持TCP IEC60870-5-103、TCP Modbus-RTU规约；

1路GPS对时接口，支持IRIG-B对时方式（RS485接口）；

1个USB接口，可通过U盘升级装置程序，也可导出装置的定值、故障录波数据，方便故障分析。

? 人性化

装置采用全汉化大屏幕液晶显示，人机界面清晰易懂。

灵活、舒适的按钮设计，菜单式操作简单、便捷。

保护功能的出口可通过跳闸矩阵进行设置，方便用户选择要动作的继电器。

? 透明化

实时记录交流量、弧光量、开入量、开出量和所有保护模块的状态。

装置记录内部各元件动作行为、动作时间等信息，并可以查看事件记录（不少于200条）、系统记录（不少于500条）、操作日志（不少于2000条）。

装置记录故障录波信息，可在装置上直接查看波形，也可导出录波文件。16条故障录波信息，每条录波可触发4段录波（每个采样点录波至少包含46个模拟量、39个开关量波形），每段录波可录故障前2个周波、故障后10个周波波形，共计15.36s。

? 可靠性设计

装置采用全图形编程技术设计每个保护功能，以提高程序的可靠性及正确性。

软硬件具有持续完善的自检功能，抗干扰性能好，装置通过多项电磁兼容检测认证，电快速瞬变脉冲群、静电放电、浪涌抗干扰性能均达到IV级标准。

1.3 装置选型表

1.3.1 弧光保护装置选型表

1.3.2 弧光探头选型表

1.4 装置功能对照表

注：√表示具备此功能，■表示可选功能。

2 技术参数

2.1 额定参数

2.1.1 工作电源

额定电压：AC/DC 220V、AC/DC 110V、DC 48V或DC 24V

范 围：额定电压×（1±20%）

功 耗：≤15 VA

2.1.2输入激励电压

额 定 值：线电压AC 100V或相电压

测量范围：0.1V～120V

准 确 度：±1%

功率损耗：每相功率损耗不大于0.5VA

过载能力：1.4倍额定电压，连续工作；

2倍热过载，允许10s。

2.1.3输入激励电流（保护电流）

额 定 值：AC 5A 或1A

测量范围：0.04In～20In

功率损耗：每相功率损耗不大于0.5VA

过载能力：2倍额定电流，连续工作；

40倍额定电流，允许1s。

2.1.4频率

额定频率：50Hz或60Hz

频率范围：40～70Hz

准 确 度：±0.1Hz

2.1.5开关量输入

额定电压：AC/DC 220V、AC/DC 110V、DC 48V或DC 24V

电压范围：额定电压×（1±20%）

功率消耗：每通道功率消耗≤1W（DC220V）

2.1.6开关量输出

机械寿命：≥10000次

接通容量：≥1000W, L/R = 40ms

导通电流：连续≥5A，短时（200ms）≥30A

断开容量：≥30W, L/R = 40ms

2.2 主要技术性能

电压元件：整定值容许误差应不大于±3%；过压返回系数0.95，欠压返回系数1.05；

电流元件：整定值容许误差应不大于±3%；过流返回系数0.95，欠流返回系数1.05；

频率元件：整定值容许误差应不大于±0.02 Hz；

比较元件：过量比较元件返回系数为0.95，欠量比较元件返回系数1.05；

时间元件：延时时间2s内，误差≤40ms；延时时间大于2s，误差≤（2%）整定值±40ms。

其中弧光保护动作时间：弧光单判据 ≤3.8ms （2倍弧光动作门槛值，电磁继电器输出）；

弧光电流双判据 ≤7.8ms （2倍弧光动作门槛值和 2倍电流定值，电磁继电器输出）

2.3 正常工作环境条件

环境温度： -10℃～＋55℃；

装置的贮存、运输允许的环境温度为-25℃～＋70℃；

相对湿度：5％～95％（产品内部不凝露，不结冰）；

海拔高度：≤2500m；

防护等级：IP40（面板、侧板及上下底板）。

2.4 绝缘性能

绝缘电阻：>100MΩ, 500Vdc

介质强度：回路和地之间，独立回路之间：工频耐压2kV

冲击电压：±5kV(1.2/50μs, 0.5J)

2.5 电磁兼容性能

	试 验 项 目	要 求
1	辐射发射限值检验	满足GB/T 14598.26-2015规定
2	传导发射限值检验	满足GB/T 14598.26-2015规定
3	射频电磁场辐射抗扰度	满足GB/T 14598.26-2015规定，严酷等级10V/m
4	静电放电抗扰度	满足GB/T 14598.26-2015规定，严酷等级为IV级
5	射频场感应传导骚扰抗扰度	满足GB/T 14598.26-2015规定，严酷等级骚扰电平10V
6	电快速瞬变脉冲群抗扰度	满足GB/T 14598.26-2015规定
7	慢速阻尼振荡波抗扰度	满足GB/T 14598.26-2015规定，共模2.5kV，差模1kV
8	浪涌抗扰度	满足GB/T 14598.26-2015规定，严酷等级为IV级
9	交流和直流电压暂降中断影响试验	满足GB/T 14598.26-2015规定
10	工频磁场抗扰度	满足GB/T 14598.26-2015规定，严酷等级为IV级

2.6 阻燃性能

	试 验 项 目	要 求
1	水平燃烧	满足GB/T 5169.16-2017规定，严酷等级HB级

3 开孔尺寸和安装位置

ARB6系列弧光保护方案，主要由ARB6弧光保护装置、ARB-S弧光探头及塑料光纤（双股、阻燃）组成。

3.1 装置开孔尺寸和安装位置

3.1.1 装置外形图和开孔尺寸

图3.2 弧光保护装置外形及开孔尺寸图

注：开孔尺寸以毫米（mm）为单位。

3.1.2 装置安装位置

弧光保护装置安装时需考虑开关柜安装空间，与保护范围内电源进线回路的TA回路连接、保护跳闸回路连接，原则上采用就近安装方式，避免TA采集回路、跳闸回路连线过长，一般安装于主变压器中、低压侧进线柜或TV柜柜门上，建议采用面板开孔安装。

图3.3 弧光保护装置安装示意图

3.2 探头开孔尺寸和安装位置

3.2.1 探头外形图和开孔尺寸

弧光探头配套卡扣支架使用，卡扣支架需要开孔安装。卡扣支架的开孔尺寸为20mm（直径）。

图3.4 弧光探头外形及开孔尺寸图

3.2.2 探头安装位置

弧光探头的检测范围是一个角度为 180°，半径0.5m 的扇形区域，所以选择探头安装点时应充分考虑该要素，避免出现检测盲区。

弧光探头安装应遵循以下原则：

弧光探头建议安装地点包括（但不仅限于）母线室、断路器室、电缆室。

在开关柜有断路器的情况下，弧光探头建议安装容易产生电弧的位置（如：在母线触头连接处、上或下隔离开关（2处）触头处、电流互感器触头处、电缆接头处）。在开关柜无断路器的情况下，弧光探头建议安装在母线触头连接处、上和下隔离开关触头处（1处）、电缆接头处。

封闭式母线桥架在桥架两端需要安装弧光探头。若考虑实现开关柜的整体保护，可以在开关柜的断路器室和电缆室各安装1个弧光探头。

审核编辑 黄宇