ARB6-A30弧光保护装置

ARB6-A30是安科瑞电气股份有限公司推出的ARB6系列集中式母线弧光保护装置中的型号，支持30路弧光传感器信号采集，专为0.4kV~35kV中低压配电系统的电弧光保护而设计。

一、ARB6-A30弧光保护装置产品简介

1.1 产品定位

ARB6-A30属于安科瑞ARB6系列集中式母线弧光保护装置，是该系列中弧光传感器采集通道最多的型号，支持多达30路弧光探头信号接入。该装置采用模块化设计，内部集成了电源模块、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、人机接口模块等硬件电路，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。

作为中低压配电系统电弧光保护的核心设备，ARB6-A30能够实时监测开关柜内的弧光信号，并结合电流或电压判据，在毫秒级时间内快速切除故障，限度地减少电弧光对设备和人员造成的伤害，有效保护开关柜、母线、变压器等重要电气设备。

1.2 型号含义

ARB6系列弧光保护装置的型号命名规则如下：

•       ARB：产品名称，弧光保护装置（Arc Flash Protection Relay）

•       6：产品系列号

•       A30：装置代号，表示可采集30路弧光探头信号（同系列还有A6、A12、A18、A24等型号，分别对应6路、12路、18路、24路弧光探头信号采集）

完整型号还包含电源类型、电流输入规格、以太网接口数量等后缀信息，例如：

•       电源类型：AC/DC 110V、AC/DC 220V、DC 48V/24V

•       电流输入：1A、5A

•       以太网接口：1路、3路

二、ARB6-A30弧光保护装置核心功能特点

2.1 高性能硬件平台

装置采用主频为550MHz的高性能处理器，配备16位同步采样A/D转换器，实现每周波48点高速采样与实时并行计算。在存储资源方面，装置配置了512K字节Flash、(192+4)K字节Sram，外置4M字节NorFlash和外置512K字节Sram，硬件资源充足，为复杂的保护算法和数据处理提供了可靠的硬件基础，确保装置运行的稳定性和可靠性。

2.2 保护功能

ARB6-A30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，它的保护功能体系：

•       弧光保护：支持弧光单判据、弧光与电流双判据、弧光与零序电压双判据三种保护模式，可根据现场需求灵活选择

•       弧光故障点定位：能够精确定位发生弧光故障的具体位置，便于快速排查和修复

•       弧光传感器及光纤链路实时自检：装置可实时监测弧光探头和光纤链路的工作状态，及时发现传感器故障或光纤断链问题

•       失灵保护：当断路器拒动时，启动失灵保护，进一步扩大跳闸范围，确保故障可靠切除

•       CT断线监测：实时监测电流互感器回路状态，及时发现CT断线故障并发出告警

•       非电量保护：支持非电量保护功能，可接入温度、压力等非电量信号

•       装置异常告警：装置自身具备自检功能，发现异常时及时发出告警信号

•       故障录波：支持故障录波功能，可记录故障前后的波形数据，便于故障分析

2.3 丰富的接口资源

ARB6-A30装置配备了丰富的接口资源，能够满足各种现场应用需求：

•       模拟量采集：12路交流电流通道和3路交流电压通道，可测量4组三相电流和3组零序电压

•       开关量输入：5路有源开关量输入通道+1路装置电源失电输入通道

•       继电器输出：16路独立无源开关量输出通道，其中14路为常开接点、2路为常闭接点，包含4路快速继电器出口，可满足快速跳闸需求

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

•       以太网接口：1路以太网接口（标配），支持3路以太网接口（可选），支持TCP IEC60870-5-103、TCP Modbus-RTU规约

•       GPS对时接口：1路GPS对时接口，支持IRIG-B对时方式（RS485接口），确保装置时间的精确性

•       USB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，方便故障分析和维护

2.4 人性化设计

装置采用全汉化大屏幕液晶显示，人机界面清晰易懂，操作直观便捷。灵活、舒适的按钮设计配合菜单式操作逻辑，使得用户能够快速上手使用。保护功能的出口可通过跳闸矩阵进行灵活设置，方便用户根据实际需求选择要动作的继电器，满足不同现场的跳闸逻辑要求。

2.5 透明化管理

ARB6-A30装置具备透明化管理功能，能够实时记录和展示装置的运行状态：

•       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，便于运行人员实时掌握装置运行情况

•       装置记录内部各元件动作行为、动作时间等信息，可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

•       支持故障录波功能，可记录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

•       每段录波可记录故障前2个周波、故障后10个周波波形，共计15.36秒的录波时长

•       录波数据可在装置上直接查看波形，也可通过U盘导出录波文件，便于事后故障分析

2.6 高可靠性设计

ARB6-A30装置采用高可靠性设计理念，确保在复杂工业环境下的稳定运行：

•       采用全图形编程技术设计每个保护功能，有效提高程序的可靠性及正确性

•       软硬件具有持续自检功能，能够及时发现装置自身的异常状态

•       抗干扰性能优异，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，能够适应恶劣的电磁环境

•       装置采用工业级元器件设计，工作温度范围宽，适应各种现场环境

三、技术参数

3.1 额定参数

工作电源

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

•       工作范围：额定电压×(1±20%)

•       功耗：≤15VA

额定电流

•       额定值：5A或1A可选

•       额定频率：50Hz或60Hz

额定电压

•       电压测量范围：0.1V~120V

•       零序电压输入：3路

弧光检测

•       弧光探头类型：可见光型、紫外光型可选

•       弧光动作门槛：可自由整定

3.2 硬件资源配置

弧光传感器采集

•       ARB6-A30支持30路弧光传感器信号采集，是ARB6系列中采集通道最多的型号

•       采用塑料光纤传输弧光信号，抗干扰能力强

•       支持弧光传感器及光纤链路实时自检功能

电流电压采集

•       电流采集：4组三相电流，共12路电流通道

•       电压采集：3路零序电压，共3路电压通道

•       采样精度：16位同步采样A/D，每周波48点高速采样

开关量输入输出

•       开入量采集：5路有源开关量输入+1路装置电源失电输入

•       继电器输出：14路常开出口（其中4路为高速出口）+2路常闭出口

•       快速继电器动作时间短，满足弧光保护快速跳闸的要求

处理器与存储

•       主处理器：主频550MHz

•       Flash：512K字节内置+4M字节外置

•       SRAM：(192+4)K字节内置+512K字节外置

3.3 保护功能参数

保护功能配置

•       弧光单判据保护：支持

•       弧光与电流双判据保护：支持

•       弧光与零序电压双判据保护：支持

•       弧光监测及故障点定位：支持

•       弧光探头及光纤链路实时自检：支持

•       失灵保护：支持

•       CT断线监测：支持

•       非电量保护：支持

•       装置异常告警：支持

•       检修状态闭锁：支持

•       故障录波：支持

动作时间指标

•       弧光单判据动作时间：≤3.8ms

•       弧光电流双判据动作时间：≤7.8ms

•       快速继电器出口动作时间：≤1ms

测量精度

•       电流元件：整定值容许误差不大于±3%

•       电压元件：整定值容许误差不大于±3%

•       过流返回系数：0.95

•       过压返回系数：0.95

•       频率元件：整定值容许误差不大于±0.02Hz

3.4 通讯功能

通讯接口

•       RS485接口：2路，支持Modbus-RTU、IEC60870-5-103规约

•       以太网接口：1路标配，3路可选，支持TCP Modbus-RTU、TCP IEC60870-5-103规约

•       GPS对时接口：1路，支持IRIG-B对时方式（RS485接口）

•       USB接口：1个，支持程序升级、数据导出

通讯规约

•       Modbus-RTU：标准工业通讯规约，广泛应用于电力监控系统

•       IEC60870-5-103：国际标准电力系统通讯规约，适用于继电保护设备

•       IRIG-B：国际标准时间同步规约，用于装置对时

系统集成

•       可与Acrel-2000电力监控系统配套使用

•       支持遥测、遥信、遥控、遥调等四遥功能

•       可接入各种电力监控系统、自动化系统

四、工作原理

4.1 弧光保护基本原理

弧光保护的基本原理是通过检测电力设备内部产生的电弧光信号来判断是否发生故障。当开关柜、母线等设备内部发生短路故障时，会产生强烈的电弧光，弧光保护装置通过安装在设备内部的弧光探头实时检测弧光信号，当检测到的弧光强度超过设定的动作门槛时，装置迅速启动保护动作，跳开相关断路器，切除故障电源。

电弧光故障具有发展速度快、能量大、危害严重的特点，传统的过流保护动作时间较长，往往无法在电弧光造成严重危害之前切除故障。弧光保护装置能够在毫秒级时间内检测到弧光故障并快速跳闸，有效限制电弧能量的释放，大大降低故障对设备和人员的伤害程度。

4.2 双判据保护逻辑

ARB6-A30装置支持多种保护判据模式，用户可根据现场实际需求灵活选择：

弧光单判据模式

•       仅以弧光信号作为保护动作的判据

•       当弧光探头检测到的光强度超过设定的动作门槛时，装置立即启动保护动作

•       动作速度最快，适用于对保护速度有要求的场合

弧光与电流双判据模式

•       同时检测弧光信号和电流突变信号，两者同时满足条件时才启动保护动作

•       弧光判据负责检测故障的发生，电流判据用于确认故障的真实性

•       有效防止因照明、焊接等非故障弧光引起的误动作，提高保护的可靠性

•       是保护模式，兼顾了动作速度和可靠性

弧光与零序电压双判据模式

•       同时检测弧光信号和零序电压信号，两者同时满足条件时才启动保护动作

•       适用于中性点非有效接地系统的单相接地故障弧光保护

•       能够有效区分故障弧光和正常操作产生的弧光

多组弧光保护逻辑可实现分区域选择性跳闸，当某一区域发生弧光故障时，只跳开该区域对应的断路器，缩小停电范围，提高供电可靠性。

4.3 动作时间指标

ARB6-A30弧光保护装置具有极快的动作速度，能够在毫秒级时间内完成故障检测和跳闸输出，有效限制电弧能量的释放：

•       弧光检测时间：≤1ms，当弧光强度超过动作门槛时，装置可在1毫秒内检测到弧光信号

•       弧光单判据总动作时间：≤3.8ms，从弧光发生到继电器出口动作的总时间不超过3.8毫秒

•       弧光电流双判据总动作时间：≤7.8ms，从弧光和电流同时满足条件到继电器出口动作的总时间不超过7.8毫秒

•       快速继电器动作时间：≤1ms，快速继电器出口的动作时间极短，确保故障快速切除

与传统的过流保护相比，弧光保护的动作时间缩短了80%以上，能够在电弧光故障的早期阶段就将故障切除，大大降低了故障对设备的损坏程度，同时也减少了对操作人员的安全威胁。

快速的故障切除还能够有效防止故障扩大，避免相邻设备受到波及，缩小故障影响范围，缩短停电时间，提高供电可靠性。

五、应用场景

5.1 适用行业

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，广泛应用于多个行业领域：

•       电力行业：发电厂、变电站、配电站等电力设施的开关柜、母线保护

•       工业领域：钢铁、石化、冶金、化工等工业企业的配电系统保护

•       矿产行业：煤矿、金属矿等矿山企业的井下和地面配电系统保护

•       新能源行业：光伏电站、风电场、储能电站等新能源设施的配电保护

•       交通行业：轨道交通、机场、港口等交通枢纽的配电系统保护

•       水利行业：水电站、水泵站等水利设施的电气设备保护

•       建筑楼宇：大型商业建筑、数据中心、医院等重要场所的配电保护

•       舰船领域：船舶、海上平台等的电力系统保护

5.2 典型应用场景

中低压开关柜弧光保护

•       适用于0.4kV~35kV电压等级的中低压开关柜

•       可在开关柜的母线室、断路器室、电缆室等位置安装弧光探头

•       实现开关柜内部弧光故障的快速检测和切除

•       有效保护开关柜内的断路器、母线、电缆头等设备

母线弧光保护

•       中高压母线弧光保护：保护中压系统的母线设备

•       低压母线弧光保护：保护低压系统的母线设备

•       每段母线配置一套弧光保护系统，实现分区域保护

•       支持故障点定位功能，快速定位故障位置

变压器保护

•       可用于变压器低压侧开关柜的弧光保护

•       配合变压器差动保护、过流保护，构建立体化保护体系

•       有效防止变压器因低压侧弧光故障而受到损坏

新能源场站保护

•       光伏电站、风电场的集电系统开关柜保护

•       储能电站的PCS柜、电池柜等设备的弧光保护

•       新能源场站箱变、升压站的开关柜保护

六、配套产品

6.1 弧光探头

ARB6系列弧光保护装置由弧光保护主机、弧光探头及塑料光纤组成，其中弧光探头是检测弧光信号的核心传感器件。

ARB-S系列弧光探头

•       产品型号：ARB-S0（可见光型）、ARB-S1（紫外光型）

•       ARB-S0：可见光型弧光探头，采用可见光检测原理

•       ARB-S1：紫外光型弧光探头，采用紫外光检测原理，抗干扰能力更强

•       探头采用330°大角度光敏元件，覆盖面积广

•       无源设计，无需外接电源，可靠性高

•       采用塑料光纤传输信号，抗电磁干扰能力强

•       安装方便，可直接安装在开关柜内部

塑料光纤

•       用于连接弧光探头和保护主机

•       传输弧光信号，抗电磁干扰能力强

•       长度可根据现场需求定制

•       安装敷设方便，适合开关柜内布线

6.2 系统配套方案

Acrel-2000电力监控系统配套

•       ARB6-A30弧光保护装置可与Acrel-2000电力监控系统配套使用

•       通过RS485或以太网接口将装置数据上传至监控系统

•       实现弧光保护装置的远程监控、参数设置、故障告警等功能

•       监控系统可集中管理多台弧光保护装置，实现全站统一监控

系统架构

•       主控单元：ARB6弧光保护装置，负责采集信号、逻辑判断、跳闸出口

•       检测单元：ARB-S弧光探头，负责检测弧光信号

•       传输介质：塑料光纤，负责传输弧光信号

•       监控层：电力监控系统，负责远程监控和管理

配置方案

•       每段母线配置一套ARB6弧光保护系统

•       根据开关柜数量和保护区域大小选择合适的型号（A6/A12/A18/A24/A30）

•       ARB6-A30适用于开关柜数量较多、保护区域较大的场合

•       弧光探头根据需要安装在母线室、断路器室、电缆室等位置

选型建议

•       根据需要保护的区域大小和开关柜数量选择弧光探头数量

•       根据现场电源情况选择装置电源规格（AC/DC 220V、110V等）

•       根据系统CT变比选择电流输入规格（5A或1A）

•       根据通讯需求选择以太网接口数量