ARB6-A30是安科瑞電氣股份有限公司推出的ARB6系列集中式母線弧光保護裝置中的型號，支持30路弧光傳感器信號采集，專為0.4kV~35kV中低壓配電系統的電弧光保護而設計。

一、ARB6-A30弧光保護裝置產品簡介

1.1 產品定位

ARB6-A30屬于安科瑞ARB6系列集中式母線弧光保護裝置，是該系列中弧光傳感器采集通道最多的型號，支持多達30路弧光探頭信號接入。該裝置采用模塊化設計，內部集成了電源模塊、CPU模塊、弧光采集模塊、模擬量采集模塊、開入開出模塊、通訊模塊、人機接口模塊等硬件電路，軟件配以專門的保護算法，抗干擾性能強，可靠性高，保護實現方式靈活。

作為中低壓配電系統電弧光保護的核心設備，ARB6-A30能夠實時監測開關柜內的弧光信號，并結合電流或電壓判據，在毫秒級時間內快速切除故障，限度地減少電弧光對設備和人員造成的傷害，有效保護開關柜、母線、變壓器等重要電氣設備。

1.2 型號含義

ARB6系列弧光保護裝置的型號命名規則如下：

•       ARB：產品名稱，弧光保護裝置（Arc Flash Protection Relay）

•       6：產品系列號

•       A30：裝置代號，表示可采集30路弧光探頭信號（同系列還有A6、A12、A18、A24等型號，分別對應6路、12路、18路、24路弧光探頭信號采集）

完整型號還包含電源類型、電流輸入規格、以太網接口數量等后綴信息，例如：

•       電源類型：AC/DC 110V、AC/DC 220V、DC 48V/24V

•       電流輸入：1A、5A

•       以太網接口：1路、3路

二、ARB6-A30弧光保護裝置核心功能特點

2.1 高性能硬件平臺

裝置采用主頻為550MHz的高性能處理器，配備16位同步采樣A/D轉換器，實現每周波48點高速采樣與實時并行計算。在存儲資源方面，裝置配置了512K字節Flash、(192+4)K字節Sram，外置4M字節NorFlash和外置512K字節Sram，硬件資源充足，為復雜的保護算法和數據處理提供了可靠的硬件基礎，確保裝置運行的穩定性和可靠性。

2.2 保護功能

ARB6-A30適用于35kV及以下電壓等級的電力系統電弧光保護和自動控制功能，它的保護功能體系：

•       弧光保護：支持弧光單判據、弧光與電流雙判據、弧光與零序電壓雙判據三種保護模式，可根據現場需求靈活選擇

•       弧光故障點定位：能夠精確定位發生弧光故障的具體位置，便于快速排查和修復

•       弧光傳感器及光纖鏈路實時自檢：裝置可實時監測弧光探頭和光纖鏈路的工作狀態，及時發現傳感器故障或光纖斷鏈問題

•       失靈保護：當斷路器拒動時，啟動失靈保護，進一步擴大跳閘范圍，確保故障可靠切除

•       CT斷線監測：實時監測電流互感器回路狀態，及時發現CT斷線故障并發出告警

•       非電量保護：支持非電量保護功能，可接入溫度、壓力等非電量信號

•       裝置異常告警：裝置自身具備自檢功能，發現異常時及時發出告警信號

•       故障錄波：支持故障錄波功能，可記錄故障前后的波形數據，便于故障分析

2.3 豐富的接口資源

ARB6-A30裝置配備了豐富的接口資源，能夠滿足各種現場應用需求：

•       模擬量采集：12路交流電流通道和3路交流電壓通道，可測量4組三相電流和3組零序電壓

•       開關量輸入：5路有源開關量輸入通道+1路裝置電源失電輸入通道

•       繼電器輸出：16路獨立無源開關量輸出通道，其中14路為常開接點、2路為常閉接點，包含4路快速繼電器出口，可滿足快速跳閘需求

•       串行通訊接口：2路RS485串行通訊接口，支持IEC60870-5-103、Modbus-RTU通訊規約

•       以太網接口：1路以太網接口（標配），支持3路以太網接口（可選），支持TCP IEC60870-5-103、TCP Modbus-RTU規約

•       GPS對時接口：1路GPS對時接口，支持IRIG-B對時方式（RS485接口），確保裝置時間的精確性

•       USB接口：1個USB接口，可通過U盤升級裝置程序，也可導出裝置的定值、故障錄波數據，方便故障分析和維護

2.4 人性化設計

裝置采用全漢化大屏幕液晶顯示，人機界面清晰易懂，操作直觀便捷。靈活、舒適的按鈕設計配合菜單式操作邏輯，使得用戶能夠快速上手使用。保護功能的出口可通過跳閘矩陣進行靈活設置，方便用戶根據實際需求選擇要動作的繼電器，滿足不同現場的跳閘邏輯要求。

2.5 透明化管理

ARB6-A30裝置具備透明化管理功能，能夠實時記錄和展示裝置的運行狀態：

•       實時記錄交流量、弧光量、開入量、開出量和所有保護模塊的狀態，便于運行人員實時掌握裝置運行情況

•       裝置記錄內部各元件動作行為、動作時間等信息，可查看事件記錄不少于200條、系統記錄不少于500條、操作日志不少于2000條

•       支持故障錄波功能，可記錄16條故障錄波信息，每條錄波可觸發4段錄波，每個采樣點錄波至少包含46個模擬量、39個開關量波形

•       每段錄波可記錄故障前2個周波、故障后10個周波波形，共計15.36秒的錄波時長

•       錄波數據可在裝置上直接查看波形，也可通過U盤導出錄波文件，便于事后故障分析

2.6 高可靠性設計

ARB6-A30裝置采用高可靠性設計理念，確保在復雜工業環境下的穩定運行：

•       采用全圖形編程技術設計每個保護功能，有效提高程序的可靠性及正確性

•       軟硬件具有持續自檢功能，能夠及時發現裝置自身的異常狀態

•       抗干擾性能優異，裝置通過多項電磁兼容檢測認證

•       電快速瞬變脈沖群、靜電放電、浪涌抗干擾性能均達到IV級標準，能夠適應惡劣的電磁環境

•       裝置采用工業級元器件設計，工作溫度范圍寬，適應各種現場環境

三、技術參數

3.1 額定參數

工作電源

•       額定電壓：AC/DC 220V、AC/DC 110V、DC 48V或DC 24V可選

•       工作范圍：額定電壓×(1±20%)

•       功耗：≤15VA

額定電流

•       額定值：5A或1A可選

•       額定頻率：50Hz或60Hz

額定電壓

•       電壓測量范圍：0.1V~120V

•       零序電壓輸入：3路

弧光檢測

•       弧光探頭類型：可見光型、紫外光型可選

•       弧光動作門檻：可自由整定

3.2 硬件資源配置

弧光傳感器采集

•       ARB6-A30支持30路弧光傳感器信號采集，是ARB6系列中采集通道最多的型號

•       采用塑料光纖傳輸弧光信號，抗干擾能力強

•       支持弧光傳感器及光纖鏈路實時自檢功能

電流電壓采集

•       電流采集：4組三相電流，共12路電流通道

•       電壓采集：3路零序電壓，共3路電壓通道

•       采樣精度：16位同步采樣A/D，每周波48點高速采樣

開關量輸入輸出

•       開入量采集：5路有源開關量輸入+1路裝置電源失電輸入

•       繼電器輸出：14路常開出口（其中4路為高速出口）+2路常閉出口

•       快速繼電器動作時間短，滿足弧光保護快速跳閘的要求

處理器與存儲

•       主處理器：主頻550MHz

•       Flash：512K字節內置+4M字節外置

•       SRAM：(192+4)K字節內置+512K字節外置

3.3 保護功能參數

保護功能配置

•       弧光單判據保護：支持

•       弧光與電流雙判據保護：支持

•       弧光與零序電壓雙判據保護：支持

•       弧光監測及故障點定位：支持

•       弧光探頭及光纖鏈路實時自檢：支持

•       失靈保護：支持

•       CT斷線監測：支持

•       非電量保護：支持

•       裝置異常告警：支持

•       檢修狀態閉鎖：支持

•       故障錄波：支持

動作時間指標

•       弧光單判據動作時間：≤3.8ms

•       弧光電流雙判據動作時間：≤7.8ms

•       快速繼電器出口動作時間：≤1ms

測量精度

•       電流元件：整定值容許誤差不大于±3%

•       電壓元件：整定值容許誤差不大于±3%

•       過流返回系數：0.95

•       過壓返回系數：0.95

•       頻率元件：整定值容許誤差不大于±0.02Hz

3.4 通訊功能

通訊接口

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

•       以太網接口：1路標配，3路可選，支持TCP Modbus-RTU、TCP IEC60870-5-103規約

•       GPS對時接口：1路，支持IRIG-B對時方式（RS485接口）

•       USB接口：1個，支持程序升級、數據導出

通訊規約

•       Modbus-RTU：標準工業通訊規約，應用于電力監控系統

•       IEC60870-5-103：國際標準電力系統通訊規約，適用于繼電保護設備

•       IRIG-B：國際標準時間同步規約，用于裝置對時

系統集成

•       可與Acrel-2000電力監控系統配套使用

•       支持遙測、遙信、遙控、遙調等四遙功能

•       可接入各種電力監控系統、自動化系統

四、工作原理

4.1 弧光保護基本原理

弧光保護的基本原理是通過檢測電力設備內部產生的電弧光信號來判斷是否發生故障。當開關柜、母線等設備內部發生短路故障時，會產生強烈的電弧光，弧光保護裝置通過安裝在設備內部的弧光探頭實時檢測弧光信號，當檢測到的弧光強度超過設定的動作門檻時，裝置迅速啟動保護動作，跳開相關斷路器，切除故障電源。

電弧光故障具有發展速度快、能量大、危害嚴重的特點，傳統的過流保護動作時間較長，往往無法在電弧光造成嚴重危害之前切除故障。弧光保護裝置能夠在毫秒級時間內檢測到弧光故障并快速跳閘，有效限制電弧能量的釋放，大大降低故障對設備和人員的傷害程度。

4.2 雙判據保護邏輯

ARB6-A30裝置支持多種保護判據模式，用戶可根據現場實際需求靈活選擇：

弧光單判據模式

•       僅以弧光信號作為保護動作的判據

•       當弧光探頭檢測到的光強度超過設定的動作門檻時，裝置立即啟動保護動作

•       動作速度最快，適用于對保護速度有要求的場合

弧光與電流雙判據模式

•       同時檢測弧光信號和電流突變信號，兩者同時滿足條件時才啟動保護動作

•       弧光判據負責檢測故障的發生，電流判據用于確認故障的真實性

•       有效防止因照明、焊接等非故障弧光引起的誤動作，提高保護的可靠性

•       是保護模式，兼顧了動作速度和可靠性

弧光與零序電壓雙判據模式

•       同時檢測弧光信號和零序電壓信號，兩者同時滿足條件時才啟動保護動作

•       適用于中性點非有效接地系統的單相接地故障弧光保護

•       能夠有效區分故障弧光和正常操作產生的弧光

多組弧光保護邏輯可實現分區域選擇性跳閘，當某一區域發生弧光故障時，只跳開該區域對應的斷路器，縮小停電范圍，提高供電可靠性。

4.3 動作時間指標

ARB6-A30弧光保護裝置具有極快的動作速度，能夠在毫秒級時間內完成故障檢測和跳閘輸出，有效限制電弧能量的釋放：

•       弧光檢測時間：≤1ms，當弧光強度超過動作門檻時，裝置可在1毫秒內檢測到弧光信號

•       弧光單判據總動作時間：≤3.8ms，從弧光發生到繼電器出口動作的總時間不超過3.8毫秒

•       弧光電流雙判據總動作時間：≤7.8ms，從弧光和電流同時滿足條件到繼電器出口動作的總時間不超過7.8毫秒

•       快速繼電器動作時間：≤1ms，快速繼電器出口的動作時間極短，確保故障快速切除

與傳統的過流保護相比，弧光保護的動作時間縮短了80%以上，能夠在電弧光故障的早期階段就將故障切除，大大降低了故障對設備的損壞程度，同時也減少了對操作人員的安全威脅。

快速的故障切除還能夠有效防止故障擴大，避免相鄰設備受到波及，縮小故障影響范圍，縮短停電時間，提高供電可靠性。

五、應用場景

5.1 適用行業

ARB6系列弧光保護裝置操作便捷、資源豐富、穩定可靠、維護方便，應用于多個行業領域：

•       電力行業：發電廠、變電站、配電站等電力設施的開關柜、母線保護

•       工業領域：鋼鐵、石化、冶金、化工等工業企業的配電系統保護

•       礦產行業：煤礦、金屬礦等礦山企業的井下和地面配電系統保護

•       新能源行業：光伏電站、風電場、儲能電站等新能源設施的配電保護

•       交通行業：軌道交通、機場、港口等交通樞紐的配電系統保護

•       水利行業：水電站、水泵站等水利設施的電氣設備保護

•       建筑樓宇：大型商業建筑、數據中心、醫院等重要場所的配電保護

•       艦船領域：船舶、海上平臺等的電力系統保護

5.2 典型應用場景

中低壓開關柜弧光保護

•       適用于0.4kV~35kV電壓等級的中低壓開關柜

•       可在開關柜的母線室、斷路器室、電纜室等位置安裝弧光探頭

•       實現開關柜內部弧光故障的快速檢測和切除

•       有效保護開關柜內的斷路器、母線、電纜頭等設備

母線弧光保護

•       中高壓母線弧光保護：保護中壓系統的母線設備

•       低壓母線弧光保護：保護低壓系統的母線設備

•       每段母線配置一套弧光保護系統，實現分區域保護

•       支持故障點定位功能，快速定位故障位置

變壓器保護

•       可用于變壓器低壓側開關柜的弧光保護

•       配合變壓器差動保護、過流保護，構建立體化保護體系

•       有效防止變壓器因低壓側弧光故障而受到損壞

新能源場站保護

•       光伏電站、風電場的集電系統開關柜保護

•       儲能電站的PCS柜、電池柜等設備的弧光保護

•       新能源場站箱變、升壓站的開關柜保護

六、配套產品

6.1 弧光探頭

ARB6系列弧光保護裝置由弧光保護主機、弧光探頭及塑料光纖組成，其中弧光探頭是檢測弧光信號的核心傳感器件。

ARB-S系列弧光探頭

•       產品型號：ARB-S0（可見光型）、ARB-S1（紫外光型）

•       ARB-S0：可見光型弧光探頭，采用可見光檢測原理

•       ARB-S1：紫外光型弧光探頭，采用紫外光檢測原理，抗干擾能力更強

•       探頭采用330°大角度光敏元件，覆蓋面積廣

•       無源設計，無需外接電源，可靠性高

•       采用塑料光纖傳輸信號，抗電磁干擾能力強

•       安裝方便，可直接安裝在開關柜內部

塑料光纖

•       用于連接弧光探頭和保護主機

•       傳輸弧光信號，抗電磁干擾能力強

•       長度可根據現場需求定制

•       安裝敷設方便，適合開關柜內布線

6.2 系統配套方案

Acrel-2000電力監控系統配套

•       ARB6-A30弧光保護裝置可與Acrel-2000電力監控系統配套使用

•       通過RS485或以太網接口將裝置數據上傳至監控系統

•       實現弧光保護裝置的遠程監控、參數設置、故障告警等功能

•       監控系統可集中管理多臺弧光保護裝置，實現全站統一監控

系統架構

•       主控單元：ARB6弧光保護裝置，負責采集信號、邏輯判斷、跳閘出口

•       檢測單元：ARB-S弧光探頭，負責檢測弧光信號

•       傳輸介質：塑料光纖，負責傳輸弧光信號

•       監控層：電力監控系統，負責遠程監控和管理

配置方案

•       每段母線配置一套ARB6弧光保護系統

•       根據開關柜數量和保護區域大小選擇合適的型號（A6/A12/A18/A24/A30）

•       ARB6-A30適用于開關柜數量較多、保護區域較大的場合

•       弧光探頭根據需要安裝在母線室、斷路器室、電纜室等位置

選型建議

•       根據需要保護的區域大小和開關柜數量選擇弧光探頭數量

•       根據現場電源情況選擇裝置電源規格（AC/DC 220V、110V等）

•       根據系統CT變比選擇電流輸入規格（5A或1A）

•       根據通訊需求選擇以太網接口數量