隔爆型相敏短路保護饋電開關的製作方法
2023-12-04 00:13:46 3
專利名稱：隔爆型相敏短路保護饋電開關的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及煤礦電力系統用的饋電開關。
背景技術：
在煤礦井下供電中，輸電線路長，區域分布廣，負荷複雜多變，這樣使得影響供電系統穩定運行的因素增多，如電氣設備所處的環境惡劣、設備易受潮、絕緣自然老化、機械損傷及過電壓擊穿、人為誤操作等原因，都極易導致供電系統出現故障，其中常見的主要故障是相間短路以及變壓器、電動機繞組的匝間短路等，如果保護不夠及時，輕者加快設備老化，嚴重的會造成斷路器粘連、開關報廢，甚至是整個供電網絡的癱瘓。因此，在出現短路事故時，應立即切除故障線路及設備，以防事故蔓延。目前，處理這種故障狀態的饋電開關的保護裝置主要由斷路器、控制電源部分、電壓互感器、電流互感器、控制器和分間執行部分共同組成；控制方式有以下幾種一是靠過流保護來實現，其過流保護動作值是按躲過最大容量電動機的起動電流及其它同時運行設備額定電流之和為依據整定的；此種整定方式在供電線路短路電流較大時，較容易滿足過電流保護靈敏度及電動機起動電流的要求；但目前使用的電動機，其起動電流很大，與線路發生短路故障時的電流相接近，因而使短路時電流值的整定發生困難，有的保護裝置將短路電流的整定值設定為電動機額定電流10倍以躲開起動電流，這樣當起動電流較大時，不能分辨出是發生了三相短路還是電動機正常起動，容易發生誤動作。二是有些保護裝置利用起動時延時幾秒鐘再投入保護的方法，以躲開正常起動過程；這樣也不合適，因為當起動過程中正好發生短路故障時，無法對故障線路進行保護。三是利用傳統的相敏保護插件；該保護插件是基於分立元件構成的簡單的採樣-比較-執行電路，由於其電路上的簡易性導致其邏輯判斷能力有限，並且其在智能型饋電開關中相應的轉換也不多見。目前礦井下的負荷，由於大量使用鼠籠異步電動機，其功率因數較低，一般在 0. 7-0. 8之間，輕載時，功率因數低於此值。電動機起動時，儘管其起動電流較大，但其功率因數較低，一般為0.35左右。而發生短路故障時，功率因數會很高。而且功率因數是電流和電壓的相位差的反映，因此採集供電線路電流和電壓的相位，得出相位差，計算出功率因數，再輔以幅值比較，就可以進行較為複雜的邏輯判斷，達到很好的保護效果。將這一原理應用到隔爆型饋電開關中，就可以一種新型的隔爆型相敏短路保護饋電開關。
發明內容本實用新型的目的是克服現有技術的不足，利用相位差幅值比較原理，提出一種數字智能式隔爆型相敏短路保護饋電開關。一種數字智能式隔爆型相敏短路保護饋電開關，主要由斷路器、主迴路電源側的控制電源部分、連接在斷路器主迴路用電側的電壓互感器、連接在斷路器主迴路用電側的電流互感器、控制器和分間執行部分共同組成；其特徵在於，所述的控制器由電流信號處理電路、電壓信號處理電路、幅值調整提取電路和數位訊號處理器組成；主迴路電源側的控制電源部分包括為數位訊號處理器提供直流工作電源的電路和為饋電開關分間執行部分提供直流工作電源的電路；其中，上述的電流信號處理電路由串聯的I-V變換電路、幅值調整電路、低通濾波電路串聯組成；I-V變換電路與輸入端與電流互感器輸出端連接，低通濾波電路輸出端與幅值調整提取電路輸入端連接；上述的電壓信號處理電路由串聯的u取樣電路、幅值調整電路、低通濾波電路串聯組成；u取樣電路輸入端與電壓互感器輸出端連接，低通濾波電路輸出端與幅值調整提取電路輸入端連接；上述的幅值調整提取電路由幅值調整電路、濾波電路、幅值提取電路並聯而成；其輸出端與數位訊號處理器輸入端連接；上述的數位訊號處理器優選16位DSP晶片TMS320LFM07A，其工作在頻率40MHz， 其輸出端與分閘執行部分連接。工作原理是，先由主迴路電源側的控制電源部分給智能保護器和各控制迴路供電，再由檢測電路對主迴路負荷側通過電壓互感器和電流互感器同時進行電壓和電流的採樣工作，電流互感器和電壓變壓器進來的三相電流和三相電壓信號經過幅值調整、濾波電路處理後，得到相應規整的幅值和波形。之後，一部分經過整形電路和相位比較電路得到同相電流電壓的相位差，另一部分幅值被提取。兩種信號輸入到數位訊號處理器進行採樣，利用幅值與相位差相結合方式，進行相敏保護邏輯判斷，若是相敏短路故障，則輸出執行，繼而由輸出分閘執行電路推動隔爆型相敏短路保護饋電開關的斷路器跳閘停電。本實用新型的優點是應用新型智能型保護裝置的饋電開關電路簡單，集成度高， 靈敏性、準確性好，工作穩定可靠。用這種隔爆型相敏短路保護饋電開關嵌入獨立晶片，使保護的動作時間不受外部慢速器件的影響，消除了假短路信號的幹擾，解決了相敏短路保護裝置誤動作問題，使隔爆型饋電開關的性能穩定可靠，更好的保證了人員安全和設備安全。
圖1是本實用新型實施例的電路圖；圖2是本實用新型實施例的智能保護器電路框圖。圖例說明1-主迴路，2-電壓互感器，3-電流互感器，4-分閘執行部分，5-控制器，6-斷路器，7-控制電源部分。
具體實施方式
如圖1所示，一種數字智能式隔爆型相敏短路保護饋電開關，主要由斷路器6、主迴路電源側的控制電源部分7、連接在斷路器6主迴路1用電側的電壓互感器2、連接在斷路器6主迴路1用電側的電流互感器3、控制器5和分閘執行部分4共同組成；所述的電壓互感器2用於提供三相電壓信號；所述的電流互感器3用於提供三相電流信號。其中，所述的控制器5電路如圖2所示，它由電流信號處理電路、電壓信號處理電路、幅值調整提取電路和數位訊號處理器連接組成；上述的電流信號處理電路由串聯的I-V變換電路、幅值調整電路、低通濾波電路
4串聯組成；I-V變換電路與輸入端與電流互感器3輸出端連接，低通濾波電路輸出端與幅值調整提取電路輸入端連接；上述的電壓信號處理電路由串聯的U取樣電路、幅值調整電路、低通濾波電路串聯組成；u取樣電路輸入端與電壓互感器2輸出端連接，低通濾波電路輸出端與幅值調整提取電路輸入端連接；上述的幅值調整提取電路由幅值調整電路、濾波電路、幅值提取電路並聯而成；其輸出端與數位訊號處理器輸入端連接；上述的數位訊號處理器優選16位DSP晶片TMS320LFM07A，其工作在頻率40MHz， 其輸出端與分閘執行部分7連接。
權利要求1.一種隔爆型相敏短路保護饋電開關，主要由斷路器、主迴路電源側的控制電源部分、 連接在斷路器主迴路用電側的電壓互感器、連接在斷路器主迴路用電側的電流互感器、控制器和分間執行部分共同組成；其特徵在於，所述的控制器由電流信號處理電路、電壓信號處理電路、幅值調整提取電路和數位訊號處理器組成；主迴路電源側的控制電源部分包括為數位訊號處理器提供直流工作電源的電路和為饋電開關分閘執行部分提供直流工作電源的電路；其中，上述的電流信號處理電路由串聯的I-V變換電路、幅值調整電路、低通濾波電路串聯組成；I-V變換電路與輸入端與電流互感器輸出端連接，低通濾波電路輸出端與幅值調整提取電路輸入端連接；上述的電壓信號處理電路由串聯的U取樣電路、幅值調整電路、低通濾波電路串聯組成；u取樣電路輸入端與電壓互感器輸出端連接，低通濾波電路輸出端與幅值調整提取電路輸入端連接；上述的幅值調整提取電路由幅值調整電路、濾波電路、幅值提取電路並聯而成；其輸出端與數位訊號處理器輸入端連接；
2.如權利要求1所述的饋電開關，其特徵在於，所述的數位訊號處理器選16位DSP晶片TMS320LFM07A，其工作在頻率40MHz，其輸出端與分閘執行部分連接。
專利摘要本實用新型公開了一種隔爆型相敏短路保護饋電開關，主要由斷路器、主迴路電源側的控制電源部分、連接在斷路器主迴路用電側的電壓互感器、連接在斷路器主迴路用電側的電流互感器、控制器和分閘執行部分共同組成；所述的控制器由電流信號處理電路、電壓信號處理電路、幅值調整提取電路和數位訊號處理器組成；主迴路電源側的控制電源部分包括為數位訊號處理器提供直流工作電源的電路和為饋電開關分閘執行部分提供直流工作電源的電路。通過上述各部件解決了相敏短路保護裝置的誤動作問題，使隔爆型饋電開關的性能穩定可靠，更好的保證了人員安全和設備安全。
文檔編號H02H3/34GK202221887SQ20112035393
公開日2012年5月16日 申請日期2011年9月21日 優先權日2011年9月21日
發明者劉長水, 李成久, 楚強, 高彬 申請人:山東一統電器有限公司