一種礦用高低壓一體化移動變壓器開關綜合保護裝置的製作方法
2023-08-10 18:56:46 4
本實用新型屬於礦井下供電安全技術領域，特別涉及一種礦用高低壓一體化移動變壓器開關綜合保護裝置。
背景技術：
隨著技術不斷發展，礦用隔爆型移動變電站低壓保護箱逐步替代了原有的低壓配電裝置，即移變低壓側不再設置斷路器，低壓故障通過斷開高壓斷路器實現保護，由於結構限制，低壓箱無法減小體積，導致現用低壓保護箱只需配置低壓綜合保護裝置及相關部件，內部空間比較空曠，浪費材料和空間；隨著煤礦井下大容量移動變電站的使用，變壓器合閘湧流是導致高壓配電裝置越級跳閘的原因之一，電力監控系統可以通過硬體閉鎖或通訊閉鎖上級開關的方式實現防越級跳閘功能，但未考慮移變合閘湧流引起越級跳閘問題。
傳統礦用隔爆型移動變電站所用綜合保護裝置分為高壓綜合保護裝置和低壓綜合保護裝置，分別安裝於高壓開關配電裝置裝置和低壓開關配電裝置(或低壓保護箱)內部，分別實現對變壓器輸入側、輸出側線路保護以及變壓器的溫度保護。傳統礦用隔爆型移動變電站所用綜合保護裝置在使用過程中暴露出以下幾點問題：一是需要分別單獨操作、整定繁瑣、定值無法自動匹配；二是高低壓綜合保護器之間存在聯鎖線穿過隔爆型變壓器，容易受幹擾產生誤動現象；三是一臺移變具有兩臺綜保，兩個通訊接口，增加了自動化建設難度和管理成本；四是一臺移變配置高、低壓兩種綜合保護裝置，配件種類多，使用和維護成本較高；五是基於單片機或DSP的綜合保護裝置，不具備二次開發能力，礦用電器廠家不能根據需求定製開發產品以滿足客戶的特殊需求；六是礦用電器廠家無法有效把控基於單片機或DSP的綜合保護裝置的備品備件市場。實用新型專利申請號201310712185.4礦用高壓開關綜合保護裝置和實用新型專利申請號201310712089.X礦用低壓開關綜合保護裝置，主要是解決了傳統綜保裝置計算速度慢、計算精度低和保護功能不完善的問題。
技術實現要素：
本實用新型的目的是：提供一種基於PLC+ARM架構的高低壓一體化移動移動變壓器開關綜合保護裝置，以解決傳統移動變電站高低壓綜合保護裝置所需綜保數量多、參數整定繁瑣、通訊接口數量多、保護功能不完善、無法二次開發、備品備件市場易流失等問題。
本實用新型的技術方案是：一種礦用高低壓一體化移動變壓器開關綜合保護裝置，包括：數據採集單元、外圍擴展單元、數字量輸入輸出單元、中央處理單元、通訊單元、人機接口單元、鍵盤單元；
所述數據採集單元用於實時採集移動變壓器輸入側和輸出側的交流電壓信號、交流電流信號，以及輸出側漏電電阻、移動變壓器內部溫度信號，對採集到的信號進行調節、濾波、偏置處理後，送入所述數據採集單元單片機的A/D轉換單元轉化為數位訊號，單片機採用DFT算法實時計算交流信號的有效值，並進行保護計算，將上述計算結果實時發送給所述中央處理單元；
所述外圍擴展單元用於對所述中央處理單元的數據進行邏輯判斷、定時、存儲；
所述數字量輸入輸出單元用於按鍵開關狀態、閉鎖開關狀態、斷路器合分閘狀態的採集，以及合分閘信號、故障信號及閉鎖信號的輸出；
所述中央處理單元用於控制所述數據採集單元實現數據採集和預處理；控制所述外圍擴展單元實現數據的邏輯判斷、定時、存儲；控制所述數字量輸入輸出單元完成按鍵開關狀態、閉鎖開關狀態、斷路器合分閘狀態的採集，以及合分閘信號、故障信號及閉鎖信號的輸出；控制所述通訊單元完成與上位機的通訊和本級的通訊；所述中央處理單元與所述數據採集單元通過RS485串口實現信息交互；
所述通訊單元用於通過乙太網接口或RS485串口與上位機進行通訊，接收上位機發送的控制移動變壓器運行的控制信號和保護參數設置，並將移動變壓器的工作狀態傳送給上位機；移動變壓器合閘期間輸出閉鎖信號發送給上級配電開關，用於上級配電開關的短路保護閉鎖，避免出現越級跳閘；通過1路RS485接口實現與人機接口屏的連接，預留1路RS485接口用於擴展通訊；
所述人機接口單元配合鍵盤單元用於用戶對移動變壓器開關進行參數設置和控制，同時給用戶反饋移動變壓器開關的相關狀態信息；所述人機接口單元與中央處理單元通過RS485串口實現信息交互，二者之間採用標準MODBUS-RTU協議；所述人機接口單元與鍵盤單元採用USB接口實現數據交互。
更進一步地，所述數據採集單元採集交流電流信號時，採用雙通道設計，同一電流信號同時輸入量程不同的兩路交流信號採集通道，在滿足10倍額定電流範圍內的保護的同時提高額定電流範圍內的電流精度。
本實用新型通過增加交流信號的採樣通道，配合變壓器的溫度檢測和低壓漏電電阻測量，一套裝置實現了傳統移變高、低壓開關綜合保護裝置的所有功能；通過電流通道雙通道設計，在滿足10倍額定電流範圍內的保護的同時提高額定電流範圍內的電流精度；採用DFT算法計算交流信號的有效值，提高信號採樣精度，加快保護動作時間；合閘期間給出閉鎖信號，通知上級開關進行短路保護閉鎖，避免上級開關出現越級跳閘；採用大尺寸人機顯示屏配合本安型鍵盤，改善設備人機互動友好性；進一步解決了傳統移動變電站高低壓綜合保護裝置所需綜保數量多、參數整定繁瑣、通訊接口數量多、保護功能不完善、無法二次開發、備品備件市場易流失等問題。
附圖說明
圖1為本實用新型系統組成示意圖。
具體實施方式
實施例1：參見圖1，一種礦用高低壓一體化移動變壓器開關綜合保護裝置，包括：數據採集單元1、外圍擴展單元2、數字量輸入輸出單元3、中央處理單元4、通訊單元5、人機接口單元6、鍵盤單元7；
所述數據採集單元1用於實時採集移動變壓器輸入側和輸出側的交流電壓信號、交流電流信號，以及輸出側漏電電阻、移動變壓器內部溫度信號，對採集到的信號進行調節、濾波、偏置處理後，送入所述數據採集單元1單片機的A/D轉換單元轉化為數位訊號，單片機採用DFT算法實時計算交流信號的有效值，並進行保護計算，將上述計算結果實時發送給所述中央處理單元4；
所述外圍擴展單元2用於對所述中央處理單元4的數據進行邏輯判斷、定時、存儲；
所述數字量輸入輸出單元3用於按鍵開關狀態、閉鎖開關狀態、斷路器合分閘狀態的採集，以及合分閘信號、故障信號及閉鎖信號的輸出；
所述中央處理單元4用於控制所述數據採集單元1實現數據採集和預處理；控制所述外圍擴展單元2實現數據的邏輯判斷、定時、存儲；控制所述數字量輸入輸出單元3完成按鍵開關狀態、閉鎖開關狀態、斷路器合分閘狀態的採集，以及合分閘信號、故障信號及閉鎖信號的輸出；控制所述通訊單元5完成與上位機的通訊和本級的通訊；所述中央處理單元4與所述數據採集單元1通過RS485串口實現信息交互；
所述通訊單元5用於通過乙太網接口或RS485串口與上位機進行通訊，接收上位機發送的控制移動變壓器運行的控制信號和保護參數設置，並將移動變壓器的工作狀態傳送給上位機；移動變壓器合閘期間輸出閉鎖信號發送給上級配電開關，用於上級配電開關的短路保護閉鎖，避免出現越級跳閘；通過1路RS485接口實現與人機接口屏的連接，預留1路RS485 接口用於擴展通訊；
所述人機接口單元6配合鍵盤單元7用於用戶對移動變壓器開關進行參數設置和控制，同時給用戶反饋移動變壓器開關的相關狀態信息；所述人機接口單元6與中央處理單元4通過RS485串口實現信息交互，二者之間採用標準MODBUS-RTU協議；所述人機接口單元6與鍵盤單元7採用USB接口實現數據交互；
所述數據採集單元1採集交流電流信號時，採用雙通道設計，同一電流信號同時輸入量程不同的兩路交流信號採集通道，在滿足10倍額定電流範圍內的保護的同時提高額定電流範圍內的電流精度。