小電流接地選線保護控制器的製作方法
2023-07-18 01:04:51 2
專利名稱：小電流接地選線保護控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力系統低壓配電網的設備製造技術領域，特別是一種檢測並控制小電流系統線路單相接地故障的裝置。
背景技術：
國內66kV及以下配電網普遍採用中性點非直接接地的接地方式，在這類電網中單相接地故障的發生率很高，佔電力系統總故障率的70%以上，並且大多會進一步演變為永久性的相間短路事故。由於單相接地故障不產生短路電流，且線電壓仍是對稱的，不影響正常供電，按規程要求允許繼續運行1 2小時，但是，帶故障繼續運行存在事故隱患，主要體現在以下兩個方面第一，由於接地點無法預知也無法控制，所以，如果接地點附近有人經過則會形成跨步電壓，很容易造成人身傷害事故。第二，接地時的非故障相對地電壓會升高到原來的佔倍，如果同時伴隨有鐵磁諧振，則會使相電壓升高到5倍甚至更高，形成過電壓，容易使絕緣損壞或擊穿，會進一步導致相間短路、電氣設備損毀等事故。因此，電力系統規程要求線路發生單相接地故障後，儘快找到並切除故障線路。傳統基於穩態信號選線理論的小電流接地選線產品，由於受消弧線圈補償、互感器精度誤、系統接地方式等因素影響，選線正確率只有不到50%，達不到用戶求。研究和實踐表明，基於暫態信號選線原理不受上述因素影響，具有100%的選線正確率，因此，開發基於暫態信號選線原理的小電流接地選線保護控制器，在單相接地故障發生後，通過採用暫態信號原理選線算法，快速準確地選出故障線路並且快速動作於斷路器跳閘，能夠有效解決單相接地故障導致的人身傷害、事故擴大等潛在問題。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種小電流單相接地選線保護控制器，它主要解決現有保護控制設備在單相接地故障發生後不能夠在短時間內準確地選出故障線路並快速發出警告或跳閘控制信號的問題。為了解決上述問題，本小電流接地選線保護控制器有一個以上的交流採樣模塊， 每一個所述的交流採樣模塊設有12對信號採集輸入埠，每一對信號採集輸入埠有一個採集自電流互感器零序電流信號的埠和一個採集電壓互感器零序電壓信號的埠，所述的這些信號採集輸入埠通過濾波器和運算放大器處理後，經模/數轉換器送到由現場可編程門陣列單元中，所述的交流採樣模塊用於對故障數據的採集；有一個以上的跳閘模快，每一個所述的跳閘模塊有一個現場可編程門陣列單元， 該現場可編程門陣列單元通過一個密碼鎖電路單元控制有多路繼電器控制輸出埠 ；這種跳閘模塊用於對線路的跳閘方式進行設置，其中可設置獨立告警、獨立跳閘、同時告警和跳閘等三種模式，每一條線路都可以單獨進行跳閘和告警功能的投退，並對跳閘延時、告警延時等參數進行設置，各線路間的跳閘功能互不影響，有一個人機模塊，包含有顯示器和鍵盤，用於輸入數據和設置工作模式；有一個電源模塊，把DC220V轉變成24V和5V信號給供其它模塊使用；有一個故障數據分析與處理模塊，由中央處理器、存儲單元和包含有通訊串口，乙太網接口的通信模塊構成，該故障數據分析與處理模塊通過數據總線和控制總線與各個所述交流採樣模塊，跳間模塊和人機模塊相連接，該數據分析與處理模塊用於對故障數據進行分析，提取特徵分量，採用暫態信號原理選線算法，準確選出故障線路。本實用新型可以解決小電流接地系統單相接地故障的快速檢測與隔離問題，可以防止單相接地故障進一步誘發人身傷害事故、相間短路事故等其它事故的發生。本實用新型的設計方案如下本實用新型主要由數據高速採集、故障數據分析處理、跳閘邏輯設置、跳閘邏輯處理等模塊組成。數據高速採集模塊用於實時採集系統的零序電壓和各線路的零序電流。由於單相接地故障發生時，系統的零序電壓會突然升高，所以，裝置一旦檢測到系統零序電壓達到設置的電壓門檻值，就立即臨時存儲採樣數據，然後啟動選線算法。由於單相接地時故障產生的零序電流較小，暫態分量持續的時間很短，所以要求數據採集系統具有較高的採樣速率和採樣精度，才能獲得有實際價值的故障數據。故障數據分析與處理模塊用於對故障數據進行分析，提取特徵分量，採用暫態信號原理選線算法，準確選出故障線路。暫態信號原理選線算法是利用故障信號暫態分量進行選線，具有很高的選線準確率，能夠滿足保護可靠性要求。跳閘邏輯設置模塊用於對線路的跳閘方式進行設置。裝置的跳閘模式有獨立告警、獨立跳間、同時告警和跳間等三種模式供選擇使用，每一條線路都可以單獨進行跳閘和告警功能的投退，並對跳閘延時、告警延時等參數進行設置，各線路間的跳閘功能互不影響。跳閘邏輯處理模塊處理設定的跳閘邏輯，實現繼電器跳閘出口。裝置在選出故障線路後，經過一系列跳閘邏輯判斷，然後驅動繼電器輸出一組空接點。工程應用時，將這一組空接點串聯在斷路器的跳閘迴路中，達到驅動斷路器路閘，切除故障線路的目的。
圖1是本實用新型的硬體功能模塊框圖。
具體實施方式
以下結合附圖實例對本小電流接地選線保護控制器進一步說明如下圖1所示的小電流接地選線保護控制器的構成如下有四塊交流採樣模塊7，每一個的交流採樣模塊設有12對信號採集輸入埠，接收來自零序電壓互感器(PT)的電壓信號和來自零序電流互感器(CT)的零序電流信號。每一對信號採集輸入端對應一個交流變換器，變換出來的信號通過濾波器和運算放大器處理後送到模/數(A/D)轉換器，經模/數(A/D)轉換器轉換後送到現場可編程門陣列(FPGA) 單元；[0024]有一個故障數據分析與處理模塊，由中央處理器4、時鐘模塊3、存儲單元5和包含有通訊串口，乙太網接口的通信模塊6構成，該故障數據分析與處理模塊通過數據總線和控制總線與各個交流採樣模塊7，跳間模塊8和人機模塊2相連接；有四塊的跳閘模塊8，每一個的跳閘模塊有一個現場可編程門陣列(FPGA)單元， 該單元通過一個密碼鎖電路單元控制12路繼電器輸出；有一個由顯示器和鍵盤構成的人機模塊2 ；還有一個向上述模塊供電的電源模塊1 ；圖1中功能模塊之間的單實線代表控制信號，粗實線代表地址、數據信號，箭頭表示的走向。
權利要求1. 一種小電流接地選線保護控制器，其特徵在於有一個以上的交流採樣模塊，每一個所述的交流採樣模塊設有12對信號採集輸入埠，每一對信號採集輸入埠有一個採集自電流互感器零序電流信號的埠和一個採集電壓互感器零序電壓信號的埠，所述的這些信號採集輸入埠通過濾波器和運算放大器處理後，經模/數轉換器送到由現場可編程門陣列單元中；有一個以上的跳間模快，每一個所述的跳間模塊有一個現場可編程門陣列單元，該現場可編程門陣列單元通過一個密碼鎖電路單元控制有多路繼電器控制輸出埠； 有一個人機模塊，包含有顯示器和鍵盤；有一個電源模塊，把DC220V轉變成24V和5V信號給供其它模塊使用； 有一個故障數據分析與處理模塊，由中央處理器、存儲單元和包含有通訊串口，乙太網接口的通訊模塊構成，該故障數據分析與處理模塊通過數據總線和控制總線與各個所述交流採樣模塊，跳間模塊和人機模塊相連接。
專利摘要本小電流接地選線保護控制器有一個以上交流採樣模塊，接收來自電網系統的零序電壓和零序電流信號，並將這些信號通過濾波器和運算放大器處理後送到由現場可編程門陣列單元中；有一個以上控制跳閘執行繼電器的包括有可編程門陣列單元和密碼鎖電路單元的跳閘模快；還有一個由中央處理器、存儲單元和包含有通訊串口，乙太網接口的通迅模塊構成的故障數據分析與處理模塊以及顯示器和鍵盤。這些構件在內設軟體的控制下運行，能夠快速檢測並隔離系統中發生單相接地故障的線路，在保證供電可靠性，確保系統的安全穩定運行的同時，能夠有效防止人身傷害事故以及進一步的相間短路事故的發生。
文檔編號H02H3/04GK201994647SQ201120000229
公開日2011年9月28日 申請日期2011年1月4日 優先權日2011年1月4日
發明者劉海鋒, 曾宇, 許良柱, 閻海山, 陳榮 申請人:廣西星宇智能電氣有限公司, 許良柱, 陳榮