微機綜合接地保護裝置的製作方法

2023-04-27 22:34:56

專利名稱：微機綜合接地保護裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電網系統中的一種保護裝置，特別是一種非有效接地系統的單相微機綜合接地保護裝置。
背景技術：
·[0002]我國35kV及以下的配電網，大多數採用中性點非有效接地方式，發生單相接地故障後，流經故障點的電流較大，電弧不易熄滅，容易產生間隙性弧光接地過電壓，及由此而激發的鐵磁諧振過電壓，對系統的絕緣會產生很大的破壞。為了解決這類電網弧光接地產生長時間過電壓的問題，以前國內大多採用經自動跟蹤補償式消弧線圈接地的方式，也有少量採用中性點經電阻接地的方式。但這兩種方式都存在一些問題。採用消弧線圈接地方式，主要問題有1)用電感電流去抵消電容電流時，無法準確完全補充，且弧光接地時的高頻分量和有功分量部分無法抵消，所以補償後接地點殘流仍可能超過5A，無法完全滅弧。2)消弧線圈容量選擇過大，補償效果不好，容量選擇過小，不利於電網的遠景規劃。3)消弧線圈組件多，結構複雜，裝置自身故障率較高。4)採用消弧線圈接地方式後，使得接地後選線裝置不能正確選線，增加了接地故障查找難度。而採用中性點經電阻接地的方式，雖然能夠抑制弧光接地過電壓，克服消弧線圈存在的問題，但這種系統發生單相接地時，人為增大了短路故障電流，對於弧光接地則加劇了故障點的燒損。針對目前小接地電流系統存在的問題，目前市場上已經出現了一種新的解決單相接地引起弧光接地過電壓的方法，即發生弧光接地時，將故障相直接短路到大地，通過轉移接地故障點，消除接地點的弧光。現有的這類型設備，如專利文獻201020620478. I公開的一種消弧櫃中，消弧櫃包括微機控制器、電壓互感器、高壓真空接觸器，消弧櫃通過微機控制器辨別故障屬性，發出指令使故障相接地轉移，利用電抗器使流過故障點的電流過零，以達到熄滅電弧、保護系統和用電設備的目的。這種方法雖然克服了消弧線圈接地和電阻接地的缺點，也存在一些問題，如故障轉移後，使得原接地故障點查找困難，選線裝置完全失靈，極大增加了故障查找和排除的時間。如果發生一次單相接地後，其他相再次發生接地，將導致兩相短路故障，使事故擴大化。

實用新型內容本實用新型需要解決的技術問題是提供一種既能夠克服單相接地故障轉移法存在的問題，又能夠及時地消除接地引起的弧光過電壓及準確判斷出故障線路的微機綜合接地保護裝置。為解決上述技術問題，本實用新型所採用的技術方案是微機綜合接地保護裝置，包括以DSP為處理核心的控制器、以及通過高壓隔離開關並聯設置在母線側的電壓互感器支路和高壓真空接觸器支路；還包括與電壓互感器支路並聯設置的過電壓限制器，所述過電壓限制器的一端連接於高壓隔離開關的下口側，另一端直接接地；所述電壓互感器支路中設置有PT熔斷器和電壓互感器，PT熔斷器串聯連接在高壓隔離開關和電壓互感器之間，所述電壓互感器由三個線圈組成，第一線圈與第二線圈成星星連接型式，第一線圈與第三線圈成星角連接型式，第二線圈與第三線圈成星角連接型式，電壓互感器的中性點直接接地，電壓互感器的二次開口三角側連接控制器的輸入端；所述高壓真空接觸器支路中設置有高壓限流熔斷器、高壓真空接觸器和電流互感器，所述高壓限流熔斷器的輸入端連接高壓隔離開關的下口，高壓限流熔斷器的輸出端連接高壓真空接觸器常開觸點的一端，高壓真空接觸器常開觸點的另一端經電流互感器接地，所述高壓真空接觸器的線圈與控制器的輸出端連接；電流互感器的輸出端連接電流表。本實用新型的改進在於所述電壓互感器的二次開口三角側與控制器之間串聯連接有用於消除諧振信號的二次消諧電阻。 所述控制器的具體結構為所述控制器包括模擬量採集模塊、運算模塊、選線模塊、控制模塊以及通訊模塊，模擬量採集模塊的輸入端連接電壓互感器的輸出端，模擬量採集模塊的輸出端連接運算模塊的輸入端，控制模塊分別與運算模塊、選線模塊以及通信模塊間互相通信。由於採用了上述技術方案，本實用新型取得的技術進步是本實用新型採用以DSP為處理核心的控制器，除了能夠完成單相接地故障轉移和選線外，還實現了故障點的自動隔離以及故障的快速處理。解決了目前單相故障轉移法存在的問題，對發生各種單相接地，由接地引起的弧光過電壓及鐵磁諧振等接地問題，在故障轉移法消除弧光接地過電壓的基礎上，增加判斷接地故障類型、選出故障線路、並可選擇性跳閘功能，用戶可以根據具體情況和線路的重要程度決定對發生接地故障的處理方法。既保證了重要負荷的運行可靠性，又加快了故障處理速度，極大提高了電網運行的安全性及供電的可靠性。

圖I為本實用新型電氣原理接線圖。圖2為本實用新型的工作原理流程圖。其中1.高壓隔離開關，2. PT熔斷器，3 .電壓互感器，4.控制器，5.高壓真空接觸器，6.高壓限流熔斷器，7.過電壓限制器，8. 二次消諧電阻，9.電流互感器。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細說明一種微機綜合接地保護裝置，其電氣原理圖如圖I所示。包括控制器4、隔離開關I以及並聯設置的電壓互感器支路、高壓真空接觸器支路和過電壓限制器7。高壓隔離開關I安裝於電網的連接端，用於安裝和維修時投切本實用新型的其他電氣設備。高壓隔離開關的上口與電網系統母線的三相高壓電源之間採用銅排、鋁排或電纜連接，高壓隔離開關的下口分別連接各支路的進線端。所述電壓互感器支路中設置有PT熔斷器2和電壓互感器3。PT熔斷器2的輸入端連接高壓隔離開關的下口，PT熔斷器的輸出端連接電壓互感器3的輸入端。電壓互感器呈由三個線圈組成，第一線圈與第二線圈成星星連接型式，第一線圈與第三線圈成星角連接型式，第二線圈與第三線圈成星角連接型式，電壓互感器的中性點直接接地，電壓互感器的二次開口三角側連接控制器的輸入端。電壓互感器用於採集三相電壓信號和開口三角側的零序電壓信號，並傳輸給控制器參與運算。本實用新型的電壓互感器二次開口三角側與控制器之間還連接有二次消諧電阻，用於消除系統產生的鐵磁諧振。所述高壓真空接觸器支路中設置有高壓限流熔斷器6、高壓真空接觸器5和電流互感器9。高壓限流熔斷器6的輸入端連接高壓隔離開關I的下口，高壓限流熔斷器6的輸出端連接高壓真空接觸器5常開觸點的一端，高壓真空接觸器常開觸點的另一端經電流互感器9接地，電流互感器的輸出端連接電流表，以顯示接地時的電流值。高壓真空接觸器5的線圈與控制器4的輸出端連接。 本實用新型中高壓真空接觸器採用單相控制的真空交流接觸器，共設置3隻，分別連接在每一相與大地之間。正常運行時，真空交流接觸器的常開觸點均處於打開狀態，以保證本實用新型對系統的正常運行不產生影響。當系統發生單相接地故障時，在控制器的指令下真空交流接觸器的線圈得電，常開觸點閉合，接地相直接接地。三相線路中的3隻真空交流接觸器之間成互鎖狀態，當其中任一相動作使該相母線接地後，其他兩相均不會再動作。過電壓限制器7的輸入端連接於高壓隔離開關I的下口側，另一端直接接地。用於限制當接地故障解除真空交流接觸器常開觸點斷開時出現的短暫過電壓。所述控制器是本實用新型的核心控制部件，以高性能DSP為處理核心，主要包括模擬量採集模塊、運算模塊、選線模塊、控制模塊以及通訊模塊。模擬量採集模塊的輸入端連接電壓互感器的輸出端，模擬量採集模塊的輸出端連接運算模塊的輸入端，控制模塊分別與運算模塊、選線模塊以及通信模塊間互相通信。用於採集電壓互感器的二次相電壓、開口三角側的零序電壓、以及母線所帶出線的零序電流，根據採集的數據進行計算判斷，作出選線和令真空交流接觸器動作的指令。本實用新型的控制器採用「群體比幅比相法」和「電流增量法」進行綜合計算，極大地提高了接地選線的準確率和可靠性。正常情況下，控制器實時採集系統的零序電壓信號。當出現單相接地故障後，零序電壓信號大於啟動值UO，控制器採集各路饋線的零序電流信號和零序電壓信號，控制器首先對各饋線支路的零序電流信號進行排序，取零序電流最大的三條線路；然後再進行相位比較，故障線路的零序電流方向和非故障線路的零序電流方向相反，據此選出故障線路。對於弧光接地，控制器還要根據饋線支路的零序電流變化選線，高壓真空接觸器投入後，大部分故障電流直接從高壓真空接觸器流入大地，不再從故障點流入大地，所以故障線路的零序電流的變化最大，可以據此判斷出接地線路。本實用新型的具體工作過程如下所述參考圖2，當系統發生單相接地故障時，控制器對採集到的電壓互感器二次側的相電壓Ua、Ub、Uc以及零序電壓UO進行計算處理，判斷接地類型。根據接地類型分兩種計算判斷模式第一種模式當接地故障是穩定的金屬性接地或高電阻接地時，控制器發出故障相別及接地屬性信號，同時選出單相接地故障線路，並根據要求隔離故障線路，直到接地故障解除。第二種模式當接地故障是不穩定的間歇性弧光接地時，直接判定接地相別，同時發出指令使該相線路中的真空交流接觸器動作，將該相線路接地。此時，系統則由不穩定的弧光接地轉變為穩定的金屬性直接接地，故障相的對地電壓降為零，故障點弧光消失，而其他兩相的對地電壓不變，穩定為在線電壓。故障相真空交流接觸器動作，使該相線路接地後，經幾秒延時，控制器發出令真空交流接觸器恢復常態的指令。此時判斷真空交流接觸器斷開時系統是否還存在弧光接地故障現象，如果不存在了，說明接地故障是暫時性的，系統恢復正常運行狀態，控制器返回原始狀態。如果弧光接地故障現象仍然存在，控制器則判斷為該故障為永久性弧光接地，控制器再次發出令該相線路中的真空交流接觸器動作的指令，同時發出報警信號，並顯示故障發生的相別，將該相線路閉鎖，根據要求隔離故障線路，直到接地故障解除。當故障解除時，控制器復位，同時該相線路中真空交流接觸器恢復常態，系統正常運行。在此過程中，當真空交流接觸器斷開接地點的過程中會出現短暫的過電壓，可通過過 電壓限制器進行限制，以保證系統的穩定運行。當然本實用新型的控制器中還設置有跳閘控制模塊，當選出故障線路後，如果故障線路的跳閘控制字為跳閘狀態，則當跳閘延時時間到後，跳開故障線路，以實現接地故障的快速處理。
權利要求1.微機綜合接地保護裝置，包括以DSP為處理核心的控制器、以及通過高壓隔離開關(I)並聯設置在母線側的電壓互感器支路和高壓真空接觸器支路；其特徵在於還包括與電壓互感器支路並聯設置的過電壓限制器(7)，所述過電壓限制器(7)的一端連接於高壓隔離開關(I)的下口側，另一端直接接地； 所述電壓互感器支路中設置有PT熔斷器(2)和電壓互感器(3)，PT熔斷器(2)串聯連接在高壓隔離開關(I)和電壓互感器(3)之間，所述電壓互感器(3)由三個線圈組成，第一線圈與第二線圈成星星連接型式，第一線圈與第三線圈成星角連接型式，第二線圈與第三線圈成星角連接型式，電壓互感器(3)的中性點直接接地，電壓互感器(3)的二次開口三角側連接控制器(4)的輸入端； 所述高壓真空接觸器支路中設置有高壓限流熔斷器(6)、高壓真空接觸器(5)和電流互感器(9)，所述高壓限流熔斷器(6)的輸入端連接高壓隔離開關(I)的下口，高壓限流熔斷器(6)的輸出端連接高壓真空接觸器(5)常開觸點的一端，高壓真空接觸器常開觸點的另一端經電流互感器(9)接地，所述高壓真空接觸器(5)的線圈與控制器(4)的輸出端連接；電流互感器的輸出端連接電流表。
2.根據權利要求I所述的微機綜合接地保護裝置，其特徵在於所述電壓互感器(3)的二次開口三角側與控制器(4)之間串聯連接有用於消除鐵磁諧振的二次消諧電阻(8)。
3.根據權利要求I或2任一項所述的微機綜合接地保護裝置，其特徵在於所述控制器包括模擬量採集模塊、運算模塊、選線模塊、控制模塊以及通訊模塊，模擬量採集模塊的輸入端連接電壓互感器的輸出端，模擬量採集模塊的輸出端連接運算模塊的輸入端，控制模塊分別與運算模塊、選線模塊以及通信模塊間互相通信。
專利摘要本實用新型公開了一種微機綜合接地保護裝置，包括控制器、隔離開關以及並聯設置的電壓互感器支路、高壓真空接觸器支路和過電壓限制器。控制器採集電壓互感器二次側的電壓信號以及線路中的零序電流信號，通過控制接地故障所在相的高壓真空接觸器投切來達到消弧的目的。既保證了重要負荷的運行可靠性，又加快了故障處理速度，極大提高了電網運行的安全性及供電的可靠性。
文檔編號G01R31/02GK202586308SQ20122003999
公開日2012年12月5日 申請日期2012年2月8日 優先權日2012年2月8日
發明者檀景麗, 解晨剛, 崔進海, 胡春強, 肖志紅 申請人:保定浪拜迪電氣股份有限公司, 保定金電兆通軟體有限公司, 廣東電網公司湛江供電局, 湛江高壓電器有限公司