一種礦用高壓真空配電裝置的保護裝置及方法
2023-04-28 04:56:01 1
專利名稱：一種礦用高壓真空配電裝置的保護裝置及方法
技術領域：
本發明屬於高壓真空配電保護領域，特別涉及一種礦用高壓真空配電保護裝置及方法。
背景技術：
在煤礦井下供電系統中，由於網絡龐大，用戶分布點多面廣，極易產生短路或過流故障，發生故障後，該迴路的短路保護裝置動作，切除故障迴路。從故障發生到故障切除時間約為200ms ls，電網電壓恢復正常的時間可能超過ls，在此期間，其它正常迴路電壓會暫降，而每條迴路的高壓開關櫃綜合保護都設有失壓脫扣裝置，在瞬時接收到失壓信號時，一般在Is內即執行失壓跳閘，造成大面積線路失電，影響煤礦供電系統的穩定運行。目前，煤礦井下供電系統中對電網晃電現象採取的常用處理方法是在失壓脫扣器後加裝延時繼電器，但是由於延時繼電器的延時時間無法實時調整，而煤礦井下的供電網絡經常因為工作面的進展發生變化，如果不對延時繼電器的延時時間及時做出調整，延時動作保護就起不了作用。另外，根據IEEE和IEC制定了電壓暫降相關國際標準IEEE Std 1159-1995和IEC 61000-2-8 (2002-11)，電壓暫降，電壓暫降和間斷是由傳導型低頻現象引致，必須要根據電壓擾動的頻譜特徵、持續時間、幅值變化等去加以判斷，這都是普通的延時繼電器無法完成的。
發明內容
為了解決現有煤礦井下供電系統中對電網失壓狀態無法實時調整，本發明提供一種礦用高壓真空配電保護裝置及方法。為了達到上述目的，本發明採用以下技術方案一種礦用高壓真空配電保護裝置， 所述裝置包括電壓互感器、電流互感器、信號調理電路、微處理器、斷路器操作機構，所述電壓互感器和電流互感器分別採集電網的電壓和電流信號，並通過信號調理電路傳遞給微處理器，所述微處理器對信號進行處理並與閾值進行比較，微處理器根據比較結果來控制斷路器操作機構的工作狀態。優選地，所述微處理器為單片機。優選地，所述單片機通過控制電路來控制斷路器操作機構，所述控制電路中設有儲能電容。優選地，所述單片機對採集信號進行閾值判斷，根據判斷結果來確定斷路器操作機構的延時動作和延時動作時間。本發明還提供了一種礦用高壓真空配電裝置的保護方法，所述方法包括如下步驟，
(1)電壓互感器和電流互感器分別採集電網的電壓和電流信號；
(2)將步驟(1)採集的信號通過信號調理電路傳遞給微處理器；
(3)微處理器對該信號進行處理，與設定的閾值進行比較，根據比較結果，通過驅動控制電路來控制斷路器操作機構的延時動作和延時動作時間。優選地，斷路器操作機構延時動作時，微處理器驅動開關管關斷，通過儲能電容能量使得斷路器操作機構保持吸合狀態，在延時期間內，如電網恢復正常，單片機再驅動開關管閉合，即保持正常合閘狀態，如延時過後仍不恢復正常，斷路器操作機構動作分斷電路。本發明通過採集電網中的電壓和電流信號傳遞到用單片機處理，根據閾值判斷確定是否延時動作和延時時間，通過控制斷路器操作機構來執行準確動作。本發明利用單片機程序判斷各種故障的「暫態現象的典型特徵」，從而合理調整跳閘延時時間，代替原有簡單延時的失壓保護裝置，動態的調整延時動作時間，使高壓開關櫃即能避開電網瞬時掉電或抖動，又不影響負載故障時的正常保護。
圖1為本發明一種實施例的原理圖； 圖2為發明一種實施例的安裝示意圖。1、智能失壓脫扣補償器2、電壓互感器；3、真空開關管；4、電流互感器；5、接線端子；6、斷路器操作機構；7、絕緣拉杆。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用於說明和解釋本發明，並不用於限定本發明。如圖1所示為本發明的一種實施例，該裝置包括電壓互感器、電流互感器、信號調理電路、微處理器、斷路器操作機構，其中電壓互感器和電流互感器分別採集電網的電壓和電流信號，並通過信號調理電路傳遞給微處理器，微處理器對信號進行處理並與閾值進行比較，微處理器根據比較結果來控制斷路器操作機構(圖1中的執行機構為永磁斷路器操作機構)的工作狀態。本發明利用單片機程序判斷各種故障的「暫態現象的典型特徵」， 從而合理調整跳閘延時時間，使高壓開關櫃即能避開電網瞬時掉電或抖動，又不影響負載故障時的正常保護。本發明的單片機通過控制電路來控制斷路器操作機構，在控制電路中設有儲能電容。斷路器操作機構通過絕緣拉杆與真空開關管連接，單片機通過驅動電路來控制開關管開閉。在供電正常時，單片機驅動開關管導通，對電容進行充電儲能。需要延時斷電時，單片機驅動開關管關斷，電容儲存的能量作用於分閘線圈上，使斷路器操作機構保持吸合狀態， 延時時間由單片機動態調整，在延時期間內，如電網恢復正常，單片機再驅動開關管閉合， 即保持正常合閘狀態，如延時過後仍不恢復正常，即屬上級故障跳電，斷路器操作機構動作分斷電路。本發明的欠壓延時時間分檔可調，優選級差為500ms，可調範圍寬，且當時間設置為Os時，為瞬時脫扣。本發明的單片機對採集信號進行處理時，可以採用常用的閾值判斷方法，通過將採集信號與閾值進行大小比較，從而確定斷路器操作機構是否延時以及延時時間。優選地， 採用基於小波分析和FFT的改進算法，利用小波算法在採樣過程中檢測到可疑信號，由FFT 算法進行有效值判斷，如果沒有超過閾值，回到小波算法中繼續尋找採樣可疑點；如果有效值超過閾值，則認為可疑點有效，根據保護條件由單片機輸出相應驅動信號。
如圖2所示，為發明一種實施例的安裝示意圖，智能失壓脫扣補償器1包括單片機，其固定在斷路器操作機構6的機架上，斷路器操作機構6通過絕緣拉杆7與真空開關管 3的觸頭分離，電壓互感器2安裝在斷路器操作機構6的上方，電流互感器安裝在接線端子 5的後面。智能失壓脫扣補償器1通過控制電路來驅動斷路器操作機構6執行延時動作及延時時間。其中電壓互感器1和電流互感器採集電網中的電壓和電流的信號，信號傳輸到智能失壓脫扣補償器的控制電路中，控制電路中設有儲能電容。單片機根據持續時間和電壓幅值判斷電壓暫態現象的典型特徵，從而確定執行機構是否延時動作和延時動作時間。 電壓暫態現象的典型特徵可以參考IEEE Std 1159-1995標準，根據包括電壓擾動的頻譜特徵、持續時間、幅值變化等，對供電系統典型的電磁幹擾現象進行了特徵分類(其中典型電壓幅值以供電母線額定電壓為基準的，數字為係數)，表1為本發明的一種暫態現象分類和典型特徵。表1電壓暫態現象分類和典型特徵
權利要求
1.一種礦用高壓真空配電裝置的保護裝置，其特徵在於所述裝置包括電壓互感器、 電流互感器、信號調理電路、微處理器、斷路器操作機構，所述電壓互感器和電流互感器分別採集電網的電壓和電流信號，並通過信號調理電路傳遞給微處理器，所述微處理器對信號進行處理並與閾值進行比較，微處理器根據比較結果來控制斷路器操作機構的工作狀態。
2.根據權利要求1所述的礦用高壓真空配電裝置的保護裝置，其特徵在於所述微處理器為單片機。
3.根據權利要求2所述的礦用高壓真空配電裝置的保護裝置，其特徵在於所述單片機通過控制電路來控制斷路器操作機構，所述控制電路中設有儲能電容。
4.根據權利要求3所述的礦用高壓真空配電裝置的保護裝置，其特徵在於所述單片機對採集信號進行閾值判斷，根據判斷結果來確定斷路器操作機構的延時動作和延時動作時間。
5.一種礦用高壓真空配電裝置的保護方法，其特徵在於所述方法包括如下步驟， (1)電壓互感器和電流互感器分別採集電網的電壓和電流信號；(2)將步驟(1)採集的信號通過信號調理電路傳遞給微處理器；(3)微處理器對該信號進行處理，與設定的閾值進行比較，根據比較結果，通過驅動控制電路來控制斷路器操作機構的延時動作和延時動作時間。
6.根據權利要求5所述的礦用高壓真空配電裝置的保護裝置，其特徵在於斷路器操作機構延時動作時，微處理器驅動開關管關斷，通過儲能電容能量使得斷路器操作機構保持吸合狀態，在延時期間內，如電網恢復正常，單片機再驅動開關管閉合，即保持正常合閘狀態，如延時過後仍不恢復正常，斷路器操作機構動作分斷電路。
全文摘要
一種礦用高壓真空配電裝置的保護裝置及保護方法，所述裝置包括電壓互感器、電流互感器、信號調理電路、微處理器、斷路器操作機構，所述電壓互感器和電流互感器分別採集電網的電壓和電流信號，並通過信號調理電路傳遞給微處理器，所述微處理器對信號進行處理並與閾值進行比較，微處理器根據比較結果來控制斷路器操作機構的工作狀態。本發明利用單片機程序判斷各種故障的「暫態現象的典型特徵」，從而合理調整跳閘延時時間，代替原有簡單延時的失壓保護裝置，動態的調整延時動作時間，使高壓開關櫃即能避開電網瞬時掉電或抖動，又不影響負載故障時的正常保護。
文檔編號H02H7/22GK102222886SQ20111017130
公開日2011年10月19日 申請日期2011年6月23日 優先權日2011年6月23日
發明者周慶生 申請人:周慶生