工礦低壓電網縱橫向時序鑑別綜合選漏模塊的製作方法
2023-12-11 12:13:02 1
專利名稱：工礦低壓電網縱橫向時序鑑別綜合選漏模塊的製作方法
技術領域：
本發明屬於電網故障檢測、繼電保護與電氣安全領域，具體涉及中性點不
直接接地的工礦企業380V、 660V、 1140V低壓電網縱橫向時序鑑別綜合選漏模塊。
背景技術：
工礦企業低壓電網通常呈放射式，或稱樹狀。電力變壓器低壓側出線先經 一個總開關到母線，然後經各個分開關形成多個分支饋出線。20世紀80年代 之前，我國礦井低壓電網只在總開關處設置一臺無選擇性的漏電保護裝置，如 JY-82型檢漏繼電器，低壓電網任何一處發生漏電故障，都由該檢漏繼電器檢 測故障並作用於總開關跳閘，使整個低壓電網全停電；為避免引發瓦斯爆炸， 有關《規程》規定，在沒有尋找到漏電故障點並將它切除之前，不準再送電。 因此，井下一旦發生漏電跳閘，常常引起長時間停產。為此1986年我國將"井 下電網選擇性漏電保護系統及裝置的研究"列為國家"七五"科技攻關任務， 1980年代末以後，國內先後研製出多種型號的礦井低壓選擇性漏電保護設備， 簡稱選漏保護器，用以擔負各分路開關饋出線路的橫向選漏保護，總開關處仍 設置傳統的附加直流電源式檢漏保護器，稱總檢漏保護器，而為了避免分支線 單相漏電引起總檢漏保護越級動作，通常將總檢漏保護器的縱向後備保護動作 時間延長一個時間段G00 500ms)。
這種兩級選漏保護系統已有近20年歷史，比20年前的單一無選擇性漏電 保護，技術上有顯著進步。目前它存在的主要問題有兩點 一是分支路的選漏 保護器基本上都採用傳統的零序功率方向原理，不僅無法與零序電抗器補償功 能並存，而且選漏準確率普遍較低，平均不到60%;其二是總檢漏保護裝置
3缺乏故障分析能力，只適於做簡單的後備保護，不能把漏電故障進一步分類、 分區，所以一旦總檢漏保護動作使總開關跳閘，人們常常沿整個低壓電網尋找
漏電故障點，非常艱難！
申請人依據自己發明的"零序基波時序鑑別方法"於2002年4月申請了 專利號為ZL02110276.7的發明專利"小電流接地系統單相接地選線方法和裝 置"，該專利成果主要用來實現中壓(6KV 35KV)電網各饋出線單相接地故 障的集中選線保護；申請人又於2005年1月爭請了另一項專利號為 ZL200510042067.2的發明專利"礦井低壓電網時序鑑別選漏方法及保護器"
(單路)，該專利成果也已投入實際應用。申請人還於2005年9月申請了又一 項專利號為ZL200510044820.1的發明專利"礦井低壓電網選漏保護系統的接 地補償方法"，該專利也己實施。依據上述三項發明專利，申請人能夠開發出 礦井低壓電網各饋出線的橫向"集中選漏模塊"及"集中選漏裝置"，但這裡 也存在兩個缺點； 一個是饋出線漏電保護動作時間只做到小於80ms，還沒有 做到小於30ms,另一個缺點是居於電源進線端的總檢漏保護器，仍只能做簡 單的縱向後備保護，而不能將漏電故障按故障類別和故障區域進一步細分。
發明內容
為解決上述問題，本發明在上述ZL02110276.7、 ZL200510042067.2和 ZL200510044820.1三項發明專利成果的基礎上，針對礦井低壓電網漏電保護 系統的特殊情況和實際需求，提供一種"工礦低壓電網縱橫向時序鑑別綜合選 漏模塊"，不僅保證饋出線選漏迅速、準確，而且能把三相對稱漏電和單相漏 電加以區別，還能把母線上的單相漏電和總檢後備保護分開顯示，並且不論低 壓電網是否具有零序電抗器補償功能，是欠補償或是過補償。
本發明採用的技術方案如下零序電壓uo和零序電流io的提取方法與ZL200510042067.2類同，略有改 進；單相漏電的檢選方法採用ZL02110276.7提出的"零序基波時序鑑別法"； 為了限制單相接地漏電電流，還採用ZL200510044820.1提出的零序電抗器分 散補償方法。
包含有從三相電抗器SK中性點對地經電容隔直、變壓器降壓取出的零序 電壓uo、從各分路饋出線上安裝的零序電流互感器CT 二次迴路取出的零序電 流io和低壓電網綜合檢漏時序鑑別器，還包含有絕緣電阻動作值直流檢測信 號Udz，零序電壓uc分為2組，每組再分正負半波，分別經濾波、移相、整形、 光耦等環節的信號處理，得U。jh、 IV.、 U,、 UQj2.4個基準電壓方波信號， 各路零序電流io均分解為正負半波，即W、 W (n為饋出線編號，n=l、 2… 8或12)，分別經過濾波、鑑幅、整形、光耦等環節的信號處理，得Io肝、I0n-，
將上述得到的U叩+、 U。jl、 Uoj2+、 UQj2.、IQn+、 I(ta-及UDZ輸入低壓電網綜合選
漏時序鑑別器，低壓電網綜合選漏時序鑑別器內設置"饋出線單相漏電'XL'"、 "母線單相漏電'MXLD，"、"三相對稱漏電'SXLD，"及漏電故障的"總檢 後備保護'ZJHB'"等輸出信號，輸出電路分三路，分別用於驅動跳閘、驅動 計算機接口和驅動LED燈顯。 本發明具有如下積極效果-
(1) 、由於將基準電壓Uo;r增為4個，使每工頻周期可進行4次時序鑑別 (以前為l次)，從而使饋出線的選漏保護動作時間縮短為小於30ms，保證了
井下人員觸及低壓電網的安全性，且不論該低壓電網是否具有零序電抗器補償 網路對地電容電流的功能，也不論零序電抗器是處於欠補償還是過補償狀態。
(2) 、將"母線單相漏電保護"從過去的"總檢漏保護"中分解出來，不 僅使故障點尋找範圍顯著縮小，而且將電源母線區域人身觸電或單相漏電的保 護動作時間從過去的300 500ms左右縮短為100ms以內，這一技術創新對保證30mA ，S安全值以保障人身觸電安全和減少故障排除時間均具有顯著實效。
(3) 、把電網三相對地絕緣水平對稱均勻下降引起的"三相對稱漏電保護" 從傳統的"總檢漏保護"中分解出來，避免了 "總檢漏"動作於跳閘後，井下 人員盲目尋找故障點的無效勞作。因為這種漏電故障沒有具體故障點，而需要 根據現場工作經驗，從使用年限最長的或腐蝕較嚴重的一條或多條電纜線路中 分析、判斷。這一技術創新意義更為顯著。
(4) 、把真正的因饋出線漏電而分饋電開關未提前跳閘所引起的縱向"總 後備保護"，從傳統的"總檢漏保護"中分解出來，有利於追蹤"後備保護" 的動作原因，進而改善後備保護的性能。例如後備保護的動作原因，可能是分 路選漏保護器動作時間太長或失效，或者是故障線路真空斷路器動作時間太長 或有故障，或者是"總後備保護"整定的動作時間偏短或者是反映太靈敏等， 可具體分析、對症治理。這一技術革新也有實際意義。
圖l為本發明的原理示意圖2為本發明的實用系統外圍器件及原理接線示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述-如圖l所示
(1) 、將從三相電抗器SK中性點對地經電容C。隔直、變壓器TC。降壓取 出的零序電壓u。分為2組，每一組又分為正半波和負半波兩部分，分別經過 濾波、移相、整形、光耦等"信號處理電路"取得4個基準電壓方波信號1^1+、
U(p國、U0j2+、 U0j2-°
(2) 、將從各分路饋出線上安裝的零序電流互感器CT二次迴路取出的零
序電流信號i(U、 io2、…ion分為正半波和負半波兩部分，並分別經濾波、鑑幅、整形、光耦等"信號處理電路"取得方波信號101+、 1。廣、I2+、 12-、 …1n+、 IoiT
等。 ，
(3) 、 UDz是藉助傳統的附加直流電源法檢測得到的，反映電網對地絕緣 水平的"絕緣電阻動作值"信號。
(4) 、低壓電網綜合選漏時序鑑別器是本發明的核心，它接受上述U附+、
U0jl-、 U0j2+、 U0j2_、 I01+、 I01-、 I02+、 I02-、…1on+、 Ito誦以及UDZ等輸入信號，這 些輸入信號經過時序鑑別器內部的邏輯運算、分析和判斷，將故障鑑別結果輸
出，低壓電網綜合選漏時序鑑別器內設置"饋出線單相漏電'XL'"、"母線單 相漏電'MXLD，"、"三相對稱漏電'SXLD，"及漏電故障的"總檢後備保護 'ZJHB，"等輸出信號，輸出信號電路分三路，分別用於故障跳閘"TZ"、故 障顯示"LED"和計算機接口 "JSJ"。 本發明以下簡稱"綜合選漏模塊"。
如圖2所示，包括"礦井低壓供電系統"(供配電網)和成套"低壓電網 縱橫向綜合選漏裝置"兩大部分。.
660V或1140V低壓供電系統主要包括一 臺總開關KBQ和多臺分路開關如 KBt、 KB2-KBn。每一臺分路開關(以第2臺化2為例)又包括主電路和輔助 電路兩部分，主電路以三相粗黑線表示，其中KB2為真空斷路器，KB2含有一組 三相主觸點和兩個輔助接點；輔助電路主要包括零序電流互感器CT2，三相電 抗器SK2、零序電抗器LK2及電容器C2。
成套"低壓電網縱橫向綜合選漏裝置"以"綜合選漏模塊"為核心，還 包括"絕緣監視附加直流電源盒"、"單片機系統"及液晶顯示屏、聯網通訊接 口， "LED燈光指示"，以及SK。、 LKff、 TC。(變壓器)、On等。
成套"低壓電網縱橫向綜合選漏裝置"所需的零序電壓信號u。由三相電抗 器SK。的中性點對地經C。隔直耦合和變壓器TC。降壓後輸入；它所需的電網絕緣電阻的檢測電流，由附加直流電源LK。z端輸出經LK。、 SK。、 KB。輔助接點到三 相配電網，再經電網三相對地絕緣電阻到大地，然後再回到"附加直流電源" 的接地端，由此構成絕緣電阻檢測迴路，絕緣電阻動作值信號U。z從直流檢測 迴路的分壓電阻上取出(分壓電阻在直流電源盒內，未畫出)，分別送到"綜 合選漏模塊"和"單片機系統"的U。z端。
成套"低壓電網縱橫向綜合選漏裝置"與各分路開關設備(以KB2為例) 之間通過6芯控制電纜聯接。其中2芯線用於傳送零序電流互感器CL二次電 流i。2;另2芯線用來把檢選出的漏電故障跳閘信號TZ2傳到真空斷路器KB2的 跳閘機構，還有2芯線用來將KB2 (輔助接點)的閉合或斷開的狀態信息傳送 給單片機。
鑑於附圖2所示的原理接線圖，目前已有以下4種具體實施方案
方案1:將"綜合選漏模塊"用於"礦用隔爆型低壓電網縱橫向綜合選漏 裝置"，用在煤礦井下。該方案中，將上述成套的"低壓電網縱橫向綜合選漏 裝置"，安裝在特殊的隔爆型外殼內，隔爆型外殼的上部接線箱具有16或12 個小喇叭口，用於將各條6芯控制電纜聯接到各臺"礦用隔爆型低壓饋電開關" KB^ KB2…KBn中；同時，用4芯電纜通過小喇叭口聯接到隔爆型總饋電開關 KB。(其中2芯用於跳閘，另2芯用於開關狀態信息傳輸)。
方案2:將"綜合選漏模塊"及"絕緣監視"小模塊安裝於改進型"礦用 隔爆型總饋電開關"中，此方案可利用"總饋電開關"中原有的"綜合保護" 的單片機系統和液晶屏，以及"附加直流電源"等設施，從而省去圖2中的"單 片機系統"、"液晶顯示屏"和附加直流電源，更重要的是省去了特製的綜合選 漏裝置隔爆型外殼，但該"隔爆型總饋電開關"外殼需作局部改進，主要是其 上部隔爆接線箱需適當加大，並增加十幾個小喇叭口。
方案3:將成套"低壓電網縱橫向綜合選漏裝置"用於化工廠、棉紡廠等
8空氣中具有爆炸性混合物的場所且中性點不接地的660V或380V電網，其用法 與方案1大同小異。
方案4:將成套"低壓電網縱橫向綜合選漏裝置"用於選煤廠(也稱洗煤 廠)的660V電網，這裡不需隔爆型外殼，配電網中的總開關.、分開關都在低 壓櫃中，所以安裝接線更為方便。
權利要求
1、一種工礦低壓電網縱橫向時序鑑別綜合選漏模塊，包含有從三相電抗器SK中性點對地經電容隔直、變壓器降壓取出的零序電壓u0、從各分路零序電流互感器CT二次迴路取出的零序電流i0和低壓電網綜合選漏時序鑑別器，其特徵在於，還包含有絕緣電阻動作值直流檢測信號UDZ，零序電壓u0分為2組，每組再分正負半波，分別經濾波、移相、整形、光耦等環節的信號處理，得U0j1+、U0j1-、U0j2+、U0j2-4個基準電壓方波信號，各路零序電流i0均分解為正負半波，即i0n+、i0n-(n為饋出線編號，n＝1、2…8或12)，分別經過濾波、鑑幅、整形、光耦等環節的信號處理，得I0n+、I0n-，將上述得到的U0j1+、U0j1-、U0j2+、U0j2-、I0n+、I0n-及UDZ輸入低壓電網綜合選漏時序鑑別器，低壓電網綜合選漏時序鑑別器內設置「饋出線單相漏電『XL』」、「母線單相漏電『MXLD』」、「三相對稱漏電『SXLD』」及漏電故障的「總檢後備保護『ZJHB』」等輸出信號，輸出電路分三路，分別用於驅動跳閘、驅動計算機接口和驅動LED燈顯。
全文摘要
本發明在ZL02110276.7、ZL200510042067.2和ZL200510044820.1三項發明專利成果的基礎上，針對礦井低壓電網漏電保護系統的特殊情況和實際需求，提供一種工礦低壓電網縱橫向時序鑑別綜合選漏模塊，既能保證饋出線選漏迅速、準確，又能把三相對稱漏電和單相漏電加以區別，還能把母線上的單相漏電和總檢後備保護分開顯示，且不論低壓電網是否具有零序電抗器補償，也不論零序電抗器是處於欠補償還是過補償狀態。
文檔編號H02H3/32GK101645594SQ200910018328
公開日2010年2月10日 申請日期2009年8月29日 優先權日2009年8月29日
發明者英 付, 傅桂興 申請人:傅桂興