專利名稱：數(shù)字式母聯(lián)保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型數(shù)字式母聯(lián)保護(hù)裝置，該裝置是專為IOkV - IlOkV電壓等級(jí)的母線分段開關(guān)設(shè)計(jì)的保護(hù)和監(jiān)控一體化裝置，屬于高壓母聯(lián)保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化已是電網(wǎng)發(fā)展的方向，微電子元件的發(fā)展使得保護(hù)和監(jiān)控融為一體有了可能性，可以提高其可靠性和運(yùn)行管理水平，但是在變電站使用微機(jī)也有許多不利因素，例如高壓電磁場(chǎng)的干擾，變電站開關(guān)操作時(shí)有強(qiáng)烈的振動(dòng)，就地安裝環(huán)境的惡化對(duì)微機(jī)保護(hù)提出了防振、寬溫度范圍、低功耗、抗干擾、高靈敏度、高精度、工作可靠性、安裝維修方便等更高的要求，這些難題在現(xiàn)有的微機(jī)保護(hù)裝置中均未得到解決。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型所要解決的問(wèn)題是提供一種數(shù)字式母聯(lián)保護(hù)裝置，將所有功能單元都模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化以插件的方式集成在箱體上，各插件之間互相不受干擾，整個(gè)工作過(guò)程能夠顯示出來(lái)，使整個(gè)裝置的靈敏度高、精度高、工作可靠性高、安裝維修方便。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的方案為數(shù)字式母聯(lián)保護(hù)裝置，工業(yè)平板電腦通過(guò)導(dǎo)線分別與DI輸入單元、AD采樣單元、DO輸出單元，通訊單元和電源單元相連；所述DI輸入單元、AD采樣單元、DO輸出單元、通訊單元和電源單元均為模塊化集成，DI輸入單元、AD采樣單元、DO輸出單元、通訊單元和電源單元均通過(guò)模塊化集成固定在箱體的背板上，工業(yè)平板電腦固定在箱體的前面板上。上述背板上自左至右依次設(shè)置有邏輯及跳間插件、電源模塊、信號(hào)模塊、跳合閘出口模塊、通訊接口模塊、交流輸入模塊。上述前面板中上部的左側(cè)設(shè)置有工業(yè)平板電腦，工業(yè)平板電腦的右側(cè)設(shè)置有指示燈，工業(yè)平板電腦的下方自左向右設(shè)置有調(diào)試安全連接片、接地分/合把手和運(yùn)行模式切換開關(guān)。本實(shí)用新型數(shù)字式母聯(lián)保護(hù)裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果本裝置的所有功能單元都模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化以插件的方式集成在箱體上，箱體上只有內(nèi)部使用的5V和MV電壓等級(jí)回路連線，強(qiáng)弱電完全分開，可大大減少外部電磁干擾在弱電側(cè)的耦合，增強(qiáng)了本裝置的抗干擾能力，提高其可靠性和安全性。使本裝置在功能配置上具有很強(qiáng)的靈活性，可以根據(jù)用戶需求更換或增加部分模塊，擴(kuò)充或更改本裝置的功能； 本裝置可實(shí)現(xiàn)充電保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、失靈啟動(dòng)保護(hù)和同期合閘功能。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型數(shù)字式母聯(lián)保護(hù)裝置作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1為本實(shí)用新型數(shù)字式母聯(lián)保護(hù)裝置的系統(tǒng)框圖；[0011]圖2為本實(shí)用新型數(shù)字式母聯(lián)保護(hù)裝置的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2所示數(shù)字式母聯(lián)保護(hù)裝置背板10的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1為平板電腦、2為DI輸入單元、3為AD采樣單元、4為DO輸出單元、5為通訊單元、6為電源單元、7為母聯(lián)、8為繼電器、9為箱體、10為背板、11為前面板、12為指示燈、13為調(diào)試安全連接片、14為接地分/合把手、15為運(yùn)行模式切換開關(guān)、16為邏輯及跳閘插件、17為電源模塊、18為信號(hào)模塊、19為跳合閘出口模塊、20為通訊接口模塊、21為交流輸入模塊。
具體實(shí)施方式
如圖1至圖3所示，本實(shí)用新型數(shù)字式母聯(lián)保護(hù)裝置，工業(yè)平板電腦1通過(guò)導(dǎo)線分別與DI輸入單元2、AD采樣單元3、DO輸出單元4，通訊單元5和電源單元6相連；AD采樣單元3通過(guò)信號(hào)采集器采集母聯(lián)7的電流和電壓數(shù)據(jù)，DO輸出單元4與母聯(lián)7上的繼電器8相連；所述DI輸入單元2、AD采樣單元3、D0輸出單元4、通訊單元5和電源單元6均為模塊化集成，DI輸入單元2、AD采樣單元3、D0輸出單元4、通訊單元5和電源電路單元 6均通過(guò)模塊化集成固定在箱體9的背板10上，工業(yè)平板電腦1固定在箱體9的前面板11 上。上述背板12上自左至右依次設(shè)置有邏輯及跳閘插件16、電源模塊17、信號(hào)模塊 18、跳合閘出口模塊19、通訊接口模塊20、交流輸入模塊21。前面板11中上部的左側(cè)設(shè)置有工業(yè)平板電腦1，工業(yè)平板電腦1的右側(cè)設(shè)置有指示燈12，工業(yè)平板電腦1的下方自左向右設(shè)置有調(diào)試安全連接片13、接地分/合把手14和運(yùn)行模式切換開關(guān)15。工業(yè)平板電腦1獲得采樣的數(shù)字信號(hào)后，進(jìn)行數(shù)字濾波和算法運(yùn)算獲得模擬量的幅值信息，分別經(jīng)保護(hù)軟件模塊的邏輯判斷、顯示處理、報(bào)告存儲(chǔ)、錄波等環(huán)節(jié)，當(dāng)滿足保護(hù)動(dòng)作條件后向出口回路發(fā)出跳閘、信號(hào)等命令；主程序中的初始化主要是整個(gè)系統(tǒng)為正常工作做好準(zhǔn)備，對(duì)于主變保護(hù)裝置來(lái)說(shuō)，主程序主要包括工業(yè)平板電腦1初始化和對(duì)必要的參數(shù)設(shè)置默認(rèn)值；初始化完成后主程序進(jìn)入工作狀態(tài)，電腦屏幕上顯示相關(guān)的菜單，首先判斷是否需要進(jìn)行定值整定工作，如果需要?jiǎng)t轉(zhuǎn)入定值整定模塊，否則繼續(xù)向下執(zhí)行；在采集開關(guān)量和檢測(cè)屏幕按鍵環(huán)節(jié)中，如果檢測(cè)到開關(guān)量變位或有屏幕按鍵被按下，則由主程序發(fā)出信息并轉(zhuǎn)入信息處理模塊進(jìn)行處理，信息處理的結(jié)果再傳送到電腦屏幕進(jìn)行顯示， 否則程序繼續(xù)向下執(zhí)行信號(hào)采集與計(jì)算模塊；邏輯判斷模塊根據(jù)電壓無(wú)功的計(jì)算值和其他有關(guān)條件判斷是否需要?jiǎng)幼?，?dāng)邏輯判斷模塊產(chǎn)生動(dòng)作指令后，通過(guò)檢測(cè)裝置出口繼電器是否動(dòng)作，以及檢測(cè)被測(cè)量設(shè)備的狀態(tài)來(lái)判斷動(dòng)作指令是否得到正確執(zhí)行，如果正確執(zhí)行則轉(zhuǎn)入下一次循環(huán)，否則將此異常信息傳送到信息處理模塊進(jìn)行處理，再將結(jié)果顯示在電腦屏幕上。DI輸入單元2為來(lái)自外部接點(diǎn)的輸入量，經(jīng)輸入回路光電隔離后，經(jīng)三態(tài)門電路向工業(yè)平板電腦1輸入，經(jīng)軟件邏輯判斷抗干擾處理，獲取輸入量信號(hào)；外部開關(guān)量(空接點(diǎn))取用裝置提供的24V信號(hào)電源，經(jīng)過(guò)電阻限流，輸入到光隔離器的輸入端，光隔離器的輸出端取用內(nèi)部的5V電源，接入到8路三態(tài)門器件，由工業(yè)平板電腦1經(jīng)總線讀取信號(hào)的 “0”或“1”狀態(tài)，以判別外部接點(diǎn)的開閉情況；采用光隔離器可以使外部開入電源與內(nèi)部5V電源沒(méi)有直接的電氣聯(lián)系，有效消除了外部電磁干擾對(duì)工業(yè)平板電腦1內(nèi)部電路的影響， 提高了可靠性。AD采樣單元3實(shí)現(xiàn)多路交流模擬信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，并向工業(yè)平板電腦1提供實(shí)時(shí)的高精度的數(shù)字信號(hào)；電力系統(tǒng)中的電量一般都是模擬量，而數(shù)字繼電保護(hù)的實(shí)現(xiàn)則是基于由微型計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字量進(jìn)行計(jì)算和判斷；所以為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)，必須對(duì)來(lái)自被保護(hù)單元設(shè)備的模擬電量進(jìn)行一系列預(yù)處理，從而得到所需形式的數(shù)字量提供給保護(hù)功能處理程序；在AD采樣單元3的電路設(shè)計(jì)中增設(shè)兩級(jí)阻容元件構(gòu)成的低通濾波回路，模擬量輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波回路，分別將信號(hào)接入兩片多路轉(zhuǎn)換開關(guān)器件的輸入，多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸出信號(hào)分別輸?shù)紸D轉(zhuǎn)換芯片的輸入回路，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，由工業(yè)平板電腦1定時(shí)來(lái)讀取AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果，作為每一路模擬量的原始采樣數(shù)據(jù)。DO輸出單元4執(zhí)行由工業(yè)平板電腦1發(fā)出的出口動(dòng)作命令，經(jīng)與門電路到光隔離器的輸入回路，光隔離器的輸出經(jīng)單向二極管驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作；光隔離器的輸入部分為工業(yè)平板電腦1內(nèi)部5V電源，輸出部分為24V電源，用以驅(qū)動(dòng)24V繼電器；通過(guò)光隔離器把工業(yè)平板電腦1內(nèi)部電路和繼電器驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行了隔離，有效防止了電磁干擾，提高了硬件電路的可靠性；為保證出口回路的可靠性，采用了多項(xiàng)閉鎖措施如采用啟動(dòng)元件開放出口正電源，采用硬件看門狗閉鎖出口等；工業(yè)平板電腦1發(fā)出出口命令的同時(shí)，必須發(fā)出解除閉鎖信號(hào)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)繼電器方能驅(qū)動(dòng)出口繼電器，發(fā)出跳閘命令。邏輯及跳閘插件16上設(shè)置有1X01 — IXM接線端子，共計(jì)對(duì)個(gè)，具體包含壓力低禁止跳閘的輸入接點(diǎn)、壓力低禁止操作的輸入接點(diǎn)、壓力低禁止合閘的輸入接點(diǎn)、手動(dòng)跳閘輸入接點(diǎn)、手動(dòng)合間輸入接點(diǎn)、控制電源輸入接點(diǎn)、手跳繼電器輸出接點(diǎn)、合間出□接點(diǎn)、跳位繼電器輸出接點(diǎn)、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)接點(diǎn)、斷路器合閘位置重動(dòng)接點(diǎn)、斷路器跳閘位置重動(dòng)接點(diǎn)、 跳閘出口接點(diǎn)、合位繼電器接點(diǎn)、跳閘入口接點(diǎn)。電源模塊17上設(shè)置有2X01 — 2X12接線端子，共計(jì)12個(gè)，中部設(shè)置有+5V和+24V 電源，下部右側(cè)設(shè)置有電源開關(guān)。信號(hào)模塊18上設(shè)置有3X01 — 3X24接線端子，共計(jì)M個(gè)，其中包含兩組保護(hù)信號(hào)， 可分別作為中央信號(hào)和遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)，遙控合閘出口接點(diǎn)、遙控跳閘出口接點(diǎn)，以及遙控備用接
點(diǎn)ο跳合閘出口模塊19上設(shè)置有4X01 — 4X24接線端子，共計(jì)M個(gè)，其中包含控制電源的輸入和輸出，手分、手合閘刀輸入，保護(hù)合閘經(jīng)壓力閉鎖合閘接入點(diǎn)、保護(hù)合閘不經(jīng)壓力閉鎖合間接入點(diǎn)、合間線圈接入點(diǎn)、壓力低禁止合間、禁止操作、禁止跳間的輸入，兩組壓力閉鎖常開接點(diǎn)。通訊接口模塊20上設(shè)置有5X01 — 5X12接線端子，共計(jì)12個(gè)，下部設(shè)置有兩個(gè)以太網(wǎng)接口。流輸入模塊21上設(shè)置有7X01 — 7X24接線端子，共計(jì)M個(gè)，其中左側(cè)設(shè)置有 7X13 - 7X24接線端子，右側(cè)設(shè)置有7X01 — 7X12接線端子，其中包括為保護(hù)CT的三相輸入，零序保護(hù)CT的輸入，測(cè)量CT的輸入，母線電壓三相及零線的輸入，線路電壓輸入。本實(shí)用新型采用了實(shí)時(shí)采樣與計(jì)算，保護(hù)采用了啟動(dòng)后再進(jìn)入故障處理程序的模式。第一，保護(hù)啟動(dòng)元件a>三個(gè)相電流突變量啟動(dòng)元件當(dāng)任一相電流突變量連續(xù)三次大于啟動(dòng)門坎時(shí)，保護(hù)啟動(dòng)；b>零序電流超越限啟動(dòng)元件零序電流超越啟動(dòng)元件的定值時(shí)，保護(hù)啟動(dòng)；O零序電壓超越限啟動(dòng)元件零序電壓超越限啟動(dòng)元件的定值時(shí)，保護(hù)啟動(dòng)。第二，充電保護(hù)a>復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)，也稱為相間保護(hù)復(fù)合電壓閉鎖元件由低電壓、負(fù)序電壓組成，任一線電壓低于定值或負(fù)序電壓高于定值時(shí)開放保護(hù)，復(fù)合電壓元件可投退。過(guò)流保護(hù)采用三相式過(guò)流，邏輯或的關(guān)系，經(jīng)延時(shí)出口，開關(guān)由分變合后自動(dòng)投入，經(jīng)延時(shí)自動(dòng)退出；b>零序電壓閉鎖零序過(guò)流保護(hù)，也稱為接地保護(hù)當(dāng)自產(chǎn)零序電壓大于零序閉鎖電壓設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)零序電壓閉鎖元件的保護(hù)；當(dāng)零序電流大于零序過(guò)流的電流定值時(shí)，啟動(dòng)零序過(guò)流元件的保護(hù)；O充電保護(hù)的邏輯帶電母線向空母線合閘充電時(shí)，若空母線由故障，為維持系統(tǒng)穩(wěn)定，需要迅速跳開分段開關(guān)，為此充電保護(hù)再定值上整定的比較靈敏，延時(shí)極短，在定值上不同出現(xiàn)保護(hù)配合，充電保護(hù)只能在充電時(shí)短時(shí)投入，隨后退出。第三，過(guò)流保護(hù)分段母線并列運(yùn)行時(shí)，如遇故障，需要有選擇的跳開分段開關(guān)，為此設(shè)置了三段式復(fù)壓閉鎖過(guò)流保護(hù)和三段式零壓閉鎖過(guò)流保護(hù)。第四，失靈啟動(dòng)保護(hù)保護(hù)跳閘出口后，經(jīng)過(guò)失靈啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間，電流仍然大于失靈啟動(dòng)定值，動(dòng)作于失靈啟動(dòng)，在此期間原保護(hù)跳閘出口不收回。第五，同期合閘當(dāng)兩段母線接于不同系統(tǒng)時(shí)，有可能會(huì)有同期合閘要求，為判別同期，需要將兩側(cè)電壓引入本裝置，接入四組電壓分別時(shí)一段母線電壓的三相，用于計(jì)算功率和電壓閉鎖，另一組為第二段母線的一個(gè)相電壓；經(jīng)過(guò)比較兩側(cè)電壓的幅值差；兩側(cè)電壓的相位差；兩側(cè)的頻率差以及兩側(cè)頻率變化差，這些是否小于設(shè)定值，從而確定為同期合閘的啟動(dòng)條件。第六，二次回路自檢對(duì)CT 二次的斷線、不平衡(<80 % )、反序；對(duì)PT 二次的斷線、 三相失壓、反序等不正常狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。本實(shí)用新型的控制原理和電路連接為現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求1.數(shù)字式母聯(lián)保護(hù)裝置，工業(yè)平板電腦(1)通過(guò)導(dǎo)線分別與DI輸入單元(2)、AD采樣單元(3)、DO輸出單元(4)，通訊單元(5)和電源單元(6)相連，其特征在于所述DI輸入單元(2)、AD采樣單元(3)、DO輸出單元(4)、通訊單元(5)和電源單元(6)均為模塊化集成，DI輸入單元(2)、AD采樣單元(3)、D0輸出單元(4)、通訊單元(5)和電源單元(6)均通過(guò)模塊化集成固定在箱體(9)的背板(10)上，工業(yè)平板電腦(1)固定在箱體(9)的前面板 (11)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式母聯(lián)保護(hù)裝置，其特征在于上述背板(10)上自左至右依次設(shè)置有邏輯及跳閘插件(16)、電源模塊(17)、信號(hào)模塊(18)、跳合閘出口模塊(19)、 通訊接口模塊(20 )、交流輸入模塊(21)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字式母聯(lián)保護(hù)裝置，其特征在于上述前面板(11)中上部的左側(cè)設(shè)置有工業(yè)平板電腦(1 )，工業(yè)平板電腦(1)的右側(cè)設(shè)置有指示燈(12)，工業(yè)平板電腦(1)的下方自左向右設(shè)置有調(diào)試安全連接片(13)、接地分/合把手(14)和運(yùn)行模式切換開關(guān)(15)。
專利摘要本實(shí)用新型數(shù)字式母聯(lián)保護(hù)裝置，屬于高壓母聯(lián)保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域；所要解決的問(wèn)題是提供一種將所有功能單元都模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化以插件的方式集成在箱體上的裝置，各插件之間互相不受干擾，整個(gè)工作過(guò)程能夠顯示出來(lái)；采用的方案為DI輸入單元、AD采樣單元、DO輸出單元、通訊單元和電源單元均為模塊化集成，DI輸入單元、AD采樣單元、DO輸出單元、通訊單元和電源單元均通過(guò)模塊化集成固定在箱體的背板上，工業(yè)平板電腦固定在箱體的前面板上；本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)充電保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、失靈啟動(dòng)保護(hù)和同期合閘功能。
文檔編號(hào)H02H7/22GK202260419SQ20112037128
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者趙張鋒 申請(qǐng)人:山西南自晉能自動(dòng)化有限公司