專(zhuān)利名稱(chēng)：智能電流保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力行業(yè)中對(duì)微電網(wǎng)的保護(hù)和控制裝置。
背景技術(shù)：
微電網(wǎng)作為智能電網(wǎng)重要的組成部分，對(duì)新能源推廣、節(jié)能降耗、降低炭排放量具有重要意義的高新技術(shù)，微電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)相結(jié)合也被國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家一致認(rèn)為是未來(lái)電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，然而隨著分布式發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，微電網(wǎng)的保護(hù)與控制慢慢成了其想進(jìn)一步發(fā)展所需要解決的頭號(hào)難題，現(xiàn)有設(shè)備難以滿足微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行及離網(wǎng)切換的要求，不 能保證用電設(shè)備的安全。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型提供了一種智能電流保護(hù)裝置，能夠在微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行和孤島運(yùn)行時(shí)自動(dòng)完成工作模式的切換，并在孤島運(yùn)行狀態(tài)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)三段式電流保護(hù)、小電流接地/系統(tǒng)單相接地保護(hù)、快速速斷保護(hù)等功能，保證用電設(shè)備的安全。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種智能電流保護(hù)裝置，包括微電網(wǎng)線路檢測(cè)模塊，用于在孤島運(yùn)行下對(duì)微電網(wǎng)各線路進(jìn)行檢測(cè)并將信息傳遞給中央處理單元；位置檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)微電網(wǎng)的開(kāi)關(guān)位置情況并將信息傳送給中央處理單元；中央處理單元，用于接收上述各模塊的信息，自動(dòng)判斷是否啟動(dòng)所述微電網(wǎng)線路檢測(cè)模塊進(jìn)入保護(hù)模式，并邏輯處理后輸出相應(yīng)的控制命令給后續(xù)模塊；開(kāi)關(guān)控制模塊，用于接收來(lái)自所述中央處理單元的開(kāi)合閘指令信息，控制微電網(wǎng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行開(kāi)合閘操作；所述智能電流保護(hù)裝置還設(shè)有控制信號(hào)檢測(cè)模塊，用于將人工控制微電網(wǎng)開(kāi)關(guān)的開(kāi)合閘指令信息傳遞給中央處理單元。所述智能電流保護(hù)裝置還可以包括規(guī)約轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述中央處理單元的信息轉(zhuǎn)換成規(guī)定的規(guī)約形式，與上位機(jī)進(jìn)行信息交互，所述規(guī)約轉(zhuǎn)換模塊設(shè)有一個(gè)或多個(gè)通訊接口 ；所述智能電流保護(hù)裝置還可以包括狀態(tài)顯示模塊，用于將中央處理單元邏輯處理后的信息通過(guò)顯示元件顯示出來(lái)。所述智能電流保護(hù)裝置還可以包括信息輸入模塊，用于通過(guò)鍵盤(pán)或按鍵向中央處理單元輸入狀態(tài)查詢(xún)和修改配置參數(shù)信息。如上述任意一種方案所述微電網(wǎng)線路檢測(cè)模塊包括工作狀態(tài)檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)當(dāng)前電網(wǎng)線路的工作狀態(tài)并將信息傳遞給中央處理單元；[0016]接地故障檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)微電網(wǎng)線路是否存在接地現(xiàn)象并將信息傳送給中央處理單元；過(guò)載檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)微電網(wǎng)線路過(guò)載情況并將信息傳遞給中央處理單元；相間短路檢測(cè)模塊，用于微檢測(cè)線路各相之間是否存在短路情況并將信息傳遞給中央處理單元；所述智能電流保護(hù)裝置還優(yōu)選設(shè)有用于安裝上述各模塊的鐵制殼體，所述顯示元件和通訊接口均設(shè)置在殼體上。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型能夠通過(guò)位置檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)開(kāi)關(guān)來(lái)判斷所述微電網(wǎng)是否處于孤島運(yùn)行狀態(tài)，配合中央處理單元可以實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行和孤島運(yùn)行的自動(dòng)狀態(tài)切換；設(shè)有微電網(wǎng)線路檢測(cè)模塊，在孤島運(yùn)行狀態(tài)下能夠進(jìn)行短路、接地、過(guò)載等測(cè)試，在出現(xiàn)故障時(shí)，可及時(shí)跳閘，保證用電設(shè)備安全；在孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，接地故障檢測(cè)、模塊過(guò)載檢測(cè)模塊、相間短路檢測(cè)模塊對(duì)微電網(wǎng)電流進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了三段式電流保護(hù)、小電流接地/系統(tǒng)單相接地保護(hù)、快速速斷保護(hù)等功能。

圖I為本實(shí)用新型的各模塊連接示意圖；圖2為本實(shí)用新型的一種實(shí)施例使用狀態(tài)圖；圖3為本實(shí)用新型的殼體外部元件布置示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，一種智能電流保護(hù)裝置，主要用于三相四線電網(wǎng)，設(shè)于電網(wǎng)線路和微電網(wǎng)線路之間用于在微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行和孤島運(yùn)行時(shí)自動(dòng)完成工作模式的切換，對(duì)微電網(wǎng)進(jìn)行短路、接地、過(guò)載等測(cè)試，在發(fā)生故障時(shí)可及時(shí)跳閘，保證用電設(shè)備的安全。所述只能電流保護(hù)裝置包括微電網(wǎng)線路檢測(cè)模塊，用于在孤島運(yùn)行下對(duì)微電網(wǎng)各線路進(jìn)行檢測(cè)并將信息傳遞給中央處理單元；所述檢測(cè)項(xiàng)目可包括相間短路、過(guò)載、接地等。位置檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)微電網(wǎng)的開(kāi)關(guān)位置情況并將信息傳送給中央處理單元；中央處理單元通過(guò)位置檢測(cè)模塊傳遞的開(kāi)關(guān)信息進(jìn)行保護(hù)模式的進(jìn)入和退出的自動(dòng)切換。中央處理單元，用于接收上述各模塊的信息，自動(dòng)判斷是否啟動(dòng)所述微電網(wǎng)線路檢測(cè)模塊進(jìn)入保護(hù)模式，并邏輯處理后輸出相應(yīng)的控制命令給后續(xù)模塊；開(kāi)關(guān)控制模塊，用于接收來(lái)自所述中央處理單元的開(kāi)合閘指令信息，控制微電網(wǎng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行開(kāi)合閘操作；進(jìn)入所述保護(hù)模式的條件為所述微電網(wǎng)開(kāi)關(guān)處于開(kāi)閘狀態(tài)。這時(shí)是為中央處理單元接到進(jìn)入保護(hù)模式的信號(hào)，所述中央處理單元自動(dòng)啟動(dòng)微電網(wǎng)線路檢測(cè)模塊，進(jìn)入孤島運(yùn)行狀態(tài)。所述智能電流保護(hù)裝置還設(shè)有控制信號(hào)檢測(cè)模塊，用于將人工控制微電網(wǎng)開(kāi)關(guān)的開(kāi)合閘指令信息傳遞給中央處理單元。人為對(duì)所述微電網(wǎng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制進(jìn)而控制本裝置的工作模式。[0032]本實(shí)用新型所述的并網(wǎng)運(yùn)行是指在正常情況下，微電網(wǎng)與電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，微電網(wǎng)向電網(wǎng)提供多余的電能或由電網(wǎng)補(bǔ)充自身發(fā)電量的不足。孤島運(yùn)行是指當(dāng)檢測(cè)到電網(wǎng)故障或電能質(zhì)量不滿足要求時(shí)，微網(wǎng)可以與主網(wǎng)斷開(kāi)形成孤島模式，自主為用電設(shè)備供電，并可啟動(dòng)保護(hù)模式對(duì)微電網(wǎng)各線路進(jìn)行短路、接地、過(guò)載等測(cè)試，在發(fā)生故障時(shí)可及時(shí)跳閘，保證用電設(shè)備的安全。所述智能電流保護(hù)裝置還可以包括規(guī)約轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述中央處理單元的信息轉(zhuǎn)換成規(guī)定的規(guī)約形式，與上位機(jī)進(jìn)行信息交互，所述規(guī)約轉(zhuǎn)換模塊設(shè)有一個(gè)或多個(gè)通訊接口 ；所述上位機(jī)通過(guò)配置軟件可實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，遙控本智能電流保護(hù)裝置，也可以通過(guò)上位機(jī)為本裝置進(jìn)行各項(xiàng) 參數(shù)配置。所述智能電流保護(hù)裝置還可以包括狀態(tài)顯示模塊，用于將中央處理單元邏輯處理后的信息通過(guò)顯示元件顯示出來(lái)，便于操作者現(xiàn)場(chǎng)直觀的進(jìn)行觀看(例如本裝置的工作狀態(tài)、微電網(wǎng)和電網(wǎng)的工作狀態(tài)和參數(shù)配置的詳細(xì)信息等等)。所述智能電流保護(hù)裝置還可以包括信息輸入模塊，用于維護(hù)人員通過(guò)信息輸入模塊下達(dá)對(duì)裝置參數(shù)的查看和更新、對(duì)開(kāi)關(guān)、線路狀態(tài)的查看等指令，所述指令通過(guò)鍵盤(pán)或按鍵3向中央處理單元下達(dá)。所述鍵盤(pán)或按鍵優(yōu)選設(shè)有復(fù)位鍵(用于復(fù)位液晶顯示)、上、下移按鍵(用于移動(dòng)光標(biāo)、翻頁(yè)操作及修改定值大小)、左、右移按鍵(用于移動(dòng)定值有效位光標(biāo))、確認(rèn)按鍵(用于激活主菜單、進(jìn)人下級(jí)菜單、修改定值后確認(rèn)執(zhí)行以及保護(hù)動(dòng)作后復(fù)歸)和退出按鍵(用于返回上級(jí)菜單)。如上述任意一種方案所述微電網(wǎng)線路檢測(cè)模塊包括工作狀態(tài)檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)當(dāng)前電網(wǎng)線路的工作狀態(tài)并將信息傳遞給中央處理單元；如果當(dāng)前電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)恢復(fù)正常，中央處理單元自動(dòng)退出保護(hù)模式，恢復(fù)并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。接地故障檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)微電網(wǎng)線路是否存在接地現(xiàn)象并將信息傳送給中央處理單元；過(guò)載檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)微電網(wǎng)線路過(guò)載情況并將信息傳遞給中央處理單元；相間短路檢測(cè)模塊，用于微檢測(cè)線路各相之間是否存在短路情況并將信息傳遞給中央處理單元；所述相間短路檢測(cè)模塊和過(guò)載檢測(cè)模塊用于對(duì)三相四線微電網(wǎng)三項(xiàng)線路電流進(jìn)行接地和相間短路檢測(cè)，所述接地故障檢測(cè)模塊用于對(duì)零序電流進(jìn)行接地檢測(cè)，所述各電流檢測(cè)裝置優(yōu)選采用精密電流互感器進(jìn)行電流檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果通過(guò)中央處理單元邏輯處理后由開(kāi)關(guān)控制模塊進(jìn)行開(kāi)關(guān)量的輸出，當(dāng)A、B、C三相中任一相電流大大超過(guò)速斷電流定值，本裝置將在IOms內(nèi)跳閘出口。通過(guò)上述電流檢測(cè)，本裝置可以實(shí)現(xiàn)三段式電流保護(hù)、小電流接地/系統(tǒng)單相接地保護(hù)、快速速斷保護(hù)等功能。所述智能電流保護(hù)裝置還設(shè)有電源轉(zhuǎn)換模塊，用于為上述各模塊轉(zhuǎn)換工作需要的工作電壓。所述電源轉(zhuǎn)換模塊將輸入的電源電壓變換成各個(gè)所述模塊需要的工作電壓的電壓變換模塊，為各個(gè)所述模塊供電。所述微電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置既可以外接電源，也可以自備電源，這些電源用以提供所述電源電壓。所述通訊接口優(yōu)選為RS485/RS232通訊接口。支持MODBUS規(guī)約，通訊功能強(qiáng)大，互操作性好。通過(guò)該接口，所述智能電流保護(hù)裝置不僅可與本地用PC機(jī)連接實(shí)現(xiàn)定值查詢(xún)和配置數(shù)據(jù)，又可與GSM模塊支持光MODEM、GSM/GPRS(配置短消息模塊后，可以通過(guò)手機(jī)對(duì)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)控制監(jiān)視功能)等多種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相配合，通過(guò)短消息模式實(shí)現(xiàn)遙控、遙信、遙測(cè)和遙調(diào)等功能?？梢酝ㄟ^(guò)跳線選擇RS232或RS485接口。所述通訊接口均優(yōu)選為采用了電磁隔離和光電隔離措施的接口，以提高裝置的抗干擾能力。對(duì)于任何出口信號(hào)均采用雙重監(jiān)控，確保出口信號(hào)的可靠性。所述顯示元件優(yōu)選LED指示燈I和/或液晶顯示屏2。所述液晶顯示屏用于響應(yīng)各按鍵命令、顯示人機(jī)對(duì)話界面、主動(dòng)顯示事故告警。所述IXD指示燈包括運(yùn)行指示燈(用于表示裝置上電、電源工作正常)、通訊指示燈(用于表示液晶屏與CPU通訊，召喚數(shù)據(jù)正常)、保護(hù)指示燈(用于過(guò)流或速斷保護(hù)事件告警)和備用指示燈。所述智能電流保護(hù)裝置還優(yōu)選設(shè)有用于安裝上述各模塊的鐵制殼體，所述殼體可以起到保護(hù)、防塵和抗電磁干擾作用。各所述顯示元件、按鍵和通訊接口均設(shè)置在殼體上。可以理解的是，本保護(hù)裝置還設(shè)有一些常用電路，例如所述各電流檢測(cè)裝置與所述中央處理單元之間應(yīng)設(shè)有高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，但由于其均為一些本領(lǐng)域常用電路，為公知技術(shù)，并不是本實(shí)用新型的主要發(fā)明點(diǎn)，所以未作詳細(xì)說(shuō)明。為了更好的理解本實(shí)用新型，先通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)施例進(jìn)一步進(jìn)行說(shuō)明如圖2所示，本裝置開(kāi)始工作時(shí)，首先進(jìn)行初始化(輸入輸出口、定時(shí)器、定值、通信參數(shù)等)，通過(guò)位置檢測(cè)模塊采集微電網(wǎng)開(kāi)關(guān)當(dāng)前位置狀態(tài)，通過(guò)工作狀態(tài)檢測(cè)模塊采集當(dāng)前電網(wǎng)工作狀態(tài)，并實(shí)時(shí)送給狀態(tài)顯示模塊和上位機(jī)。當(dāng)位置檢測(cè)模塊檢測(cè)到微電網(wǎng)開(kāi)關(guān)處于合閘狀態(tài)時(shí)，此時(shí)處于并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，裝置退出所有保護(hù)功能。當(dāng)位置檢測(cè)模塊檢測(cè)到微電網(wǎng)開(kāi)關(guān)處于開(kāi)閘狀態(tài)時(shí)，此時(shí)為孤島運(yùn)行狀態(tài)，起到微電網(wǎng)線路檢測(cè)模塊，進(jìn)入保護(hù)模式，中央處理單元對(duì)過(guò)載檢測(cè)模塊、相間短路檢測(cè)模塊、接地故障檢測(cè)模塊送來(lái)的信息進(jìn)行處理，若線路出現(xiàn)短路等故障，則迅速將跳閘信息傳遞給開(kāi)關(guān)控制模塊，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)跳閘，實(shí)現(xiàn)對(duì)用電設(shè)備的保護(hù)。所述控制信號(hào)檢測(cè)模塊當(dāng)檢測(cè)到當(dāng)前電網(wǎng)工作狀態(tài)恢復(fù)正常時(shí)，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)控制模塊進(jìn)行合閘，退出保護(hù)模式，恢復(fù)并網(wǎng)運(yùn)行。本智能電流保護(hù)裝置的監(jiān)控軟件中含有多種智能算法，使得本裝置能夠在其失去通信能力后，延時(shí)實(shí)現(xiàn)故障隔離、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、自動(dòng)恢復(fù)供電等功能。本智能電流保護(hù)裝置的還采用了抗雷電波沖擊和抗電磁干擾設(shè)計(jì)，抗雷電波沖擊設(shè)計(jì)使得各輸入、輸出帶電端子分別對(duì)地、交流回路與直流回路之間、交流直流回路與交流電壓回路之間，能承受5KV、1. 2/50的雷電波沖擊?？闺姶鸥蓴_設(shè)計(jì)使得該裝置能承受頻率 為IMHz及IOOKHz衰減振蕩波(第一半波電壓幅值共模2. 5KV,差模1KV)的脈沖干擾試驗(yàn)，以及能承受IEC 61000-4-4 1995標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的4級(jí)快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)。本實(shí)用新型具有功耗低、安裝方便、匹配方式靈活多樣，適宜多種運(yùn)行及環(huán)境場(chǎng)所等特點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種智能電流保護(hù)裝置，其特征在于包括微電網(wǎng)線路檢測(cè)模塊，用于在孤島運(yùn)行下對(duì)微電網(wǎng)各線路進(jìn)行檢測(cè)并將信息傳遞給中央處理單元； 位置檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)微電網(wǎng)的開(kāi)關(guān)位置情況并將信息傳送給中央處理單元；中央處理單元，用于接收上述各模塊的信息，自動(dòng)判斷是否啟動(dòng)所述微電網(wǎng)線路檢測(cè)模塊進(jìn)入保護(hù)模式，并向開(kāi)關(guān)控制模塊輸出相應(yīng)的控制命令； 開(kāi)關(guān)控制模塊，用于接收來(lái)自所述中央處理單元的開(kāi)合閘指令信息，控制微電網(wǎng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行開(kāi)合閘操作。
2.如權(quán)利要求I所述的智能電流保護(hù)裝置，其特征在于其還設(shè)有控制信號(hào)檢測(cè)模塊，用于將人工控制微電網(wǎng)開(kāi)關(guān)的開(kāi)合閘指令信息傳遞給中央處理單元。
3.如權(quán)利要求2所述的智能電流保護(hù)裝置，其特征在于其還包括規(guī)約轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述中央處理單元的信息轉(zhuǎn)換成規(guī)定的規(guī)約形式，與上位機(jī)進(jìn)行信息交互，所述規(guī)約轉(zhuǎn)換模塊設(shè)有一個(gè)或多個(gè)通訊接口。
4.如權(quán)利要求3所述的智能電流保護(hù)裝置，其特征在于其還包括狀態(tài)顯示模塊，用于將中央處理單元邏輯處理后的信息通過(guò)顯示元件顯示出來(lái)。
5.如權(quán)利要求4所述的智能電流保護(hù)裝置，其特征在于其還包括信息輸入模塊，用于通過(guò)鍵盤(pán)或按鍵向中央處理單元輸入狀態(tài)查詢(xún)和修改配置參數(shù)信息。
6.如權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的智能電流保護(hù)裝置，其特征在于所述微電網(wǎng)線路檢測(cè)模塊包括 工作狀態(tài)檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)當(dāng)前電網(wǎng)線路的工作狀態(tài)并將信息傳遞給中央處理單元; 接地故障檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)微電網(wǎng)線路是否存在接地現(xiàn)象并將信息傳送給中央處理單元； 過(guò)載檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)微電網(wǎng)線路過(guò)載情況并將信息傳遞給中央處理單元； 相間短路檢測(cè)模塊，用于微檢測(cè)線路各相之間是否存在短路情況并將信息傳遞給中央處理單元。
7.如權(quán)利要求6所述的只能電流保護(hù)裝置，其特征在于其還設(shè)有電源轉(zhuǎn)換模塊，用于為上述各模塊轉(zhuǎn)換工作需要的工作電壓。
8.如權(quán)利要求7所述的智能電流保護(hù)裝置，其特征在于所述通訊接口為RS485/RS232通訊接口。
9.如權(quán)利要求8所述的只能電流保護(hù)裝置，其特征在于所述顯示元件為L(zhǎng)ED指示燈和/或液晶顯示屏。
10.如權(quán)利要求9所述的智能電流保護(hù)裝置，其特征在于其還設(shè)有用于安裝上述各模塊的鐵制殼體，所述顯示元件和通訊接口均設(shè)置在殼體上。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種智能電流保護(hù)裝置，包括在孤島運(yùn)行下對(duì)微電網(wǎng)各線路進(jìn)行檢測(cè)的微電網(wǎng)線路檢測(cè)模塊；檢測(cè)微電網(wǎng)的開(kāi)關(guān)位置情況的位置檢測(cè)模塊；發(fā)布微電網(wǎng)開(kāi)關(guān)的開(kāi)合閘指令信息的控制信號(hào)檢測(cè)模塊；接收上述各模塊的信息，自動(dòng)判斷是否啟動(dòng)所述微電網(wǎng)線路檢測(cè)模塊進(jìn)入保護(hù)模式，并邏輯處理后輸出相應(yīng)的控制命令給后續(xù)模塊的中央處理單元；控制微電網(wǎng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行開(kāi)合閘操作的開(kāi)關(guān)控制模塊；本實(shí)用新型能夠在微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行和孤島運(yùn)行時(shí)自動(dòng)完成工作模式的切換，對(duì)微電網(wǎng)進(jìn)行短路、接地、過(guò)載等測(cè)試，在發(fā)生故障時(shí)及時(shí)跳閘，保證用電設(shè)備的安全。
文檔編號(hào)H02H7/26GK202373969SQ20112050754
公開(kāi)日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者孔啟翔, 左永星, 穆海波, 董峰, 鄭會(huì)榮 申請(qǐng)人:北京四方華能電氣設(shè)備有限公司