一種用于高壓電源系統(tǒng)的全隔離測量與保護(hù)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及高壓電源系統(tǒng)測控技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于高壓電源系統(tǒng)的全隔離測量與保護(hù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在高壓電源系統(tǒng)中，輸出電壓和輸出電流的測量一般具有以下兩個(gè)作用，一是用于信號(hào)顯示以及反饋控制，二是用于閾值保護(hù)。在控制系統(tǒng)中一般采用0-10VDC的電壓信號(hào)，因此對(duì)于上萬伏高壓的電壓信號(hào)以及數(shù)十至百安培的電流信號(hào)測量，一般通過高壓分壓器將高壓電壓變換為0-10VDC電壓信號(hào)、通過電流傳感器將輸出電流變換為0-10VDC電壓信號(hào)以后，再供給控制電路使用。
[0003]在測量系統(tǒng)的連接中，使用分壓器連接的高壓電壓測量屬于無隔離連接，使用電流傳感器的電流測量有無隔離連接和隔離連接兩種方式，使用分流器的電流測量屬于無隔離連接，使用LEM器件的電流測量屬于隔離連接，但是其隔離電壓一般而言不超過5kVDC，完全取決于LEM器件自身的耐壓等級(jí)，其幾千伏的隔離電壓相對(duì)于幾十千伏的高壓而言沒有實(shí)際的工程意義。在高壓電源系統(tǒng)工作的某些特殊情況下，如高壓負(fù)載的短路、打火等，由于高壓對(duì)地快速短路引起地線上的快速電壓變化，其峰值可能達(dá)到上萬伏，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般電氣設(shè)備的耐壓承受范圍，從而導(dǎo)致測量設(shè)備的擊穿損壞。
[0004]通常情況下，在沒有對(duì)測量設(shè)備的安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分設(shè)計(jì)與考慮的情況下，高壓分壓器、電流傳感器以及測量控制箱等設(shè)備平面放置或者安裝于控制柜中，在這種情況下，測量設(shè)備可以提供基本信號(hào)的測量、傳輸與顯示等，但是當(dāng)極限故障發(fā)生如負(fù)載打火時(shí)，地線上感應(yīng)出近萬伏的高壓信號(hào)極易造成測量設(shè)備的擊穿損壞，從而影響測量設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性。
[0005]因此，需要設(shè)計(jì)一種專門用于高壓電源系統(tǒng)的電壓電流信號(hào)測量與保護(hù)裝置，保證其在各種正常工況以及故障工況下運(yùn)行的可靠性和安全性，從而滿足高壓電源系統(tǒng)乃至上級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)的各種信號(hào)測量、快速聯(lián)鎖保護(hù)等要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在設(shè)計(jì)一種用于高壓電源系統(tǒng)的全隔離測量與保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)高壓輸出電壓信號(hào)、電流信號(hào)測量的同時(shí)參與系統(tǒng)閾值邏輯保護(hù)，保證測量設(shè)備在高壓系統(tǒng)極限故障下能夠承受高壓的沖擊，從而滿足任意工況下保護(hù)負(fù)載以及高壓自身的需求，提高系統(tǒng)工作的可靠性和安全性。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種用于高壓電源系統(tǒng)的全隔離測量與保護(hù)裝置，其特征在于:包括有隔離供電單元、高壓測控單元、光纖傳輸單元，所述隔離供電單元采用隔離變壓器為高壓測控單元供電，所述高壓測控單元包括電壓電流測控箱和A/D轉(zhuǎn)換箱，電壓電流測控箱具有三路模擬量電信號(hào)輸入，分別是一路電壓信號(hào)和兩路電流信號(hào)，兩路電流信號(hào)輸入實(shí)現(xiàn)電流測量與閾值保護(hù)的冗余控制，保證系統(tǒng)工作的可靠性和安全性；電壓電流測控箱具有兩路模擬量電信號(hào)輸出，分別是一路電壓信號(hào)和一路電流信號(hào)，電壓電流測控箱中的控制電路將采集的電壓信號(hào)和電流信號(hào)經(jīng)過跟隨電路后，送至A/D轉(zhuǎn)換箱轉(zhuǎn)換為光信號(hào)后通過光纖傳輸單元送至遠(yuǎn)程控制單元;電壓電流測控箱具有六路數(shù)字量光輸出，分別是兩路過壓保護(hù)信號(hào)、兩路過流I保護(hù)信號(hào)和兩路過流2保護(hù)信號(hào)，電壓電流測控箱的控制電路將采集的電壓信號(hào)、電流I信號(hào)和電流2信號(hào)與預(yù)設(shè)值分別進(jìn)行比較，正常情況下當(dāng)沒有采樣值超過預(yù)設(shè)值時(shí)，電光轉(zhuǎn)換器發(fā)出光信號(hào)表示正常，當(dāng)采樣值超過預(yù)設(shè)值時(shí)，電光轉(zhuǎn)換器撤除光信號(hào)表示故障，保護(hù)光信號(hào)通過光纖傳輸單元送至遠(yuǎn)程控制單元，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速邏輯保護(hù)，每路保護(hù)采用雙通道輸出，同樣是實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)的冗余控制。
[0008]所述的用于高壓電源系統(tǒng)的全隔離測量與保護(hù)裝置，其特征在于:所述電壓電流測控箱的電壓信號(hào)輸入端連接高壓分壓器，高壓分壓器設(shè)置在絕緣墊上。
[0009]所述的用于高壓電源系統(tǒng)的全隔離測量與保護(hù)裝置，其特征在于:所述電壓電流測控箱的三路模擬量電信號(hào)輸入，分別是一路來自高壓分壓器的電壓信號(hào)和兩路來自LEM器件的電流信號(hào)。
[0010]所述的用于高壓電源系統(tǒng)的全隔離測量與保護(hù)裝置，其特征在于:所述高壓測控單元、LEM器件安裝在控制柜中，隔離供電單元安裝在絕緣支撐柜中，控制柜設(shè)置在絕緣支撐柜上。
[0011]本發(fā)明的原理是:
對(duì)于高壓電源系統(tǒng)而言，當(dāng)極限故障發(fā)生如負(fù)載打火時(shí)，地線上感應(yīng)出近萬伏的高壓信號(hào)極易造成測量設(shè)備的擊穿損壞，這一動(dòng)態(tài)過程非常復(fù)雜，單純的依靠電路設(shè)計(jì)無法根本性解決這一問題，經(jīng)過長期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論分析，針對(duì)這一問題，本發(fā)明通過完善電路設(shè)計(jì)和改進(jìn)外部的絕緣支撐安裝結(jié)構(gòu)兩種方式結(jié)合來解決的，大大降低了故障時(shí)測量設(shè)備擊穿損壞的概率，提高了測量設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
本發(fā)明為EAST核聚變裝置上140GHz電子回旋共振加熱系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠的技術(shù)保障，在這種結(jié)構(gòu)下，可以有效的阻斷電氣設(shè)備被高壓擊穿的通路，當(dāng)高壓輸出60kVDC對(duì)地短路時(shí)，測量設(shè)備可以承受高壓的沖擊無擊穿損壞，實(shí)現(xiàn)了正常態(tài)和故障態(tài)下電壓電流信號(hào)的采樣、顯示、反饋控制以及閾值保護(hù)，滿足了回旋管對(duì)于電源保護(hù)的快速性、穩(wěn)定性等要求，大大提高了系統(tǒng)工作的可靠性和安全性。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的基本原理圖。
[0014]圖2為電壓電流信號(hào)采樣和比較原理示意圖。
[0015]圖3為本發(fā)明的外部絕緣支撐的安裝效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1-3所示，一種用于高壓電源系統(tǒng)的全隔離測量與保護(hù)裝置，包括有隔離供電單元1、高壓測控單元2、光纖傳輸單元3，隔離供電單元I采用隔離變壓器4為高壓測控單元2供電，高壓測控單元2包括電壓電流測控箱5和A/D轉(zhuǎn)換箱6，電壓電流測控箱5具有三路模擬量電信號(hào)輸入，分別是一路電壓信號(hào)和兩路電流信號(hào)，兩路電流信號(hào)輸入實(shí)現(xiàn)電流測量與閾值保護(hù)的冗余控制，保證系統(tǒng)工作的可靠性和安全性;電壓電流測控箱5具有兩路模擬量電信號(hào)輸出，分別是一路電壓信號(hào)和一路電流信號(hào)，電壓電流測控箱5中的控制電路將采集的電壓信號(hào)和電流信號(hào)經(jīng)過跟隨電路后，送至A/D轉(zhuǎn)換箱6轉(zhuǎn)換為光信號(hào)后通過光纖傳輸單元3送至遠(yuǎn)程控制單元；電壓電流測控箱5具有六路數(shù)字量光輸出，分別是兩路過壓保護(hù)信號(hào)、兩路過流I保護(hù)信號(hào)和兩路過流2保護(hù)信號(hào)，電壓電流測控箱的控制電路將采集的電壓信號(hào)、電流I信號(hào)和電流2信號(hào)與預(yù)設(shè)值分別進(jìn)行比較，正常情況下當(dāng)沒有采樣值超過預(yù)設(shè)值時(shí)，電光轉(zhuǎn)換器發(fā)出光信號(hào)表示正常，當(dāng)采樣值超過預(yù)設(shè)值時(shí)，電光轉(zhuǎn)換器撤除光信號(hào)表示故障，保護(hù)光信號(hào)通過光纖傳輸單元3送至遠(yuǎn)程控制單元，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速邏輯保護(hù)，每路保護(hù)采用雙通道輸出，同樣是實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)的冗余控制。
[0017]電壓電流測控箱5的電壓信號(hào)輸入端連接高壓分壓器7，高壓分壓器7設(shè)置在絕緣墊8上。
[0018]電壓電流測控箱5的三路模擬量電信號(hào)輸入，分別是一路來自高壓分壓器7的電壓信號(hào)和兩路來自LEM器件的電流信號(hào)。
[0019]高壓測控單元2、LEM器件安裝在控制柜9中，隔離供電單元I安裝在絕緣支撐柜10中，控制柜9設(shè)置在絕緣支撐柜10上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于高壓電源系統(tǒng)的全隔離測量與保護(hù)裝置，其特征在于:包括有隔離供電單元、高壓測控單元、光纖傳輸單元，所述隔離供電單元采用隔離變壓器為高壓測控單元供電，所述高壓測控單元包括電壓電流測控箱和A/D轉(zhuǎn)換箱，電壓電流測控箱具有三路模擬量電信號(hào)輸入，分別是一路電壓信號(hào)和兩路電流信號(hào)；電壓電流測控箱具有兩路模擬量電信號(hào)輸出，分別是一路電壓信號(hào)和一路電流信號(hào)，電壓電流測控箱中的控制電路將采集的電壓信號(hào)和電流信號(hào)經(jīng)過跟隨電路后，送至A/D轉(zhuǎn)換箱轉(zhuǎn)換為光信號(hào)后通過光纖傳輸單元送至遠(yuǎn)程控制單元；電壓電流測控箱具有六路數(shù)字量光輸出，分別是兩路過壓保護(hù)信號(hào)、兩路過流I保護(hù)信號(hào)和兩路過流2保護(hù)信號(hào)，電壓電流測控箱的控制電路將采集的電壓信號(hào)、電流I信號(hào)和電流2信號(hào)與預(yù)設(shè)值分別進(jìn)行比較，正常情況下當(dāng)沒有采樣值超過預(yù)設(shè)值時(shí)，電光轉(zhuǎn)換器發(fā)出光信號(hào)表示正常，當(dāng)采樣值超過預(yù)設(shè)值時(shí)，電光轉(zhuǎn)換器撤除光信號(hào)表示故障，保護(hù)光信號(hào)通過光纖傳輸單元送至遠(yuǎn)程控制單元。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高壓電源系統(tǒng)的全隔離測量與保護(hù)裝置，其特征在于:所述電壓電流測控箱的電壓信號(hào)輸入端連接高壓分壓器，高壓分壓器設(shè)置在絕緣墊上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于高壓電源系統(tǒng)的全隔離測量與保護(hù)裝置，其特征在于:所述電壓電流測控箱的三路模擬量電信號(hào)輸入，分別是一路來自高壓分壓器的電壓信號(hào)和兩路來自LEM器件的電流信號(hào)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于高壓電源系統(tǒng)的全隔離測量與保護(hù)裝置，其特征在于:所述高壓測控單元、LEM器件安裝在控制柜中，隔離供電單元安裝在絕緣支撐柜中，控制柜設(shè)置在絕緣支撐柜上。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于高壓電源系統(tǒng)的全隔離測量與保護(hù)裝置，包括有隔離供電單元、高壓測控單元、光纖傳輸單元，隔離供電單元采用隔離變壓器為高壓測控單元供電，高壓測控單元包括電壓電流測控箱和A/D轉(zhuǎn)換箱，電壓電流測控箱具有三路模擬量電信號(hào)輸入、兩路模擬量電信號(hào)輸出、六路數(shù)字量光輸出，電壓電流測控箱的控制電路將采集的電壓信號(hào)、電流1信號(hào)和電流2信號(hào)與預(yù)設(shè)值分別進(jìn)行比較，正常情況下當(dāng)沒有采樣值超過預(yù)設(shè)值時(shí)，電光轉(zhuǎn)換器發(fā)出光信號(hào)表示正常，當(dāng)采樣值超過預(yù)設(shè)值時(shí)，電光轉(zhuǎn)換器撤除光信號(hào)表示故障，保護(hù)光信號(hào)通過光纖傳輸單元送至遠(yuǎn)程控制單元。本發(fā)明大大提高了系統(tǒng)工作的可靠性和安全性。
【IPC分類】H02H9/04, G01R31/40, H02H7/12
【公開號(hào)】CN105576616
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510976348
【發(fā)明人】張健, 韋維, 郭斐, 孫浩章, 沈曉嶺, 吳友國, 黃懿赟
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院等離子體物理研究所
【公開日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2015年12月22日