CN100413171C - 区域选择性连锁装置 - Google Patents
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Abstract
区域选择性连锁装置，涉及低压配电系统中，供电单元保护无故障电气线路不受有故障电气线路侵扰的装置。按照本发明所提供的设计方案，变压器的输出与框架式断路器的输入连接、框架式断路器的输出与塑壳式断路器的输入连接，塑壳式断路器的输出与微型断路器的输入连接，其特征是：塑壳式断路器的输出再与区域性选择连锁装置的输入连接，区域性选择连锁装置的输出与框架式断路器的输入连接，当塑壳断路器以下的任何一条供电支路发生电气故障时，区域性连锁ZSI装置向上级框架式断路器发送逻辑等待指令，封锁其脱扣功能，与此同时，故障电流使塑壳式断路器的瞬时脱扣器动作，将电气故障的故障源分离。
Description
技术领域
本发明涉及低压配电系统中，供电单元保护无故障电气线路不受有故障电气线路侵扰的装置。
背景技术
低压配电网络通常由多个供电单元组成，每个供电单元中的主要设备是承载电流大小不等的断路器，并分别与电气线路、负载连接。变压器下端是承载电流2000A-6300A的框架式断路器，以下是16A-800A塑壳式断路器和16A-63A微型断路器。在一个供电单元范围内是这三种断路器按承载电流大小依次递减的顺序把多台断路器连接成串，构成了上级断路器的输出端与下级断路器的输入端相连接的串行结构，每台断路器的输出端是一条供电支路，多台断路器连接就形成了多条供电支路，每条供电支路最上级断路器的输入端都汇集到框架式断路器输出端与其连接，其中框架式断路器输入端接供电电源。这台断路器也控制本单元的所供电能量其输出端接塑壳断路器。最末端接微型断路器并且连接用户负载。
在一个供电单元范围内，其中的某一条供电支路发生电气故障，所产生的故障电流大于等于故障源以上断路器的整定值时，该断路器自动分断，将故障源与电气线路分离。当故障源引起足够大的故障电流，已达到上级框架式断路器整定值时，就会引起框架式断路器分断，将故障源与供电电源分离。当框架式断路器发生自动分断的同时也把供电电源与供电单元分离，使得连接在本供电单元的无故障用户负载停止供电，从而加大了事故范围。其直接现象是一条供电支路发生电气故障，其他没有电气故障的所有供支路都停止供电，这就是当前由多个供电单元组成低压配电网络无选择性保护带来的不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种区域选择性连锁装置，在上下级断路器间进行通讯，克服了传统低压配电网络的不足，从根本上解决了因一条供电支路发生电气故障导致所有供支路都停止供电的问题，能在最短的时间，最小的范围内切除短路故障点的断路器的运行，从而最大限度的保证了供电持续性。
按照本发明所提供的设计方案，变压器的输出与框架式断路器的输入连接、框架式断路器的输出与塑壳式断路器的输入连接，塑壳式断路器的输出与微型断路器的输入连接，其特征是：塑壳式断路器通过传感器再与区域性选择连锁装置的输入端连接，区域性选择连锁装置的输出与框架式断路器的控制机构连接，当塑壳断路器以下的任何一个微型断路器发生电气故障时，区域性连锁装置向上级框架式断路器发送逻辑等待指令，封锁框架式断路器的脱扣功能，与此同时，故障电流使塑壳式断路器的瞬时脱扣器动作，将电气故障的故障源分离，若塑壳断路器未能在指定时间内有效切断故障电流，则解除对上级框架式断路器的逻辑封锁，由上级框架式断路器切断故障电流。
在区域性选择连锁装置与框架式断路器之间还连接用于控制框架式断路器的分断、接收，并处理塑壳断路器所传信息的智能控制器。在塑壳断路器的内部嵌入传感器，该传感器用于检测供电单元的电流，当区域性选择连锁装置发现故障后立即向框架式断路器发送逻辑等待指令，框架式断路器接收区域性连锁装置发送来的逻辑等待指令后，响应等待。
本发明公开了一种装置其特征是保护无故障供电单元支路，为低压电力系统的供电安全提供了新的手段。本装置能在上下级断路器间进行通讯，克服了传统低压配电网络的不足，从根本上解决了因一条供电支路发生电气故障导致所有供支路都停止供电的问题，能在最短的时间，最小的范围内切除短路故障点的断路器的运行，从而最大限度的保证了供电持续性。
附图说明
附图1是本发明的原理框图。
附图2是本发明实施例的结构图。
附图3是本发明的控制系统流程图。
附图4是本发明实施例中电路原理图。
具体实施方式
结合附图对一个供电单元作具体的描述：附图1中的1为变压器，2是框架式断路器、3是塑壳式断路器、4是区域性选择连锁(ZSI)装置、5是微型断路器、N是多台断路器连接的并联支路。当塑壳断路器3以下的任何一条供电支路发生电气故障，区域性连锁ZSI装置4向上级框架式断路器2发送逻辑等待指令，封锁其脱扣功能。与此同时，故障电流使塑壳式断路器3的瞬时脱扣器动作，将电气故障的故障源分离。若塑壳断路器3未能在指定时间内有效切断故障电流，则解除对上级框架式断路器2的逻辑封锁，由上级框架式断路器2切断故障电流。绝大多数情况下处理短路的时间仅为断路器的全分断时间，小于50ms，从而大大缩短故障处理时间，把停电区域限制到最小范围，减少了灾难性事故的发生几率。
本发明完成的区域性连锁ZSI装置是以如下的方式实现的。
图2中的实施例：框架式断路器2的上端与电源变压器1连接，下端与塑壳断路器3连接，智能控制器6控制框架式断路器2的分断、接收，并处理塑壳断路器3传送的信息。传感器7被嵌入在塑壳断路器3的内部，其作用是检测供电单元的电流，发现故障立即向框架式断路器2发送逻辑等待指令，框架式断路器2接收区域性连锁ZSI装置4发送来的逻辑等待指令后，响应等待。
图3是本发明的控制系统流程图，是由图2中的4、7组成。其中4是区域选择性连锁(ZSI)信号处理单元、7是传感器。这里以流程图的方式针对图3中的各个组成部分作如下说明。
图3中的传感器7套接在塑壳断路器3内的母排上，当母排上有电流通过，传感器7受到电流感应交流电信号，并且将信号传给的连接于传感器7输出端的整流桥8，整流桥8把交流电信号变成直流电信号送到连接于整流桥8输出端的直流信号放大器9，直流信号放大器9再将放大直流信号传送给连接于直流信号放大器9输出端的电压比较器11中，电压比较器11的功能是比较两路直流电压的大小，工作过程如下：电压比较器11对直流信号放大器9送来的被放大的传感器信号直流电压与基准电压装置10送来的另一路直流基准电压进行比较，将比较后得出的结果传送到连接于电压比较器11输出端的缓冲器12，经过缓冲后的电压驱动连接于缓冲器12输出端的激励单元13，激励单元13向上级发出等待信号，实现闭锁功能。
图3所示的流程图完成了附图1中4和7的全部作业过程。
图4是本发明实施例中电路原理图，参照附图4对本发明实施例的构成原理加以说明：其中的L1、L2、L3用空心不饱和聚酯管上用漆包线缠绕800圈形成，即图2中的传感器7，分别套接在电力线A、B、C三相母排上。图4中的二极管D1～12、电阻R1、R4、R7、电容C1、C2、C3构成的整流桥即附图3中的整流桥8。图4中的集成电路LM324和电阻R2、R3、R5、R6、R8、R9是直流信号放大器，即附图3中的9。图4中的集成电路CM3320、电阻R19A、R10B、R10C、集成电路LN324D4、调节电位器DW组成的电压比较器即图3中的11。图4中的三极管Q1、Q2、Q3、电阻R21、R22、R23、集成电路U1A、U2B、U3C组成的缓冲器就是图3中的12。附图4中集成电路U4是P521光电藕合器、Q4是IRF740大功率管、电阻R24、R25组成激励部件等效于图3中的13，其作用是向上级发送等待信号
按照图4的介绍下面对本发明实施例作业过程作进一步的描述：
当供电单元电力线图发生短路图2中的A点所示，母排上有电流通过，套接在母排上的传感器L1或L3受到电流感应产生交流电信号，交流电信号经过图3的8中二极管D1～12、电阻R1、R4、R7、电容C1、C2、C3整流桥变成较弱的直流电信号。较弱的直流电信号经过图4中集成电路LM324和电阻R2、R3、R5、R6、R8、R9放大后送到图4中的集成电路CM3320、电阻R19A、R10B、R10C、集成电路LN324D4DW比较器电路，由该电路将比较出来的结果，传输到图4中的三极管Q1、Q2、Q3、电阻R21、R22、R23、集成电路U1A、U2B、U3缓冲器中去，缓冲器输出标准电平驱动图4中集成电路U4，P521光电藕合器、Q4IRF740大功率管、电阻R24、R25组成的组成激励部。激励部件通过连线向上级图2、6智能控、制器发出等待信号，就在发出等待信号的同时，图2中的塑壳式断路器3自动断开，则切断附图2中的A点供电单元电力线图发生短路故障。保证了图2中框架式断路器2不分断，减小了事故的范围，保证其它无故障支路正常运行。
Claims (4)
1. 一种区域选择性连锁装置，变压器(1)的输出与框架式断路器(2)的输入连接、框架式断路器(2)的输出与塑壳式断路器(3)的输入连接，塑壳式断路器(3)的输出与微型断路器(5)的输入连接，其特征是：塑壳式断路器(3)通过传感器7再与区域性选择连锁装置(4)的输入端连接，区域性选择连锁装置(4)的输出与框架式断路器(2)的控制机构连接，当塑壳断路器(3)以下的任何一个微型断路器(5)发生电气故障时，区域性连锁装置(4)向上级框架式断路器(2)发送逻辑等待指令，封锁框架式断路器(2)的脱扣功能，与此同时，故障电流使塑壳式断路器(3)的瞬时脱扣器动作，将电气故障的故障源分离，若塑壳断路器(3)未能在指定时间内有效切断故障电流，则解除对上级框架式断路器(2)的逻辑封锁，由上级框架式断路器(2)切断故障电流。
2. 根据权利要求1所述的区域选择性连锁装置，其特征是：在区域性选择连锁装置(4)与框架式断路器(2)之间还连接用于控制框架式断路器(2)的分断、接收，并处理塑壳断路器(3)所传信息的智能控制器(6)。
3. 根据权利要求1所述的区域选择性连锁装置，其特征是：在塑壳断路器(3)的内部嵌入传感器(7)，该传感器(7)用于检测供电单元的电流，当区域性选择连锁装置(4)发现故障后立即向框架式断路器(2)发送逻辑等待指令，框架式断路器(2)接收区域性连锁装置(4)发送来的逻辑等待指令后，响应等待。
4. 根据权利要求3所述的区域选择性连锁装置，其特征是：传感器(7)套接在塑壳断路器(3)内的母排上，当母排上有电流通过时，传感器(7)受到电流感应，产生交流电信号，并且将该信号传给连接于传感器(7)输出端的整流桥(8)，整流桥(8)把交流电信号变成直流电信号送到连接于整流桥(8)输出端的直流信号放大器(9)，直流信号放大器(9)再将放大直流信号传送给连接于直流信号放大器(9)输出端的电压比较器(11)中，电压比较器(11)对直流信号放大器(9)送来的被放大的传感器信号直流电压与基准电压装置(10)送来的另一路直流基准电压进行比较，将比较后得出的结果传送到连接于电压比较器(11)输出端的缓冲器(12)，经过缓冲后的电压驱动连接于缓冲器(12)输出端的激励单元(13)，激励单元(13)向上级框架式断路器(2)发出等待信号，实现闭锁功能。
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