CN102427005A - 一种断路器保护参数自动整定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种断路器保护参数自动整定方法，属于低压电器技术领域。本发明方法中，智能控制器根据接收到的断路器实际工作环境参数，按照预先设置于智能控制器中的程序对保护参数进行整定；所述实际工作环境参数通过人工输入或者通过与所述智能控制器信号连接的工作环境检测模块实时检测得到。本发明还公开了一种可自动调整保护参数的断路器。本发明克服了现有智能断路器无法根据工作环境自动调整保护参数的不足，增强了断路器在不同环境条件下的使用灵活性，提高了系统安全性。

Description

一种断路器保护参数自动整定方法

技术领域

本发明涉及一种断路器保护参数自动整定方法，属于低压电器技术领域。

背景技术

在电力系统中，低压断路器是配电系统中非常重要的保护器件，用来对电动机、变压器和电缆等设备进行保护，确保供电系统的安全性和可靠性。而随着智能控制器的引入，以及和微电子技术、传感技术、控制通讯技术、电力电子技术等的结合，实现了断路器的智能化，使断路器具有多种保护、测量功能及通信功能等，适应了智能电网的发展要求。

在实际应用中，智能断路器的使用环境比较复杂，包括应用于高温、高海拔及可变频率等系统中。环境温度、海拔高度及系统频率等工作环境参数均会影响智能断路器的允许持续工作电流。如一年四季温度变化，特别是夏天温度较高时，同一断路器工作在相同电流下，此时的温升会比冬季时高很多，较高的温升会加速断路器的老化，降低断路器寿命。当断路器工作在系统频率变化较大时或海拔较高时存在同样的问题。因此，在实际使用时需考虑上述工作环境或工作条件对智能断路器的影响，进行适当降容。所谓降容是指在选择控制电器元件时，应选择比实际电路中额定运行电流大的产品；或在控制电器元件选定后，应降低实际电路的额定运行电流。如对于允许持续工作电流为4000A的系统，在选择断路器时需进行降容处理，应选择额定电流In为5000A、甚至6300A的断路器。而断路器的额定电流选定后，在断路器正常运行时遇到上述工作环境或工作条件改变时，需通过智能控制器整定保护参数来使断路器降容运行，如对于额定电流In为4000A的断路器，其正常运行时长延时整定值为4000A，当工作环境改变或工作条件时，需降低长延时保护的电流整定值。目前，操作人员通常会使用手动调整智能控制器保护参数的方法。

上述方法的缺点是：手动降容比较烦琐，需人工调整每台断路器的保护参数。另外，在环境温度、系统频率变化较频繁的场合，人工无法及时的根据温度、频率的变化情况来调整保护参数，使断路器处于超负荷运行状态，加速断路器老化及降低寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有断路器无法根据工作环境自动调整保护参数的不足，提供一种断路器保护参数自动整定方法，可以根据断路器工作环境自动整定保护参数。

本发明采用以下技术方案：

一种断路器保护参数自动整定方法，所述断路器包括智能控制器，智能控制器根据接收到的断路器实际工作环境参数，按照预先设置于智能控制器中的程序对保护参数进行整定。

优选地，该方法包括以下步骤：

步骤1、智能控制器接收断路器实际工作环境参数；

步骤2、智能控制器判断断路器实际工作环境参数是否超出预设的范围，如是，则转执行步骤3；如否，则转执行步骤1；

步骤3、智能控制器发出报警信号，经过一段预设的时间后，如保护参数未得到调整，则转执行步骤4；如在该段时间内，保护参数得到调整，则转执行步骤1；

步骤4、智能控制器根据断路器实际工作环境参数，按照预先设置于智能控制器中的程序对保护参数进行整定，然后转执行步骤1。

优选地，所述断路器实际工作环境参数通过人工输入得到；或者通过与所述智能控制器信号连接的工作环境检测模块实时检测得到。

优选地，所述工作环境参数包括以下各参数中的至少一项：环境温度、系统频率、海拔高度。

优选地，所述保护参数包括以下参数中的至少一种：过载长延时保护参数、短路短延时保护参数、短路瞬时保护参数、接地保护参数、负载监控保护参数。

根据本发明的发明思路还可得到一种可自动整定保护参数的断路器，所述断路器包括智能控制器，所述智能控制器中预先设置有可根据接收到的断路器实际工作环境参数对保护参数进行整定的程序。

进一步地，所述断路器还包括与所述智能控制器信号连接的工作环境检测模块，用于对断路器实际工作环境参数进行检测并将数据传输给所述智能控制器。

更进一步地，所述工作环境检测模块包括以下各功能单元中的至少一种：

用于检测环境温度的温度检测单元；

用于检测系统频率的系统频率检测单元；

用于检测断路器所处海拔高度的海拔高度检测单元。

优选地，所述保护参数包括以下参数中的至少一种：过载长延时保护参数、短路短延时保护参数、短路瞬时保护参数、接地保护参数、负载监控保护参数。

本发明可根据断路器实际工作环境参数自适应地对保护参数进行整定，且实际工作环境参数可通过手工输入，也可通过工作环境检测模块实时检测得到。增强了断路器在不同环境条件下的使用灵活性，提高了系统安全性。

附图说明

图1为本发明的断路器保护参数自动整定方法原理示意图；

图2为本发明的可自动整定保护参数的断路器控制部分的结构示意图；

图3为本发明的断路器保护参数自动整定方法流程示意图；

图4为本发明方法实施例一的流程示意图；

图5为本发明方法实施例二的流程示意图；

图6为本发明方法实施例三的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

本发明的断路器保护参数自动整定方法原理如图1所示，智能控制器将实际工作环境参数与预先设置于智能控制器中的当前保护参数设定值所对应的工作环境参数（数值或数值范围）进行比较，如发现两者不一致，则智能控制器根据实际工作环境参数，按照预设的程序自动对保护参数进行整定。其中实际工作环境参数可以是人工手动输入，也可以是通过与所述智能控制器信号连接的工作环境检测模块实时检测得到。

图2显示了本发明的一种可自动整定保护参数的断路器控制部分的结构，微处理器接收电压采集电路、电流采集电路所采集到的系统电压、电流信息，根据设定的保护参数控制脱扣电路，从而实现断路器的保护功能；显示电路用于显示断路器的电流、电压等测量值、保护整定值、维护数据等。如图所示，该断路器还包括与微处理器信号连接的工作环境检测模块，可实时检测环境温度、系统频率（断路器所监控电网系统的频率）、海拔高度等工作环境参数，并将检测到的数据传输给微处理器。微处理器中预先设置有程序，可按照上述方法对断路器保护参数进行自动整定。根据实际需要，所述断路器保护参数可以是以下参数中的一种或几种：过载长延时保护参数、短路短延时保护参数、短路瞬时保护参数、接地保护参数、负载监控保护参数。

图3显示了本发明可自动整定保护参数的断路器的智能控制器控制流程，如图所示，首先进行初始化；然后智能控制器通过人工输入或工作环境检测模块对实际工作环境或工作条件进行采样；将采样值与当前保护参数设定值所对应的工作环境或工作条件进行比较，若两者一致，则返回采样实际工作环境或条件步骤；若两者不一致，则执行自动调整保护参数后再返回采样实际工作环境或条件步骤。

本发明中所述的预设的程序，可以是工作环境参数与最适合的保护参数的对应表，也可以是以工作环境参数与保护参数的函数关系式。

为使公众能够清楚本发明技术方案，下面分别以系统频率、环境温度、海拔高度这三种工作环境参数为例来进行说明。

实施例一、

图4显示了根据系统频率自动调整断路器保护参数的方法流程图，如图所示，当断路器所监测的电网系统频率变化时，智能控制器将实际工作频率与当前保护参数设定值所对应的系统频率进行比较。若两者不一致，当断路器处于满负荷或超负荷运行时，则发出报警信号，表示目前断路器处于非安全工作状态，需要调整保护参数。用户可根据实际使用情况，手动设定降容系数，智能控制器根据该降容系数自动调整保护参数，或者用户直接调整保护参数。在报警信号发出一段时间后如果用户未作降容处理，则智能控制器会根据对应的工作频率自动调整保护参数；若两者范围一致，则不会发出报警信号，并保持原有保护参数。例如该断路器的额定电流In为4000A，实际工作电流为4000A，当前工作的系统频率在1~60Hz内，断路器无需进行降容处理，长延时电流保护参数为4000A；当系统频率变为61~80Hz时，智能控制器发出报警信号，提示用户智能断路器处于超负荷工作状态，需要调整保护参数，进行降容处理。用户可根据实际使用情况，手动将降容系数设定为90%，智能控制器根据该降容系数自动将长延时电流保护参数调整为4000A*90%=3600A，或者用户直接将长延时电流保护参数调整为3600A。在报警信号发出一段时间后如果用户未作降容处理，智能控制器根据当前系统频率对应的降容系数90%将长延时电流保护参数自动调整为4000A*90%=3600A。当实际工作电流为3500A时，系统频率变为61~80Hz时，因长延时电流保护参数4000A*90%=3600A＞实际工作电流为3500A，智能控制器不发出报警信号，直接将长延时电流保护参数自动调整到3600A；当工作系统频率为81~100Hz时，4000A*85%=3400A＜实际工作电流为3500A，智能控制器发出报警信号，提示用户智能断路器处于超负荷工作状态，需要调整保护参数，进行降容处理。用户可根据实际使用情况，手动将降容系数设定为85%，智能控制器根据该降容系数自动将长延时电流保护参数调整为4000A*85%=3400A，或者用户直接将长延时电流保护参数调整为3400A。在报警信号发出一段时间后如果用户未作降容处理，直接将长延时电流保护参数自动调整到3400A。根据上述方法，智能断路器在不同系统频率时均可自动调整保护参数。例如可设定当系统频率为101~120Hz时，断路器的降容系数为80%；当系统频率为121~160Hz时，断路器的降容系数为75%；当系统频率为161~200Hz时，断路器的降容系数为70%。

实施例二、

图5示出了一种根据环境温度自动调整保护参数方法的流程图。当断路器工作的环境温度变化时，智能控制器将实际环境温度与当前保护参数设定值对应的环境温度进行比较。若两者不一致，当智能断路器处于满负荷或超负荷运行时，则发出报警信号，表示目前断路器处于非安全工作状态，需要调整保护参数。用户可根据实际使用情况，手动设定降容系数，智能控制器根据该降容系数自动调整保护参数，或者用户直接调整保护参数。在报警信号发出一段时间后如果用户未作降容处理，则智能控制器会根据对应的环境温度自动调整保护参数；若两者范围一致，则不会发出报警信号，并保持原有保护参数。如该断路器的额定电流In为4000A，实际工作电流为4000A，断路器无需进行降容处理，当前工作的环境温度在40℃内，长延时电流保护参数为4000A，当环境温度变为45℃时，智能控制器发出报警信号，提示用户断路器处于超负荷工作状态，需要调整保护参数，进行降容处理。用户可根据实际使用情况，手动将降容系数设定为95%，智能控制器根据该降容系数自动将长延时电流保护参数调整为4000A*95%=3800A，或者用户直接将长延时电流保护参数调整为3800A。在报警信号发出一段时间后如果用户未作降容处理，智能控制器根据环境温度对应的降容系数95%将长延时电流保护参数自动调整为4000A*95%=3800A。当实际工作电流为3700A时，环境温度变为45℃时，因长延时电流保护参数4000A*95%=3800A＞实际工作电流为3700A，智能控制器不发出报警信号，直接将长延时电流保护参数自动调整到3800A；当环境温度为50℃时，4000A*90%=3600A＜实际工作电流为3700A，智能控制器发出报警信号，提示用户断路器处于超负荷工作状态，需要调整保护参数，进行降容处理。用户可根据实际使用情况，手动将降容系数设定为90%，智能控制器根据该降容系数自动将长延时电流保护参数调整为4000A*90%=3600A，或者用户直接将长延时电流保护参数调整为3600A。在报警信号发出一段时间后如果用户未作降容处理，直接将长延时电流保护参数自动调整到3600A。按照上述方法，智能断路器在不同环境温度时均可自动调整保护参数。例如可设定当环境温度为55℃时，断路器的降容系数为85%；当环境温度为60℃时，断路器的降容系数为80%。

实施例三、

图6示出了一种根据海拔高度自动调整保护参数方法的流程图。当断路器工作的海拔高度变化时，智能控制器将实际海拔高度与当前保护参数设定值对应的海拔高度进行比较。若两者不一致，当智能断路器处于满负荷或超负荷运行时，则发出报警信号，表示目前断路器处于非安全工作状态，需要调整保护参数。用户可根据实际使用情况，手动设定降容系数，智能控制器根据该降容系数自动调整保护参数，或者用户直接调整保护参数。在报警信号发出一段时间后如果用户未作降容处理，则智能控制器会根据对应的海拔高度自动调整保护参数；若两者范围一致，则不会发出报警信号，并保持原有保护参数。如该断路器的额定电流In为4000A，实际工作电流为4000A，断路器无需进行降容处理，当前工作的海拔高度在2000m内，长延时电流保护参数为4000A，当海拔高度变为3000m时，智能控制器发出报警信号，提示用户断路器处于超负荷工作状态，需要调整保护参数，进行降容处理。用户可根据实际使用情况，手动将降容系数设定为93%，智能控制器根据该降容系数自动将长延时电流保护参数调整为4000A*93%=3720A，或者用户直接将长延时电流保护参数调整为3720A。在报警信号发出一段时间后如果用户未作降容处理，智能控制器根据海拔高度对应的降容系数93%将长延时电流保护参数自动调整为4000A*93%=3720A。当实际工作电流为3600A时，海拔高度变为3000m时，因长延时电流保护参数4000A*93%=3720A＞实际工作电流为3600A，智能控制器不发出报警信号，直接将长延时电流保护参数自动调整到3720A；当海拔高度为4000m时，4000A*88%=3520A＜实际工作电流为3600A，智能控制器发出报警信号，提示用户断路器处于超负荷工作状态，需要调整保护参数，进行降容处理。用户可根据实际使用情况，手动将降容系数设定为88%，智能控制器根据该降容系数自动将长延时电流保护参数调整为4000A*88%=3520A，或者用户直接将长延时电流保护参数调整为3520A。在报警信号发出一段时间后如果用户未作降容处理，直接将长延时电流保护参数自动调整到3520A。按照上述方法，智能断路器在不同海拔高度时均可自动调整保护参数。例如当海拔高度为5000m时，断路器的降容系数为82%。

Claims (10)

1.一种断路器保护参数自动整定方法，所述断路器包括智能控制器，其特征在于，智能控制器根据接收到的断路器实际工作环境参数，按照预先设置于智能控制器中的程序对保护参数进行整定。

2.如权利要求1所述断路器保护参数自动整定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、智能控制器接收断路器实际工作环境参数；

步骤2、智能控制器判断断路器实际工作环境参数是否超出预设的范围，如是，则转执行步骤3；如否，则转执行步骤1；

步骤3、智能控制器发出报警信号，经过一段预设的时间后，如保护参数未得到调整，则转执行步骤4；如在该段时间内，保护参数得到调整，则转执行步骤1；

步骤4、智能控制器根据断路器实际工作环境参数，按照预先设置于智能控制器中的程序对保护参数进行整定，然后转执行步骤1。

3.如权利要求1或2所述断路器保护参数自动整定方法，其特征在于，所述断路器实际工作环境参数通过人工输入得到。

4.如权利要求1或2所述断路器保护参数自动整定方法，其特征在于，所述断路器实际工作环境参数通过与所述智能控制器信号连接的工作环境检测模块实时检测得到。

5.如权利要求1或2所述断路器保护参数自动整定方法，其特征在于，所述工作环境参数包括以下各参数中的至少一项：环境温度、系统频率、海拔高度。

6.如权利要求1或2所述断路器保护参数自动整定方法，其特征在于，所述保护参数包括以下参数中的至少一种：过载长延时保护参数、短路短延时保护参数、短路瞬时保护参数、接地保护参数、负载监控保护参数。

7.一种可自动整定保护参数的断路器，所述断路器包括智能控制器，其特征在于，所述智能控制器中预先设置有可根据接收到的断路器实际工作环境参数对保护参数进行整定的程序。

8.如权利要求7所述可自动整定保护参数的断路器，其特征在于，所述断路器还包括与所述智能控制器信号连接的工作环境检测模块，用于对断路器实际工作环境参数进行检测并将数据传输给所述智能控制器。

9.如权利要求8所述可自动整定保护参数的断路器，其特征在于，所述工作环境检测模块包括以下各功能单元中的至少一种：

用于检测环境温度的温度检测单元；

用于检测系统频率的系统频率检测单元；

用于检测断路器所处海拔高度的海拔高度检测单元。

10.如权利要求7所述可自动整定保护参数的断路器，其特征在于，所述保护参数包括以下参数中的至少一种：过载长延时保护参数、短路短延时保护参数、短路瞬时保护参数、接地保护参数、负载监控保护参数。

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