CN102694376A - Hp-9030配网接地及短路故障隔离保护装置 - Google Patents

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吕建民
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熊卿府
钟浩
张宪青
许万鹏
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Abstract

本发明公开了一种HP-9030配网接地及短路故障隔离保护装置，包括数个配网接地及短路故障隔离保护单元、一套数据监控单元，所有配网接地及短路故障隔离保护单元均通过Internet网络单元与数据监控单元联通，所述数据监控单元以GSM短信方式与信息接收单元联通；每个配网接地及短路故障隔离保护单元均包括数个配网接地及短路故障隔离保护子单元、一个就地通信服务器和一个就地监控通讯中心，所述就地监控通讯中心采用GPRS通信方式与Internet网络相联通。本发明既适合于断路器馈电回路的故障隔离，也适合于负荷开关馈电回路的故障隔离，通过采用零序电流暂态与稳态相结合的接地保护，可以准确地切除配电网的接地故障线路。

Description

HP-9030配网接地及短路故障隔离保护装置
一、技术领域：
本发明涉及一种配电自动化保护装置，特别是涉及一种HP-9030配网接地及短路故障隔离保护装置，属于配电自动化保护领域。
二、背景技术：
为了提高供电的可靠性，实现负荷的快速转供，城市配电网逐步实现了电缆供电的环网系统，这给继电保护带来了新的挑战。对联络线来说，电源点的位置或者说电源潮流的方向会随着网络重构而发生变化，导致保护不能适应这种变化而无法对联络线进行保护。另外，由于城市配网中电缆线路较多，对地容性电流较大，原先的单相接地时允许运行两个小时的规则就不再适合电缆线路，对电缆线路而言，应该立刻切断接地的电缆线路，以确保配电线路的安全。
现有微机保护不具备接地故障时的保护跳闸功能，有些即便是具备跳闸功能，但由于采用的原理仅是简单的零序方向保护，保护的选择性较差，很难正确的判定接地线路，造成实际上接地故障时的保护跳闸功能不敢投入；另外现有微机保护的定值设定后，不会自动调整，这样就无法适应联络线供电潮流的变化；再者现有微机保护只能对断路器回路进行保护，而对负荷开关无法进行故障隔离。
总之目前尚没有一种较好的适合于配电网特点的配网接地及短路故障隔离保护装置。
三、发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：提供一种HP-9030配网接地及短路故障隔离保护装置，其投资小、易于维护操作、能实现配网线路接地及短路故障的及时隔离。
本发明为解决技术问题所采取的技术方案是：
一种HP-9030配网接地及短路故障隔离保护装置，包括数个配网接地及短路故障隔离保护单元，还包括一套数据监控单元，所有配网接地及短路故障隔离保护单元均通过Internet网络单元与数据监控单元联通，所述数据监控单元以GSM短信方式与信息接收单元联通。
所述配网接地及短路故障隔离保护单元的数量为2～255个。
每个配网接地及短路故障隔离保护单元均包括数个配网接地及短路故障隔离保护子单元、一个就地通信服务器和一个就地监控通讯中心，所有配网接地及短路故障隔离保护子单元均通过RS485接口与就地通信服务器联通，就地通信服务器与就地监控通讯中心联通；所述就地监控通讯中心采用GPRS通信方式与Internet网络相联通。
所述配网接地及短路故障隔离保护子单元的数量为1～255个，均设置在配电所的每个开关柜仪表面板上。
所述配网接地及短路故障隔离保护子单元的硬件模块包括人机接口面板、CPU板、电源板和操作回路及互感器板。
所述数据监控单元包括监控中心和数据中心。
本发明的积极有益效果是：
1、本发明既适合于断路器馈电回路的故障隔离，也适合于负荷开关馈电回路的故障隔离。
2、本发明采用零序电流暂态与稳态相结合的接地保护，可以准确地切除配电网的接地故障线路。
3、本发明保护定值自适应，环网供电的联络开关的定值自动适应于潮流方向的变化。
4、本发明可以通过就地通讯管理机、GPRS，将数据和告警信息传输到集控中心，集控中心把故障短信发送到指定人员的手机上，以方便快速处理。
5、本发明中配网接地及短路故障隔离保护子单元的体积小，可以安装在开关柜的仪表门上，也可安装在开关柜的仪表箱中，安装方式灵活，适合于老站改造和新站建设。
四、附图说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中配网接地及短路故障隔离保护子单元的外形结构示意图；
图3为配网接地及短路故障隔离保护子单元内部硬件结构连接示意图；
图4为配网接地及短路故障隔离保护子单元内部软件流程示意图。
五、具体实施方式：
以下结合附图对本发明作进一步的解释和说明：
实施例1：参见图1，一种HP-9030配网接地及短路故障隔离保护装置，包括数个配网接地及短路故障隔离保护单元，还包括一套数据监控单元5，所述数据监控单元5包括监控中心6和数据中心7所有配网接地及短路故障隔离保护单元均通过Internet网络单元8与数据监控单元5联通，所述数据监控单元5以GSM短信方式与信息接收单元9联通，其中，配网接地及短路故障隔离保护单元的数量为2～255个。
每个配网接地及短路故障隔离保护单元均包括数个配网接地及短路故障隔离保护子单元1、一个就地通信服务器3和一个就地监控通讯中心4，所有配网接地及短路故障隔离保护子单元1均通过RS485接口2与就地通信服务器3联通，就地通信服务器3与就地监控通讯中心4联通；所述就地监控通讯中心4采用GPRS通信方式与Internet网络8相联通。其中，配网接地及短路故障隔离保护子单元1的数量为1～255个，均设置在配电所的每个开关柜仪表面板上。
配网接地及短路故障隔离保护子单元1的硬件模块包括人机接口面板、CPU板、电源板和操作回路及互感器板。
实施例2：参见图2和图3，配网接地及短路故障隔离保护子单元，设置在配电所每个开关柜仪表面板上，其指示灯变化的说明如下（如图2所示）：
运行指示灯：正常运行时该灯闪烁；
通讯指示灯：正常通讯时该灯闪烁；
过流指示灯：保护动作跳闸时该灯长亮，须要复归才熄灭；
接地指示灯：接地动作时该灯长亮，须要复归才熄灭；
分位指示灯：开关位置处于分位置时，该绿色指示灯亮；
合位指示灯：开关位置处于合位置时，该红色指示灯亮。
配网接地及短路故障隔离保护子单元的按键操作说明如下：
Figure 2012101962391100002DEST_PATH_IMAGE002
 为修改数据位数按钮，通过按此键可以修改数据位数，在修改数据位数时，选定的位数分别为十位、个位、十分位、百分位；
▲ 为修改数据按钮，通过按此键可以修改数据，在修改数据时，将该选定的数据+1； 
▼ 为修改数据按钮，通过按此键可以修改数据，在修改数据时，将该选定的数据-1； 
选择  表示从左至右，从上至下依次选择设备地址、过流1投退、过流2投退、过流3投退、零序投退、负荷开关、联络开关、短信模式、过流1定值、过流1延时、过流2定值、过流2延时、过流3定值、过流3延时、零序定值、零序延时；
确认  表示修改数据确认，修改数据之后按此键则需要修改的数据被修改；
取消  取消数据修改，数据恢复到被修改前的数据；
复归  复归信号，比如过流保护信号、接地信号等。
配网接地及短路故障隔离保护子单元的硬件模块包括人机接口控制板（前面板）、CPU板、电源板和操作回路及互感器板。
从电网一次设备CT及PT采样来的电压电流信号经精密电压电流变换器转换，经过低通滤波器滤波再经高精度运算放大器放大、限幅保护，变换成一定幅度的交流电压信号，经A/D转换后的数字量通过CPU运算、处理，同时，CPU接收经光电隔离的外部开关信号，所有信息经CPU运算、综合处理、判断，对于故障则发出相应的跳闸信号，出口继电器接通断路器的跳合闸回路。                    
该配网接地及短路故障隔离保护子单元带有RS485通信接口，可与远方调度中心通信，实现遥测、遥信、遥控、遥调、定值的远方查询及整定远方控制功能。
人机接口控制板包括4位数码显示管，功能操作按钮、定值投退按钮、选择按钮、复归按钮，运行、通讯、过流，开关位置指示灯等；面板按键设计简洁、直观明了，便于操作。
电源板采用交流AC220V自适应输入，经抗干扰滤波回路后，输出本装置需要的直流电压，即5V、3.3V等，其中各自组电压均不共地，且采用浮地方式，同外壳不相连。
CPU板作为基本的软硬件平台，完成数据采集、数据处理、I/O、通讯接口、保护及控制功能等。
操作回路及互感器板包括逻辑继电器和信号继电器，逻辑继电器由单元直接驱动作为出口执行回路，完成对开关的合闸和分闸；合、分闸出口接点为空接点方式；信号继电器用于实现对开关量的状态采集和转接；板内采用小型精密电流电压互感器对电压电流等模拟量采样。
实施例3：参见图4，本发明中配网接地及短路故障隔离保护子单元的工作原理如下：
软件逻辑结构原理：采用实时多任务的调度方法，完成采样、A/D转换、显示、保护灯功能。对实时性要求很高的任务，采用中断方式实现，对一般用任务调度实现。软件保护逻辑如下：
配电网过流保护配合关系：
对断路器馈电的回路采用0秒过流，短路时直接切除故障；
对负荷开关馈电的回路，采用过流失压后再跳闸；
对联络线设定两个方向的时间定值，配网接地及短路故障隔离保护子单元根据供电潮流方向自动切换定值（配置两套定值，根据供电潮流方向自动进行切换），以自动适应运行方式的变化。在时限配合上，联络线两端的，配网接地及短路故障隔离保护子单元配置相同的过流延时值，以便减少保护级差，使其满足上下级开闭所（配电所）保护配合的要求。
接地保护：传统的接地保护通过零序功率方向来判定接地线路存在故障定位不可靠等弊端，在线路运行过补的非接地系统中，甚至无法判定接地线路等弊端，接地及短路故障保护装置采用暂态量与稳态量相结合的方法，能准确可靠地判定接地故障。判据为：3Uo > Uoset；3Io > Ioset；3Uo首半波的相位角 ≈ 3Io首半波的相位角。
测量：Ia、Ib、Ic、Io、Uab、Ubc 。
信号监视：开关位置、过流、接地、运行、通讯等信号；能够设定联网通讯或发短信。
控制功能：前面板LED指示，复归按钮，定值操作按钮，功能单元投退。
显示功能：LED数码管显示数据。
通讯方式：配置有RS232/RS485通讯接口；配套内部规约等多种通讯规约。
程序自恢复功能：具有程序自恢复功能。

Claims (6)

1.一种HP-9030配网接地及短路故障隔离保护装置，包括数个配网接地及短路故障隔离保护单元，其特征在于：所述HP-9030配网接地及短路故障隔离保护单元还包括一套数据监控单元（5），所有配网接地及短路故障隔离保护单元均通过Internet网络单元（8）与数据监控单元（5）联通，所述数据监控单元（5）以GSM短信方式与信息接收单元（9）联通。
2.根据权利要求1所述的HP-9030配网接地及短路故障隔离保护装置，其特征在于：所述配网接地及短路故障隔离保护单元的数量为2～255个。
3.根据权利要求2所述的HP-9030配网接地及短路故障隔离保护装置，其特征在于：每个配网接地及短路故障隔离保护单元均包括数个配网接地及短路故障隔离保护子单元（1）、一个就地通信服务器（3）和一个就地监控通讯中心（4），所有配网接地及短路故障隔离保护子单元（1）均通过RS485通信接口（2）与就地通信服务器（3）联通，就地通信服务器（3）与就地监控通讯中心（4）联通；所述就地监控通讯中心（4）采用GPRS通信方式与Internet网络（8）相联通。
4.根据权利要求3所述的HP-9030配网接地及短路故障隔离保护装置，其特征在于：所述配网接地及短路故障隔离保护子单元（1）的数量为1～255个，均设置在配电所的每个开关柜仪表面板上。
5.根据权利要求4所述的HP-9030配网接地及短路故障隔离保护装置，其特征在于：所述配网接地及短路故障隔离保护子单元（1）的硬件模块包括人机接口面板、CPU板、电源板和操作回路及互感器板。
6.根据权利要求1所述的HP-9030配网接地及短路故障隔离保护装置，其特征在于：所述数据监控单元（5）包括监控中心（6）和数据中心（7）。
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