CN102983547B - 不间断供电式漏电试验综合保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤矿安全技术领域，具体涉及一种电路保护系统。不间断供电式漏电试验综合保护系统，包括保护装置主机、供电系统，供电系统通过三相电源线连接用电负载，供电系统的供电主回路中包括主断路器、旁路断路器，旁路断路器与主断路器并联。三相电源线上设有电流互感器、零序电流互感器、三相电抗器、零序电压互感器。保护装置主机包括微型处理器系统，微型处理器系统的信号输入端连接电流互感器、零序电流互感器、三相电抗器、零序电压互感器。微型处理器系统的信号输出端分别连接主断路器和旁路断路器的控制端。由于采用上述技术方案，本发明在进行漏电跳闸实验过程中，保证了用电负载的正常工作，还能实现自动进行漏电跳闸实验目的，使漏电跳闸试验检测简单、快速、安全。

Description

不间断供电式漏电试验综合保护系统

技术领域

本发明涉及煤矿安全技术领域，具体涉及一种电路保护系统。

背景技术

根据《煤矿安全规程》第457条规定，每天必须对低压检漏装置的运行情况进行一次跳闸实验。目前，现有的跳闸试验方式势必造成一定范围的停电。这对于如通风机、水泵、瓦斯监测设备、安全仪器仪表等用电负载，都将产生不安全的影响，甚至发生意外事故。

由于馈电开关与用电负载之间具有一定的距离，停电后恢复负载的再启动较为麻烦。通常在跳闸试验时，采用多人以电话或其他联络方式，通知用电岗位。对于无人职守的自动化管理岗位，用电恢复还需派人特地进行处理。这种方式的跳闸实验，劳动强度大、时间长，存在不安全因素。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种不间断供电式漏电试验综合保护系统，解决以上技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

不间断供电式漏电试验综合保护系统，包括一保护装置主机、一供电系统，所述供电系统通过三相电源线连接一用电负载，其特征在于，所述供电系统连接一开关电源模块，所述开关电源模块的电源输出端连接所述保护装置主机的电源输入端，所述开关电源模块给所述保护装置主机提供工作电源；

所述供电系统的供电主回路中包括一主断路器、一旁路断路器，所述旁路断路器与所述主断路器并联；

所述三相电源线上设有一用于检测所述供电系统的零序电流的零序电流互感器和检测所述供电系统的零序电压的零序电压互感器，所述零序电流互 感器设置在所述主断路器与所述用电负载之间，零序电压互感器经过三相电抗器与三相电源线相连；

所述保护装置主机包括一微型处理器系统，所述微型处理器系统的信号输入端连接所述零序电流互感器和零序电压互感器，所述微型处理器系统的信号输出端分别连接所述主断路器的控制端和所述旁路断路器的控制端；

所述供电系统给所述用电负载供电时，所述主断路器处于合闸状态；所述微型处理器系统控制所述旁路断路器合闸，进入漏电跳闸试验；在漏电跳闸试验过程中，所述零序电流互感器和零序电压互感器检测到零序电流和零序电压信号，并将零序电流和零序电压信号传送给所述微型处理器系统，所述微型处理器系统根据该信号，控制所述主断路器分闸，此时认为漏电跳闸实验成功。

微型处理器系统控制所述旁路断路器进行分合闸动作，并接受所述旁路断路器动作的反馈信号，与控制指令进行比较，若一致则认为正常，若不一致则认为出现粘连或者其他故障，从而完成故障监测。

由于本发明增加了旁路断路器，且在漏电跳闸试验过程中，旁路断路器合闸，因此在主断路器分闸时，用电负载仍然能正常工作，避免了漏电跳闸试验过程中，由于主断路器分闸造成的停电情况。另外，本发明采用微型处理器系统控制主断路器，在完成漏电跳闸实验后，微型处理器系统可以自动进行恢复程序，微型处理器系统现将主断路器进行延时合闸，然后断开旁路断路器，使整个系统进入正常的工作状态。整个漏电跳闸实验无需多个工作人员协同工作，漏电跳闸试验检测简单、快速、安全。

为了了解本发明在进行漏电跳闸试验之前，供电系统是否正常供电，本发明还采用如下设计：

还包括两组电流互感器，分别为主路电流互感器、旁路电流互感器，所述主路电流互感器设置在所述主断路器与所述用电负载之间的三相电源线上；

所述旁路断路器通过旁路电源线与所述主断路器并联，所述旁路电流互感器设置在所述旁路电源线上；

所述主路电流互感器、所述旁路电流互感器分别连接所述微型处理器系 统；在进行漏电跳闸试验前，所述主断路器合闸，通过主路电流互感器检测是否有电流信号输出，当有电流信号输出给微型处理器系统时，微型处理器系统认为所述供电系统在给所述用电负载供电；所述旁路断路器分闸，通过旁路电流互感器检测是否有电流信号输出，当没有电流信号输出给微型处理器系统时，微型处理器系统认为此时供电系统处于正常供电状态。此时，微型处理器系统可以控制旁路断路器合闸，进入漏电跳闸试验程序。

所述零序电流互感器安放在所述用电负载和主断路器之间，三相电源线连接一三相电抗器，所述三相电抗器连接一零序电压互感器，所述零序电流互感器、所述三相电抗器、所述零序电压互感器分别连接所述微型处理器系统；

在进入漏电跳闸试验后，所述微型处理器系统分别接收所述零序电流互感器、三相电抗器和零序电压互感器传送的信号，并对信号进行处理和判断后，控制所述主断路器分闸，此时认为漏电跳闸实验成功。

还包括一试验电阻，所述试验电阻的一端连接供电系统中的一相电源，所述试验电阻的另一端通过一试验继电器的常开接点接地。通过使试验继电器吸合，可以进入漏电跳闸试验。

所述试验继电器可以采用一受控继电器，所述微型处理器系统的信号输出端可以连接所述测试继电器的控制端。

所述微型处理器系统可以连接一漏电试验按钮，通过操作所述漏电试验按钮，进入漏电跳闸试验。试验继电器可以通过人为触动漏电试验按钮进行合闸，也可以通过微型处理器系统进行自动合闸。

通过所述微型处理器系统在程序中设定试验时间，微型处理器系统按程序中设定的实验时间，启动并完成不间断供电漏电跳闸试验。这样只要设定好漏电跳闸试验的时间，可以通过微型处理器系统每天进行按程序完成不间断供电漏电跳闸试验。

试验继电器通过人为合闸，保护装置在接到人工操作的试验开始的信号后，自动启动旁路断路器，然后自动进行漏电跳闸试验，试验成功后自动恢复主回路的主断路器并切断旁路断路器。

所述微型处理器系统中存储有测试电阻的电阻值作为试验电阻值，所述 微型处理器系统根据试验电阻值计算在进行漏电跳闸试验时的相关漏电试验参量预知值；在进行漏电跳闸实验过程中，所述微型处理器系统分别采集零序电流互感器、零序电压互感器、三相电抗器上采集的信号，并进行处理，得到相应参量实测量值，所述微型处理器系统根据各参量预知值和各参量实测量值的差异，来判断所述供电系统存在真实漏电或者在做漏电试验；

所述微型处理器系统将漏电试验参量预知值与相应参量实测量值进行比较，当两者的差值大于一设定值时，微型处理器系统认为供电系统中，除漏电试验外还有真实漏电现象，所述微型处理器系统控制所述旁路断路器和所述主断路器都分闸，系统停止工作，漏电跳闸实验失败。保护装置同时分断并闭锁主断路器和旁路断路器，所述微型处理器系统连接一显示器，同时通过显示屏给出故障提醒界面。

如果供电系统中，没有真实漏电，仅仅是在做漏电试验，则微型处理器系统只控制主断路器分闸，漏电跳闸试验成功。

微型处理器系统中存储的试验电阻值可以是在初始化时，存储在微型处理器系统中。也可以采用下述方式：

所述微型处理器系统可以连接一信息输入装置，所述信息输入装置可以包括一显示器、一键盘。使用者可以通过信息输入装置将测试电阻的阻值、供电系统的相关参数分别输入微型处理器系统，作为预设值。微型处理器系统根据试验电阻值，计算由测试电阻产生的相关漏电试验参量预知值结合供电系统的实际情况进行分析判断和控制。

所述显示器可以采用液晶显示器。例如4×8汉字字符的液晶显示器。液晶显示器中显示的内容可以是当前时间、供电系统中的电网电压、测试电阻的试验电阻值、运行状态及故障信息等，显示较为丰富。

所述微型处理器系统还可以连接一报警装置。一旦出现漏电跳闸试验失败，则微型处理器系统通过报警装置进行报警提示。

所述保护装置主机还包括一存储模块，所述存储模块连接所述微型处理器系统。存储模块中存储有各项设定参数、故障信息等。以使本发明的系统具有记忆功能。

所述微型处理器系统可以连接一通信接口，比如RS-485接口或CAN接 口。通过通信接口有线连接一远程监控中心，远程监控中心可以远程控制或了解系统的运行状态。通过通信的方式在电力监控系统或专用的监控系统中显示试验过程和试验结果。

因此，本发明可以在通过自带的液晶显示器显示试验的过程和结果，也可以以通过通信的方式将试验过程和试验结果上传到电力监测控制平台或专用监控平台。

有益效果：由于采用上述技术方案，本发明在进行漏电跳闸实验过程中，保证了用电负载的正常工作，还能实现自动进行漏电跳闸实验目的，使漏电跳闸试验检测简单、快速、安全。

附图说明

图1为本发明的部分电路连接示意图；

图2为本发明保护装置主机的连接示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参照图1、图2，不间断供电式漏电试验综合保护系统，包括一保护装置主机4、一供电系统1，本发明的供电系统1采用三相电源。供电系统1通过三相电源线连接一用电负载2，保护装置主机4连接供电系统1的控制端，供电系统1通过变压器T1和变压器T3连接一开关电源模块3，供电系统1提供的电能在变压器的变压后，变成保护装置主机4能使用的电能，开关电源模块3的电源输出端连接保护装置主机4的电源输入端，开关电源模块3给保护装置主机4提供工作电源。在供电系统1与用电负载2之间断开时，开关电源模块3依然能给保护装置主机4提供工作电源。

供电系统1的供电主回路中包括一主断路器QF、一旁路断路器QF1，旁路断路器QF1与主断路器QF并联。三相电源线上设有一用于检测供电系统1的供电电流的零序电流互感器LH，零序电流互感器LH设置在主断路器QF与用电负载2之间。保护装置主机4包括一微型处理器系统，微型处理器系 统的信号输入端连接零序电流互感器LH，微型处理器系统的信号输出端分别连接主断路器QF的控制端和旁路断路器QF1的控制端。供电系统1给用电负载2供电时，主断路器QF处于合闸状态。微型处理器系统控制旁路断路器QF1合闸，进入漏电跳闸试验。在漏电跳闸试验过程中，零序电流互感器LH检测到电流信号，并将电流信号传送给微型处理器系统，微型处理器系统根据电流信号，控制主断路器QF分闸，此时认为漏电跳闸实验成功。微型处理器系统可以采用如下判断方法：当电流信息在一设定范围内时，控制主断路器QF分闸，此时认为漏电跳闸实验成功。

微型处理器系统控制旁路断路器QF1进行分合闸动作，并接受旁路断路器QF1动作的反馈信号，与控制指令进行比较，若一致则认为正常，若不一致则认为出现粘连或者其他故障，从而完成故障监测。并在粘连或者其他故障进行提示。

由于本发明增加了旁路断路器QF1，且在漏电跳闸试验过程中，旁路断路器QF1合闸，因此在主断路器QF分闸时，用电负载2仍然能正常工作，避免了漏电跳闸试验中，由于主断路器QF分闸造成的停电情况。另外，本发明采用微型处理器系统控制主断路器QF，在完成漏电跳闸实验后，微型处理器系统可以自动进行恢复程序，微型处理器系统现将主断路器QF进行延时合闸，然后断开旁路断路器QF1，使整个系统进入正常的工作状态。整个漏电跳闸实验无需多个工作人员协同工作，漏电跳闸试验检测简单、快速、安全。

为了了解本发明在进行漏电跳闸试验之前，供电系统1是否正常供电，本发明还采用如下设计：还包括主路电流互感器51、旁路电流互感器52，主路电流互感器51设置在主断路器QF与用电负载2之间的三相电源线上。旁路断路器QF1通过旁路电源线与主断路器QF并联，旁路电流互感器52设置在旁路电源线上。主路电流互感器51、旁路电流互感器52分别连接微型处理器系统。参照图1，主路电流互感器51连接保护装置主机4中的13-16引脚，旁路电流互感器52连接保护装置主机4中的34-37引脚。在进行漏电跳闸试验前，主断路器QF合闸，通过主路电流互感器51检测是否有电流信号输出，当有电流信号输出给微型处理器系统时，微型处理器系统认为供电系统1在给用电负载2供电。旁路断路器QF1分闸，通过旁路电流互感器52检测是否 有电流信号输出，当没有电流信号输出给微型处理器系统时，微型处理器系统认为此时供电系统1处于正常供电状态。此时，微型处理器系统可以控制旁路断路器QF1合闸，进入漏电跳闸试验程序。

零序电流互感器LH与用电负载2之间的三相电源线连接一三相电抗器L1，三相电抗器L1的公共输出端连接一零序电压互感器T4，三相电抗器L1、零序电压互感器T4分别连接微型处理器系统。在进入漏电跳闸试验后，微型处理器系统分别接收零序电流互感器LH、三相电抗器L1和零序电压互感器T4传送的信号，并对信号进行处理、运算后，按照一设定的逻辑驱动主断路器QF或旁路断路器QF1的分合闸动作。本发明的三相电抗器L1为附加直流测量供电系统对地阻值提供通路。具体实施时，三相电抗器L1的公共输出端还通过一电容接地。零序电压互感器T4的一次绕组的一端连接三相电抗器L1的公共输出端，一次绕组的另一端通过一电容接地。零序电压互感器T4的二次绕组连接微型处理器系统。

还包括一测试电阻R2，测试电阻R2的一端连接供电系统1中的一相电源，测试电阻R2接在与零序电流互感器LH靠近的负载一侧。测试电阻R2的另一端通过一试验继电器的K3-1接地。通过闭合试验继电器的K3-1，可以进入漏电跳闸实验。试验继电器可以采用一受控继电器，微型处理器系统的信号输出端可以连接试验继电器的控制端。微型处理器系统可以连接一漏电试验按钮，通过操作漏电试验按钮，进入漏电跳闸试验。试验继电器可以通过人为合闸，也可以通过微型处理器系统进行自动合闸，这样只要设定好漏电跳闸试验的时间，可以通过微型处理器系统每天进行自动漏电跳闸试验。还可以通过操作漏电试验按钮经微型处理器系统按程序完成不间断供电漏电跳闸试验。

试验继电器通过人为合闸，保护装置在接到人工操作的试验开始的信号后，自动启动旁路断路器，然后自动进行漏电跳闸试验，试验成功后自动恢复主回路的主断路器并切断旁路断路器。

微型处理器系统中存储有测试电阻R2的试验电阻值，微型处理器系统根据试验电阻值计算在进行漏电跳闸试验时的各参量预知值。在进行漏电跳闸实验过程中，微型处理器系统分别采集零序电流互感器LH、零序电压互感器 T4、三相电抗器L1上采集的信号，并进行处理，得到各参量实测量值，微型处理器系统根据参量预知值和参量实测值的差异，来判断供电系统1存在真实漏电或者在做漏电试验。微型处理器系统将参量预知值与参量实测值进行比较，当两者的差值大于一设定值时，微型处理器系统认为供电系统1中，除漏电试验外还有真实漏电现象，微型处理器系统控制旁路断路器QF1和主断路器QF都分闸，系统停止工作，漏电跳闸实验失败。如果供电系统1中，没有真实漏电，仅仅是在做漏电试验，则微型处理器系统只控制主断路器QF分闸，漏电跳闸试验成功。

本发明的漏电跳闸试验成功后，进入恢复程序，微型处理器系统控制试验继电器的K3-1断开。微型处理器系统控制主断路器QF合闸，并延时控制旁路断路器QF1分闸，供电系统1正常给用电负载2供电。

微型处理器系统中存储的试验电阻值可以是在初始化时，存储在微型处理器系统中。也可以采用下述方式：微型处理器系统可以连接一信息输入装置，信息输入装置可以包括一显示器、一键盘。使用者可以通过信息输入装置将测试电阻R2的阻值、供电系统1的相关参数分别输入微型处理器系统，作为预设值。微型处理器系统根据试验电阻值，计算由测试电阻R2漏电试验时产生的预知值和供电系统1的实际情况进行分析判断和控制。

显示器可以采用液晶显示器。例如4×8汉字字符的液晶显示器。液晶显示器中显示的内容可以是当前时间、供电系统1中的电网电压、测试电阻R2的试验电阻值、运行状态及故障信息等，显示较为丰富。

微型处理器系统还连接报警装置。一旦出现漏电跳闸实验失败，则微型处理器系统通过报警装置进行报警提示。

保护装置主机4还包括存储模块，存储模块连接微型处理器系统。存储模块中存储有各项设定参数、故障信息等。以使本发明的系统具有记忆功能。

微型处理器系统可以连接通信接口，比如RS-485接口或CAN接口。通过通信接口有线连接远程监控中心，远程监控中心可以远程控制或了解系统的运行状态。本发明可以在通过自带的液晶显示器显示试验的过程和结果，也可以以通过通信的方式将试验过程和试验结果上传到电力监测控制平台或专用监控平台。

本发明的微型处理器系统还可以连接数个指示灯，用以主断路器的分闸、合闸状态，旁路断路器的分闸、合闸状态，系统处于停止工作状态、系统处于正常工作状态等指示。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.不间断供电式漏电试验综合保护系统，包括一保护装置主机、一供电系统，所述供电系统通过三相电源线连接一用电负载，其特征在于，所述供电系统连接一开关电源模块，所述开关电源模块的电源输出端连接所述保护装置主机的电源输入端，所述开关电源模块给所述保护装置主机提供工作电源；

所述供电系统的供电主回路中包括一主断路器、一旁路断路器，所述旁路断路器与所述主断路器并联；

所述三相电源线上设有一用于检测所述供电系统的供电电流的零序电流互感器，所述零序电流互感器设置在所述主断路器与所述用电负载之间；所述保护装置主机包括一微型处理器系统，所述微型处理器系统的信号输入端连接所述零序电流互感器，所述微型处理器系统的信号输出端分别连接所述主断路器的控制端和所述旁路断路器的控制端；所述零序电流互感器与所述用电负载之间的三相电源线连接一三相电抗器，所述三相电抗器连接一零序电压互感器，所述三相电抗器、所述零序电压互感器分别连接所述微型处理器系统；

所述供电系统给所述用电负载供电时，所述主断路器处于合闸状态；所述微型处理器系统控制所述旁路断路器合闸，进入漏电跳闸试验，在进入漏电跳闸试验后，所述微型处理器系统分别接收所述零序电流互感器、三相电抗器和零序电压互感器传送的信号，并对信号进行处理和判断后，控制所述主断路器分闸，此时认为漏电跳闸实验成功；

增加了旁路断路器，且在漏电跳闸试验过程中，旁路断路器合闸，因此在主断路器分闸时，用电负载仍然能正常工作，避免了漏电跳闸试验过程中，由于主断路器分闸造成的停电情况；

还包括两组电流互感器，分别为主路电流互感器、旁路电流互感器，所述主路电流互感器设置在所述主断路器与所述用电负载之间的三相电源线上；

所述旁路断路器通过旁路电源线与所述主断路器并联，所述旁路电流互感器设置在所述旁路电源线上；

所述主路电流互感器、所述旁路电流互感器分别连接所述微型处理器系统；在进行漏电跳闸试验前，所述主断路器合闸，通过主路电流互感器检测是否有电流信号输出，当有电流信号输出给微型处理器系统时，微型处理器系统认为所述供电系统在给所述用电负载供电；所述旁路断路器分闸，通过旁路电流互感器检测是否有电流信号输出，当没有电流信号输出给微型处理器系统时，微型处理器系统认为此时供电系统处于正常供电状态，所述微型处理器系统控制所述旁路断路器合闸，进入漏电跳闸试验；

还包括一测试电阻，所述测试电阻的一端连接供电系统中的一相电源，所述测试电阻的另一端通过一试验继电器接地；所述试验继电器采用一继电器，所述微型处理器系统的信号输出端连接所述试验继电器的控制端；所述微型处理器系统连接一漏电试验按钮，通过操作所述漏电试验按钮，进入漏电跳闸试验；

试验继电器通过人为触动漏电试验按钮进行合闸，保护装置主机在接到人工操作的试验开始的信号后，自动启动旁路断路器，然后自动进行漏电跳闸试验，试验成功后自动恢复主回路的主断路器并切断旁路断路器；

所述微型处理器系统中存储有测试电阻的试验电阻值，所述微型处理器系统根据试验电阻值计算在进行漏电跳闸试验时产生的相关参量的参量预知值；在进行漏电跳闸试验过程中，所述微型处理器系统分别采集零序电流互感器、零序电压互感器、三相电抗器上的信号，并进行处理，得到参量实际测量值，所述微型处理器系统根据参量预知值和参量实际测量值的差异，来判断所述供电系统存在真实漏电或者在做漏电试验；

所述微型处理器系统将参量预知值与参量实际测量值进行比较，当两者的差值大于一设定值时，微型处理器系统认为供电系统中，除漏电试验外还有真实漏电现象；所述微型处理器系统控制所述旁路断路器和所述主断路器都分闸，系统停止工作，漏电跳闸试验失败；保护装置主机同时分断并闭锁主断路器和旁路断路器，所述微型处理器系统连接一显示器，同时通过显示屏给出故障提醒界面；

所述微型处理器系统将参量预知值与参量实际测量值进行比较，当两者的差值在一设定值范围内时，微型处理器系统认为供电系统中，在做漏电试验，所述微型处理器系统控制所述主断路器分闸，漏电跳闸试验成功。

2.根据权利要求1所述的不间断供电式漏电试验综合保护系统，其特征在于，所述微型处理器系统控制所述旁路断路器进行分合闸动作，并接受所述旁路断路器动作的反馈信号，与控制指令进行比较，若一致则认为正常，若不一致则认为出现粘连或者其他故障，从而完成故障检测，并在粘连或者其他故障进行提示。

3.根据权利要求2所述的不间断供电式漏电试验综合保护系统，其特征在于，所述微型处理器系统还连接一存储模块。

4.根据权利要求2所述的不间断供电式漏电试验综合保护系统，其特征在于，在显示器上显示试验过程和试验结果。

5.根据权利要求2所述的不间断供电式漏电试验综合保护系统，其特征在于，所述保护装置主机还包括一通信接口，通过通信的方式在电力监控系统或专用的监控系统中显示试验过程和试验结果。