CN103116087B

CN103116087B - 电力交直流电源串电微机监测保护装置

Info

Publication number: CN103116087B
Application number: CN201210364300.9A
Authority: CN
Inventors: 孙长影; 张海军
Original assignee: RATE ELECTRIC EQUIPMENT CO Ltd OF ZHUHAI
Current assignee: RATE ELECTRIC EQUIPMENT CO Ltd OF ZHUHAI
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2032-09-26
Also published as: CN103116087A

Abstract

本发明公开并提供了一种适用不同交直流电源系统，可实时监测串电状态及检测绝缘状况，防止电气设备损坏、继电保护误动、发电机停机、高压断路器跳闸等严重的大面积停电事故的发生的电力交直流电源串电微机监测保护装置。该电力交直流电源串电微机监测保护装置包括主控CPU、与所述主控CPU电连接的A/D转换单元、存储单元、上位通信单元、继电器单元以及与所述A/D转换单元相连接的信号调制单元、与所述信号调制单元相连接的信号采集单元，所述信号采集单元采集的信号通过所述信号调制单元和所述A/D转换单元后传动到所述主控CPU，所述主控CPU包括信号采样计算模块、判断与分析模块、通信处理模块。

Description

电力交直流电源串电微机监测保护装置

技术领域

本发明涉及一种电力交直流电源串电微机监测保护装置。

背景技术

在发电厂、变电站、工矿企业电气设备运行中，交流电源（380V/220V）和直流电源（220V、110V、48V、24V）设备繁多、电缆数量多且分布复杂。现场设备运行过程中，因电缆损坏（损伤、绝缘不良、水侵等）、设备在漏雨或绝缘老化、检修过程误接线均会造成直流系统串入交流有效成分。多年以来，交直流电源二次电源回路相互串电的现象时有发生，轻微的会造成设备损坏，严重的会导致继电保护误动、发电机事故停机、变电站高压断路器跳闸等严重的大面积停电的事故，如：某500KV变电站2条线路高压断路器跳闸；某4×300MW火电厂发生机组停机和线路高压断路器跳闸；某大型火电厂4台600MW机组停机和2主变断路器跳闸；某电厂600MW机组因直流系统中串入交流造成励磁系统灭磁开关误跳和机组事故停运。目前，对于交直流电源串电这一严重问题，国内外尚无能够实时监测串电发生、判别串电性质、串电所处类别、并适用五种接地方式及多种电压等级直流电源的微机保护产品，因此，这就存在着一定的不足之处。

发明内容

本发明提供一种适用不同交直流电源系统，可实时监测串电状态及检测绝缘状况，防止电气设备损坏、继电保护误动、发电机停机、高压断路器跳闸等严重的大面积停电事故的发生的电力交直流电源串电微机监测保护装置。

本发明所采用的技术方案是：本发明包括主控CPU、与所述主控CPU电连接的A/D转换单元、存储单元、上位通信单元以及与所述A/D转换单元相连接的信号调制单元、与所述信号调制单元相连接的信号采集单元，所述信号采集单元采集的信号通过所述信号调制单元和所述所述A/D转换单元后传动到所述主控CPU，所述主控CPU还包括：

信号采样计算模块，用于接收所述信号采集单元采集到的信号进行交流采样计算、直流采样计算、中性点直接接地方式计算、中性点不接地方式计算、中性点经消弧线圈接地方式计算、中性点经小电阻接地方式计算、中性点经大电阻接地方式计算；

判断与分析模块，用于对从所述信号采样计算模块计算出的数据进行直串判据、漏串判据、正母线串电判据、控制母线串电判据、负母线串电判据、谐波分析、异常判据，并以数据库方式存入所述存储单元；

通信处理模块，用于所述电力交直流电源串电微机监测保护装置通过数据通信方式与后台主机建立通讯联接。

进一步的，所述主控CPU还包括：

功能管理与配置模块，用于配置所述电力交直流电源串电微机监测保护装置，将通信及监测对象等参数进行配置；

密码验证模块，用于针对使用所述电力交直流电源串电微机监测保护装置的用户授予不同管理权限。

进一步的，所述主控CPU还包括数据存储模块、继电器控制模块、在线校验（KX+B）程序模块、日期及时间管理模块、调试模块、定值设定模块。

所述电力交直流电源串电微机监测保护装置还包括与所述主控CPU电连接的继电器单元、显示单元、键盘操作单元、蜂鸣器。

本发明的有益效果是：由于本发明包括主控CPU、与所述主控CPU电连接的A/D转换单元、存储单元、上位通信单元以及与所述A/D转换单元相连接的信号调制单元、与所述信号调制单元相连接的信号采集单元，所述信号采集单元采集的信号通过所述信号调制单元和所述所述A/D转换单元后传动到所述主控CPU，所述主控CPU还包括：信号采样计算模块、判断与分析模块、通信处理模块，根据出厂设定的中性点接地方式及交直流系统的电压等级，运行其相对应的应用程序，实时高速采集交直流系统的运行状态及微信号有效成份，计算分析交直流系统的运行状况，所以，当出现交直流系统间串电时，判别串电性质、串电所处类别、串电方位，检测两系统间绝缘状况，实时发出事故信号并通知使用单位迅速查处串电点，防止电气设备损坏、继电保护误动、发电机停机、高压断路器跳闸等严重的大面积停电事故的发生。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明主控CPU的模块框图

图3是本发明电气连接原理框图；

图4是本发明的端子接线图。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4所示，本发明述电力交直流电源串电微机监测保护装置包括主控CPU1、A/D转换单元2、存储单元3、上位通信单元4、继电器单元5、信号调制单元6、信号采集单元7、显示单元9、键盘操作单元10、蜂鸣器11，所述A/D转换单元2、所述存储单元3、上位通信单元4、继电器单元5、所述显示单元9、所述键盘操作单元10、所述蜂鸣器11均与所述主控CPU1电连接，所述信号调制单元6与所述A/D转换单元2相连接，所述信号采集单元7采集的信号通过所述信号调制单元6的调制后，经所述A/D转换单元2的数模转换后上传到所述主控CPU1，所述CPU1包括信号采样计算模块104，用于接收所述信号采集单元7采集到的信号进行交流采样计算、直流采样计算、中性点直接接地方式计算、中性点不接地方式计算、中性点经消弧线圈接地方式计算、中性点经小电阻接地方式计算、中性点经大电阻接地方式计算；判断与分析模块105，用于对从所述信号采样计算模块计算出的数据进行判别串电性质、串电所处类别、串电方位，其具体包括直串判据、漏串判据、正母线串电判据、控制母线串电判据、负母线串电判据、谐波分析、异常判据，并以数据库方式存入所述存储单元以及发出警报信息；通信处理模块101，用于所述电力交直流电源串电微机监测保护装置通过网络方式与后台主机建立通讯联接；功能管理与配置模块102，用于配置所述电力交直流电源串电微机监测保护装置，将通信及监测对象等参数进行配置；密码验证模块103，用于针对使用所述电力交直流电源串电微机监测保护装置的用户授予不同管理权限，所述主控CPU1还包括数据存储模块106、继电器控制模块107、实时数据的在线校验（KX+B）模块108、日期及时间管理模块109、调试模块110、定值设定模块111。

接线端子包括J1端子、J2端子、J3端子、J4端子；其中

J1端子：

J1-1：大地 J1-2：空 J1-3：合母+

J1-4：空 J1-5：控母+ J1-6：空

J1-7：负母

J2端子：

J2-1：中性点不接地N线； J2-2：中性点接地N线；

J2-3：中性点经消弧线圈接地N线 J2-4：中性点经大电阻接地N线；

J2-5：中性点经小电阻接地N线

J3端子：

J3-1～J3-2：串电报警干接点输出1（接点容量AC220V/5A）

J3-3～J3-4：串电报警干接点输出2（接点容量AC220V/5A）

J3-5～J3-6：未启用继电器干接点输出（接点容量AC220V/5A）

J3-7～J3-8：未启用继电器干接点输出（接点容量AC220V/5A）

J4端子：

J4-1：编程； J4-2：编程地 J4-3：未启用； J4-4：通信地

J4-5：RS232-TXD J4-6：RS232-RXD J4-7：422Y J4-8：422Z

J4-9：422B/485B0 J4-10：422A/485A0 J4-11：485B1 J4-12：485A2

其工作原理为：根据出厂设定的中性点接地方式及交直流系统的电压等级，运行其相对应的应用程序，实时高速采集交直流系统的运行状态及微信号有效成份，计算分析交直流系统的运行状况，当出现交直流系统间串电时，判别串电性质、串电所处类别、串电方位，检测两系统间绝缘状况，实时发出事故信号（OLCD、LED、继电器、远方通信），通知使用单位迅速查处串电点，防止电气设备损坏、继电保护误动、发电机停机、高压断路器跳闸等严重的大面积停电事故的发生。

适用范围：本发明交直流电源串电微机监测保护装置，适用五种不同交流变压器中性点接地方式的交流电源系统与不同电压等级的直流电源（220V、110V、48V、24V）的一切场合。

实现的目标：可实时监测串电发生、判别串电性质、串电所处类别、串电方位，检测两系统间绝缘状况，实时发出事故信号，通知使用单位迅速查处串电点，防止电气设备损坏、继电保护误动、发电机事故停机、高压断路器跳闸等严重的大面积停电事故的发生。

提出并引入了本概念：串电性质、金属性串电、非金属串电、直串、漏串、正（+）母线串电、负（-）母线串电、正串、负串、串电微机监测保护装置。

串电性质指交直流电源间的串电连接形式，分为金属性连接和非金属性连接。金属性串电指交直流电源间的电阻接近为零（≦0.01Ω），相当于两套电源系统金属性连接，交流电源系统的电压全额叠加到直流电源系统上，这种状况下的串电方式称作为金属性串电。非金属串电指交直流电源间的电阻不为零（>0.01Ω），相当于两套电源系统经一定值的电阻连接，交流电源系统的电压除去连接电阻上的压降后全额叠加到直流电源系统上，这种状况下的串电方式称作为非金属性串电。直串是指金属性串电的简称。漏串是指非金属性串电的简称。正（+）母线串电指交流电源系统的电压串入直流电源系统的正（+）母线。控制（KM）母线串电指交流电源系统的电压串入直流电源系统的控制（KM）母线。负（-）母线串电指交流电源系统的电压串入直流电源系统的负（-）母线。正串指正（+）母线串电的简称。控串指指控制（KM）母线串电的简称。负串指负（-）母线串电的简称。串电微机监测保护装置指实施监测交直流电源系统运行状态是否串电的微机监控系统。

使用条件：海拔不超过3500m；使用环境温度-25℃~45℃；环境湿度＜90％；使用环境要求室内且通风良好；使用环境无导电或爆炸性尘埃且无腐蚀性气体；安装地基无剧烈振动和冲击。

技术指标：

●测量精度：0.1%

●测量方式：实时交流采样、实时直流采样

●频率测量范围：1～65Hz

●工作电源：DC220V±30%；DC110V±30%；DC48V±30%；DC24V±30%

●工作功耗：小于3W

●时间整定：40ms~10s

●装置绝缘电阻:大于100兆欧

●装置介质强度：3KV，1min

●EMC静电放电抗扰度：8kV 10次

●EMC高频电磁场抗扰度：80～100MHz;10V/m

●EMC电快速瞬变脉冲群: 4Kv 60s

●EMC 快速瞬变抗扰度：1.2/50μs；4KV 。

Claims

1.一种电力交直流电源串电微机监测保护装置，其特征在于：所述电力交直流电源串电微机监测保护装置包括主控CPU（1）、与所述主控CPU（1）电连接的A/D转换单元（2）、存储单元（3）、上位通信单元（4）以及与所述A/D转换单元（2）相连接的信号调制单元（6）、与所述信号调制单元（6）相连接的信号采集单元（7），所述信号采集单元（7）采集的信号通过所述信号调制单元（6）和所述所述A/D转换单元（2）后传动到所述主控CPU（1），所述主控CPU（1）包括：

信号采样计算模块（104），用于接收所述信号采集单元（7）采集到的信号进行交流采样计算、直流采样计算、中性点直接接地方式计算、中性点不接地方式计算、中性点经消弧线圈接地方式计算、中性点经小电阻接地方式计算、中性点经大电阻接地方式计算；

判断与分析模块（105），用于对从所述信号采样计算模块计算出的数据进行判别串电性质、串电所处类别、串电方位，并以数据库方式存入所述存储单元（3）以及发出警报信息；

通信处理模块（101），用于所述电力交直流电源串电微机监测保护装置通过数据通信方式与后台主机建立通讯联接；

功能管理与配置模块（102），用于配置所述电力交直流电源串电微机监测保护装置，将通信及监测对象参数进行配置；

所述电力交直流电源串电微机监测保护装置根据设定的中性点接地方式及交直流系统的电压等级，运行其相对应的应用程序，实时高速采集交直流系统的运行状态及微信号有效成份，计算分析交直流系统的运行状况，当出现交直流系统间串电时，判别串电性质、串电所处类别、串电方位，检测两系统间绝缘状况，实时发出事故信号，通知使用单位迅速查处串电点。

2.根据权利要求1所述的电力交直流电源串电微机监测保护装置，其特征在于：所述主控CPU（1）还包括：密码管理模块（103），用于针对使用所述电力交直流电源串电微机监测保护装置的用户授予不同管理权限。

3.根据权利要求1所述的电力交直流电源串电微机监测保护装置，其特征在于：所述主控CPU（1）还包括数据存储模块（106）、继电器控制模块（107）、在线校验模块(108)、日期及时间管理模块(109)、调试模块(110)、定值设定模块(111)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的电力交直流电源串电微机监测保护装置，其特征在于：所述电力交直流电源串电微机监测保护装置还包括与所述主控CPU（1）电连接的继电器单元（5）、显示单元（9）、键盘操作单元（10）、蜂鸣器（11）。