CN103138245A

CN103138245A - 一种具有在线测温和弧光监测的高集成综合自动化保护装置

Info

Publication number: CN103138245A
Application number: CN2013100379935A
Authority: CN
Inventors: 毛金敏; 王荣
Original assignee: ZHEJIANG KERUN POWER EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: ZHEJIANG KERUN POWER EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2013-06-05

Abstract

一种具有在线测温和弧光监测的高集成综合自动化保护装置包括ARM处理器、硬件锁相环模块和动作执行单元，ARM处理器信号采集端连接有I/U取样单元、动作执行单元，ARM处理器信号采集端还连接有弧光监测单元和在线测温单元，ARM处理器信传输端设有通讯模块。本发明解决综合自动化保护与监控装置的综合技术，提升自动化保护的高集成度和经济性等问题，实现高压开关柜内在线测温和弧光监测与目前的综合自动化保护装置的高集成化，进一步提升了智能开关柜在线自动化综保和监控的使用安全性能，而且大大降低了成本。

Description

一种具有在线测温和弧光监测的高集成综合自动化保护装置

技术领域

本发明专利涉及输配电设备自动化保护技术领域，具体涉及一种具有中压开关柜在线测温和弧光监测与变电站自动化综保单元高集成的综合自动化保护系统装置。

背景技术

在高压开关柜在线智能监测技术中，无线测温和弧光监测功能也逐渐得到开发，但都只是具有单独模块和控制装置，使智能化开关柜成本增加，而且柜内安装配置和接线增加，给整个控制保护的稳定性和安全间距等带来安全性方面的新的隐患。

在目前变电站自动化综保系统装置中，通常采用ARM处理器为中央处理器，通过I/U取样单元、绝缘监视保护单元和漏电保护单元等，实现电流保护、电缆绝缘监视线保护、漏电保护、电压保护等保护功能。采用综合保护与开关柜的无线测温、弧光监测两部分分开控制和保护，其成本高，线路多而杂，集成度低，给开关柜的安全带来新的隐患。由于综合保护中没有测温和弧光监测模块，使得装置整体性能不高,集成度差，特别是操作不方便、升级改进也比较困难,这些都不能满足供电系统自动化发展的需要。

发明内容

本设计的技术目的是进一步综合开发智能化保护技术，解决现有智能开关柜在线测温、弧光监测与综合自动化保护系统装置分立监控保护的问题，开发出高集成综合智能化监控装置，达到降低生产成本和缩小装置空间，提升综合自动化保护装置的高集成性，并减少智能电网改造的投资成本，提升开关柜的安全性能。

本发明解决的技术问题所采用的技术方案是：

一种具有在线测温和弧光监测的高集成综合自动化保护装置包括ARM处理器、硬件锁相环模块和动作执行单元， ARM处理器信号采集端连接有I/U取样单元、动作执行单元，其特征是ARM处理器信号采集端还连接有弧光监测单元和在线测温单元，ARM处理器信传输端设有通讯模块。

ARM处理器为中央处理单元。ARM处理器在片内集成了丰富的外设控制器,ARM 处理器在访问外围设备时, 并不需要对外设进行桥接,对外设的访问都是采用实地址模式。所有的外设都是连接在AMBA 总线上, 根据地址在系统空间中的分配,通过内部集成了存储器控制器进行访问、控制。

动作执行单元通过ARM处理器对输入的信息的判断处理，当发现有异常参数时，动作执行单元执行相对应的动作。弧光监测单元的输入信号在馈线上检测到弧光和强电流；在母线上检测到二次弧光和强电流；在母线、馈线上检测到持续600秒的强电流，当满足跳闸条件时，动作执行单元发出指令，迅速跳闸，确保设备的安全。

I/U取样单元采集量包括:电网电压Ua、Ub、Uc、Uo,电流Ia、Ic、Uo。主要是将PT、CT输出的模拟信号经过信号调理、低通滤波、采样保持转换成CPU进行AD转换所需的电压采样硬件锁相环模块实现硬件同步交流采样。

弧光监测单元通过压力传感器或弧光传感器等进行监测取样，其信号通过ARM处理器进行分析和判断。电力系统由于各种的短路原因可引起弧光，弧光会以300m/s的速度爆发，摧毁途中的任何物质。只要系统中不断电，弧光就会一直存在。弧光监测单元最大限度的减少弧光的危害，迅速地切断电弧光。

在线测温单元为测量断路器触头等处的温度，与用户自定义的预设置进行对比，进行越界报警的问题；解决原有在线测温系统不能存储历史数据，使工作人员不能通过分析设备历史运行状况，从而得出潜在故障的问题。

硬件锁相环模块是一种反馈电路，其作用是使得电路上的时钟和某一外部时钟的相位同步。锁相环通过比较外部信号的相位和由压控晶振的相位来实现同步的，在比较的过程中，锁相环电路会不断根据外部信号的相位来调整本地晶振的时钟相位，直到两个信号的相位同步。锁相环路在锁定后，不仅能使输出信号频率与输入信号频率严格同步，而且还具有频率跟踪特性，所以它在电子技术的各个领域中都有着广泛的应用。硬件同步采样法是由专门的硬件电路产生同步于被测信号的采样脉冲。弧光监测、在线测温等取样信号通过硬件锁相环模块实现同步交流采样。

通讯模块：系统可采用CAN通信，能可靠的实现与上位机的通信，通过通讯模块，可实时把各参数传输到后台监控系统。

本发明为智能保护装置集“测量、控制、保护、通信”四大功能于一体。在综保装置内新增断路器触头在线测温和弧光监测控制电子插板，电源和通讯部分利用原综合自动化装置内的电源板和通讯信号接口，通过排线及插口与新增电子功能插板连接，把故障电弧与触头温度在线监测与原综合自动化保护装置融合，大大提升了智能化多功能自动化监控技术的高度集成化。

将具有故障电弧跟踪监测的智能化模块以集成化的电子插板结构型式融入变电站自动化综保装置单元内，故障电弧监测功能利用综保装置的电源板、信号通讯板、检测板，实现综保集成化功能的扩展，最后通过光纤将故障信号无障碍传输到变电站后台监控系统，实现对故障电弧的在线监控。

具体实施时，ARM处理器信号采集端连接有绝缘监视保护单元和漏电保护单元。

绝缘监视保护单元是通过测量监视线和地线之间的电流,然后再和监视电压通过欧姆定律计算出电阻的方法来实现绝缘监视。

漏电保护单元。可利用软件选相法,通过比较零序电压、零序电流的相位,可以实现选择性漏电保护,而且与中性点接线方式无关。

具体实施时，ARM处理器连接有人机接口单元。

人机接口单元：系统人机接口由LCD、LED和红外遥控器组成。LCD液晶显示器用于动态显示实时数据等信息,主要包括LCD的菜单显示、系统参数和功能设置显示、自检显示、故障,告警类型显示、实时电网参数显示、分合闸显示等。LED指示灯,直观的显示系统运行状态、故障类型、分合闸情况。为了系统安全和操作方便,采用红外遥控器对其进行控制。红外信号由一个一体化的红外接收头接收,连接到STM32F103的一个外部中断上,由中断服务程序实现解码。红外遥控器具有功能设置、参数整定调整、运行参数查询、系统自检以及手动合闸等功能键。

本发明的综合保护具有强的实时性、高的可靠性、可扩展性、更强的网络通信能力及更友好的人机交互界面。

具体实施时，将具有触头在线测温的智能化模块以集成化的电子插板结构型式融入变电站自动化综保装置单元内，在线测温功能利用综保装置的电源板、信号通讯板、检测板，实现综保集成化功能的扩展，而后通过光纤将温度传输到变电站后台监控系统，实现对开关柜的在线温度监控。通过“故障电弧监测和在线测温”功能集成于综合自动化装置内，形成高集成化的自动化模块和电子插板。把故障电弧监测和在线测温等技术综合在自动化装置内，形成一个具有远方多功能高集成的自动监控系统。

本发明的有益效果是：本发明解决综合自动化保护与监控装置的综合技术，提升自动化保护的高集成度和经济性等问题，实现高压开关柜内在线测温和弧光监测与目前的综合自动化保护装置的高集成化，进一步提升了智能开关柜在线自动化综保和监控的使用安全性能，而且大大降低了成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对发明进一步说明。

图1为本发明专利实施例的原理方框图。

图中： 1、ARM处理器 2、弧光监测单元 3、在线测温单元 4、I/U取样单元 5、硬件锁相环模块6、动作执行单元 7、人机接口单元 8、CAN通信模块 9、绝缘监视保护单元 10、漏电保护单元 11、电源

具体实施方式:

在图1中，一种具有在线测温和弧光监测的高集成综合自动化保护装置包括ARM处理器1、电源11、硬件锁相环模块5、人机接口单元7和动作执行单元6，ARM处理器1信号采集端连接有I/U取样单元4、弧光监测单元2、在线测温单元3、绝缘监视保护单元9、漏电保护单元10，ARM处理器1信传输端设有CAN通信模块8。

本发明通过ARM处理器1对I/U取样单元4、弧光监测单元2、在线测温单元3、绝缘监视保护单元9、漏电保护单元10等取样的信号进行分析判断，当检测到馈线上检测到弧光和强电流、断路器触头温度过高、绝缘性能问题以及漏电信号等，动作执行单元6发出指令采取相应的保护措施。硬件锁相环模块5是一种反馈电路，其作用是使得电路上的时钟和某一外部时钟的相位同步。硬件锁相环模块5保证弧光监测、在线测温等取样信号通过硬件锁相环模块实现同步交流采样。CAN通信模块8可实时把各参数传输到后台监控系统。人机接口单元7由LCD、LED和红外遥控器组成。LCD液晶显示器用于动态显示实时数据等信息,主要包括LCD的菜单显示、系统参数和功能设置显示、自检显示、故障,告警类型显示、实时电网参数显示、分合闸显示等。LED指示灯,直观的显示系统运行状态、故障类型、分合闸情况。

本发明为智能保护装置集“测量、控制、保护、通信”四大功能于一体。在综保装置内新增弧光监测单元2和在线测温单元3的控制电子插板，电源1和通讯部分利用原综合自动化装置内的电源板和通讯信号接口，通过排线及插口与新增电子功能插板连接，把故障电弧与触头温度在线监测与原综合自动化保护装置融合，大大提升了智能化多功能自动化监控技术的高度集成化。

Claims

1.一种具有在线测温和弧光监测的高集成综合自动化保护装置包括ARM处理器、硬件锁相环模块和动作执行单元， ARM处理器信号采集端连接有I/U取样单元、动作执行单元，其特征是ARM处理器信号采集端还连接有弧光监测单元和在线测温单元，ARM处理器信传输端设有通讯模块。

2.根据权利要求1所述的一种具有在线测温和弧光监测的高集成综合自动化保护装置，其特征是ARM处理器信号采集端连接有绝缘监视保护单元和漏电保护单元。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有在线测温和弧光监测的高集成综合自动化保护装置，其特征是ARM处理器连接有人机接口单元。