CN103401208B - 大容量故障电流限制器的控制装置 - Google Patents

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Jining Power Supply Co of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
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Abstract

一种电力系统技术领域的大容量故障电流限制器的控制方法及装置,包括:设置于高压侧的电子控制器、设置于低压侧的监测指示箱以及设置于高压侧和低压侧之间的隔离变压器;隔离变压器用于在高低压控制装置之间传递电源并同时完成对动作信号的传输。本装置能够更快速可靠地判断短路故障。

Description

大容量故障电流限制器的控制装置
技术领域
本发明涉及的是一种电力系统技术领域的装置,具体是一种大容量故障电流限制器的控制装置。
背景技术
短路电流会给电力设备的安全带来极大的危害,随着电网的复杂度提高,此危害也日益严重。为了限制短路故障电流,目前基于定向爆破技术的大容量故障电流限制器被广泛使用。大容量故障电流限制器基本包含隔离器,控制装置等部分,隔离器是故障电流切除的执行单元,采用的是爆破切割原理,执行动作这部分的时间比较固定。
为了尽快切除故障,大容量故障电流限制器的控制部分必须有尽量短的判断故障时间和动作命令发出时间,换言之要求对控制部分反应速度的要求较高。同时一旦大容量快速开断装置动作,对应线路就会被从系统中切除,而恢复该线路的供电需要一定的时间,这又要求装置的动作必须可靠。同时,低压侧装置如何安全快速的监测大容量故障电流限制器高压侧设备的动作也对控制系统提出了更高的要求。因此,必须为大容量故障电流限制器设计一套完善可靠的控制系统。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足,提出一种大容量故障电流限制器的控制装置,能够更快速可靠地判断短路故障。
本发明是通过以下技术方案实现的,本发明包括:设置于高压侧的电子控制器、设置于低压侧的监测指示箱以及设置于高压侧和低压侧之间的隔离变压器。
所述的电子控制器直接安装在一次设备上,该电子控制器包括:设置于隔离器内的采样器、信号滤波电路、积分电路、两个电压检测器、逻辑判断电路、点火脉冲发出电路和点火脉冲检测电路,其中:采样器和信号滤波电路依次连接,第一电压检测器和积分电路的输入端分别与信号滤波电路的输出端相连,积分电路的输出端与第二电压检测器相连,第一电压检测器和第二电压检测器的输出端分别与逻辑判断电路的输入端相连,逻辑判断电路的输出端依次连接点火脉冲发出电路和点火脉冲检测电路,点火脉冲发出电路的输出端输出触发信号。
所述的采样器为罗果夫斯基线圈,用于采集故障电流信号,采集得到的信号大小与电流变化率呈正比。
所述的信号滤波电路用于对采集到的信号进行滤波处理和为后级处理电路提供保护,防止过压信号以及浪涌冲击对后级的处理电路造成损坏。
所述的积分电路用于将采集到的信号还原为正比于故障电流的信号,作为两路判据的其中一路。
所述的第一电压检测器和第二电压检测器采用电压监测芯片MCC33161,通过对两路信号分别监测,有效的消除信号之间的干扰。每片所述的电压监测芯片内设有两路相同结构的电压监测电路,通过外围电路设计为不同监测范围的迟滞比较器,可以对交流信号的正、负半周的分别监测,不用额外设计整流电路。
所述的逻辑判断电路根据交流电压监测电路的输出结构进行判断并发出相应指令至点火脉冲发出电路。
所述的点火脉冲发出电路向电雷管发出触发信号,该触发信号是一高压高能脉冲信号,使用IGBT实现发出控制,使用大容量脉冲变压器实现隔离。
所述的点火脉冲检测电路的取样点设置于点火脉冲发出电路输出端上并采用高阻采样,不影响触发脉冲的效果且直接放映信号本身。
所述的监测指示箱用于监视由高压侧动作指令的发出信号,显示对应相的动作,并提供节点信号给后台。智能型的产品提供RS232,RS485等通讯接口,可以与全站的继保后台通讯,并可以从后台取得三相电压信号进行智能判断,用以监测设备自身在极端情况下出现的故障。
所述的隔离变压器用于在高低压控制装置之间传递电源并同时完成对动作信号的传输,即一个回路即用来传输电源也反映动作信号发出情况。隔离变压器设计满足对应电压等级下耐压与雷电冲击等电气绝缘性能。
技术效果
与现有技术相比,本发明所产生的积极效果包括:
1)采用罗果夫斯基线作为大容量高速开断装置的信号采集单元,相较于传统型电磁式电流互感器,对于大的故障电流不会出现因磁饱和导致的信号畸变,可以更加真实的反映故障电流的波形,为后级判断提供更加可靠真实的输入。
2)罗果夫斯基线圈内置于隔离器内,一体化浇注成型,避免了暴露于空气的老化问题,也避免了各种机械应力可能造成的损坏,提高了设备的整体可靠性。
3)罗果夫斯基线圈输出的信号经过滤波处理后分作两路,一路信号直接进入第一路电压监测电路,作为预期故障电流判据,一旦超限装置进入准备发出指令的状态。另一路信号经过积分电路处理后进入第二路电压监测电路,作为实际电流判据。一旦实际电路信号超限且装置处于准备发出指令状态,逻辑判断电路将触发点火脉冲发出电路,控制装置发出动作指令。
4)两路电压监测电路的比较电压分别可设,可以根据用户实际系统的情况计算得到最合适的判据条件并进行设定。通过两个判据的组合,在确保设备可靠动作的前提下,最大限度的减少误动作,保障用户的供电可靠性。
5)动作指令检测电路直接监测最后环节——实际点火信号是否发出,而不是在逻辑判断电路等前级阶段做检查。后者直接在数字电路部分检测,电路虽然简单却不是最终结果的真实反映。
6)特殊的电路设计使得隔离变压器结构简单:高、低压侧都是单一绕组,却完成了电源传输和信号传输的双重任务。最大的好处是隔离变压器简单的结构使得自身故障发生的概率降低,减少了低压侧电源遭受高压雷击的风险。
7)智能监测功能在第一时间判断出以下一种极端情况:电子控制器已经发出了点火脉冲,但隔离器并没有实际动作。由于隔离器动作的执行机构是电雷管,而电雷管存在使用年限的问题,且属于一次性设备,不能实际测试,所以不排除上述故障发生的可能性。智能型设备的自动检测功能可以判断出上述故障,为后续故障处理提供帮助,缩短用户的恢复供电时间。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为电子控制器结构示意图。
图3为实施例原理示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示,本实施例中:电子控制器安装在与隔离器连接的铜排上,罗果夫斯基线圈内置于隔离器的内部,隔离变压器处于隔离器的一端,兼起支撑作用,隔离变压器的上端为高压侧,下端为低压侧,通过电缆线与监测显示装置连接。电子控制器有两个外部接线插头,一个与隔离器相连,另一个与隔离变高压侧相连。
如图2所示,所述的电子控制器中:罗果夫斯基线圈输出的信号经过滤波处理后分作两路,一路信号直接进入第一路电压监测电路,另一路信号经过积分电路处理后进入第二路电压监测电路,两者的监测结果作为逻辑判断电路的两个输入。逻辑判断电路根据输入作出相应的反应来控制动作指令发出电路,动作指令监测电路的监测部分直接并联在信号输出口。
如图3所示,为本实施例中用一个回路来实现传输电源和反映动作信号发出情况两种功能的传输机制:在正常情况下,接点K打开,高阻器件Z接入电路,在动作信号检测单元检测到点火脉冲时,接点K闭合,高阻器件Z被短接,两种情况下折算到低压侧的阻抗不同,使得R1上的电压发生变化,监测指示箱内电路监测此电压得到动作情况,作出相应指示,包括接点变位和指示灯等,智能型监测指示箱还要进行与继保后台的通讯。电子控制器电源采用的爱立信公司的DC/DC模块PKV5321PI,具有18-72V的宽输入范围,保证在两种状态下电子控制器的供电可靠性。

Claims (8)

1.一种大容量故障电流限制器的控制装置,其特征在于,包括:设置于高压侧的电子控制器、设置于低压侧的监测指示箱以及设置于高压侧和低压侧之间的隔离变压器;
所述的隔离变压器用于在电子控制器和监测指示箱之间传递电源并同时完成对动作信号的传输;
所述的电子控制器直接安装在一次设备上,该电子控制器包括:设置于隔离器内的采样器、信号滤波电路、积分电路、两个电压检测器、逻辑判断电路、点火脉冲发出电路和点火脉冲检测电路,其中:采样器和信号滤波电路依次连接,两个电压检测器中的第一电压检测器和积分电路的输入端分别与信号滤波电路的输出端相连,积分电路的输出端与两个电压检测器中的第二电压检测器相连,第一电压检测器和第二电压检测器的输出端分别与逻辑判断电路的输入端相连,逻辑判断电路的输出端、点火脉冲发出电路和点火脉冲检测电路三者依次连接,点火脉冲发出电路的输出端输出触发信号。
2.根据权利要求1所述的大容量故障电流限制器的控制装置,其特征是,所述的采样器为罗果夫斯基线圈,用于采集故障电流信号,采集得到的信号大小与电流变化率呈正比。
3.根据权利要求1所述的大容量故障电流限制器的控制装置,其特征是,所述的信号滤波电路用于对采集到的信号进行滤波处理和为后级处理电路提供保护,防止过压信号以及浪涌冲击对后级的处理电路造成损坏。
4.根据权利要求1所述的大容量故障电流限制器的控制装置,其特征是,所述的第一电压检测器和第二电压检测器采用电压监测芯片MCC33161,通过对两路信号,即从采样器至信号滤波电路的输出端为一路,从采样器至信号滤波电路至积分电路的输出端为另一路分别监测,有效的消除信号之间的干扰;每片所述的电压监测芯片内设有两路相同结构的电压监测电路,通过外围电路设计为不同监测范围的迟滞比较器,对交流信号的正、负半周的分别监测,不用额外设计整流电路。
5.根据权利要求4所述的大容量故障电流限制器的控制装置,其特征是,所述的逻辑判断电路根据电压监测电路的输出结构进行判断并发出相应指令至点火脉冲发出电路。
6.根据权利要求1所述的大容量故障电流限制器的控制装置,其特征是,所述的点火脉冲发出电路向电雷管发出触发信号,该触发信号是一高压高能脉冲信号,使用IGBT实现发出控制,使用隔离变压器实现隔离。
7.根据权利要求1所述的大容量故障电流限制器的控制装置,其特征是,所述的点火脉冲检测电路的取样点设置于点火脉冲发出电路输出端上并采用高阻采样,不影响触发脉冲的效果且直接放映信号本身。
8.根据权利要求1所述的大容量故障电流限制器的控制装置,其特征是,所述的监测指示箱用于监视由高压侧动作指令的发出信号,显示对应相的动作,并提供节点信号给后台。
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