CN104218544A - 一种智能配电系统中的保护装置 - Google Patents

Abstract

一种智能配电系统中的保护装置。其包括智能配电系统中的保护装置包括：电压变换器、电流变换器、电压形成电路、电源电流信号输出跟踪器、A/D转换器、控制器、液晶显示模块、按键处理模块、串行通信模块、日历时钟模块和开关量输入输出模块。本发明效果：硬件装置简单、实用，且可利用现有的配电网自动化设备。系统构架简明合理，可高效运行并快速处理配电网数据，执行计算相应指令，可靠性高。保护装置的保护方法快速准确获得故障点的信息并根据综合评价后得到最优恢复方案。可为配电网的保护装置和电力运行调度人员提供有益参考，大大降低了故障发生的频率，提高了经济效益。

Description

一种智能配电系统中的保护装置

技术领域

本发明属于电力配电系统保护技术领域，特别是涉及一种智能配电系统中的保护装置。

背景技术

目前，在电力系统中，对配电系统的保护主要采用以下几种方法：

(1)改进传统的电流保护方法

该方法通过DG对配电系统保护、重合闸的影响分析,提出利用电抗器高阻抗值的特性,限制DG提供的短路电流,从而有效地解决DG与保护之间的协调性问题；

其缺点是尽管电抗器的高阻抗值可以有效地限制短路电流,保证配电系统的保护装置可靠地发挥作用,但其对正常运行时的电压也产生了一定程度的影响。

(2)距离保护方法

该方法针对具体的含DG的11kV配网系统探讨了距离保护方案运用的可行性以及DG对该保护的影响。

其缺点是没有考虑到距离保护会受到分布式电源提供的故障电流的影响,同时短路点过渡电阻也会对距离保护产生较大影响。

(3)基于通信技术的保护方法

该方法提出分散电源并网对配电网继电保护及安全自动装置的影响,提出了将纵联保护与计算机网络通信技术相结合的方案,来解决分散电源并网对配网继电保护及安全自动装置的问题。

其缺点是接入多DG后的配电网由于受电网的运行方式等因素的影响,故障电流的流向表现为不确定性,所以只有通过收集到更多的信息才能很好地实现保护功能。

但到目前为止尚没有发现用于智能配电系统的专用保护装置。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种智能配电系统中的保护装置。

为了达到上述目的，本发明提供的智能配电系统中的保护装置包括：电压变换器、电流变换器、电压形成电路、电源电流信号输出跟踪器、A/D转换器、控制器、液晶显示模块、按键处理模块、串行通信模块、日历时钟模块和开关量输入输出模块；其中：电压变换器为电压信号输入转换电路，其三个输入端与配电线路上的三相电压互感器的三个输出端相连接，输出端与电源电流信号输出跟踪器的一个输入端相连接；电流变换器为电流信号输入转换电路，其三个输入端与配电线路上的三相电流互感器的三个输出端相连接，输出端与电压形成电路的输入端相连接；电压形成电路的输出端与电源电流信号输出跟踪器的另一个输入端相连接；电源电流信号输出跟踪器为输入信号采集整形电路，其输出端与A/D转换器的输入端相连接，A/D转换器的输出端与控制器相连接；控制器为以微处理器为核心的微控制器电路，其分别与液晶显示模块、按键处理模块、串行通信模块、日历时钟模块和开关量输入输出模块相连接；液晶显示模块为液晶显示器电路，按键处理模块为用户输入键盘，串行通信模块为与外部系统实现连接的通信接口，日历时钟模块为实时时钟电路，开关量输入输出模块为开关信号输出接口。

所述的A/D转换器的型号为AD7327。

所述的控制器的型号为uPSD3334D。

本发明提供的智能配电系统中的保护装置的有益效果：

(1)本装置硬件装置简单、实用，且可利用现有的配电网自动化设备。

(2)本装置的系统构架简明合理，可高效运行并快速处理配电网数据，执行计算相应指令，可靠性高。

(3)保护装置的保护方法快速准确获得故障点的信息并根据综合评价后得到最优恢复方案。

(4)本装置可为配电网的保护装置和电力运行调度人员提供有益参考，大大降低了故障发生的频率，提高了经济效益。

附图说明

图1为本发明提供的智能配电系统中的保护装置的结构框图。

图2为本发明中的电流变换器基本接线图。

图3为本发明中的A/D转换器的管脚图。

图4为本发明中的CPU外围接口电路图。

图5为本发明中的CPU与液晶显示接口示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的智能配电系统中的保护装置进行详细说明。

如图1所示，本发明提供的智能配电系统中的保护装置包括：电压变换器1、电流变换器2、电压形成电路3、电源电流信号输出跟踪器4、A/D转换器5、控制器6、液晶显示模块7、按键处理模块8、串行通信模块9、日历时钟模块10和开关量输入输出模块11；其中：电压变换器1为电压信号输入转换电路，其三个输入端与配电线路上的三相电压互感器的三个输出端相连接，输出端与电源电流信号输出跟踪器4的一个输入端相连接；电流变换器2为电流信号输入转换电路，其三个输入端与配电线路上的三相电流互感器的三个输出端相连接，输出端与电压形成电路3的输入端相连接；电压形成电路3的输出端与电源电流信号输出跟踪器4的另一个输入端相连接；电源电流信号输出跟踪器4为输入信号采集整形电路，其输出端与A/D转换器5的输入端相连接，A/D转换器5的输出端与控制器6相连接；控制器6为以微处理器为核心的微控制器电路，其分别与液晶显示模块7、按键处理模块8、串行通信模块9、日历时钟模块10和开关量输入输出模块11相连接；液晶显示模块7为液晶显示器电路，按键处理模块8为用户输入键盘，串行通信模块9为与外部系统实现连接的通信接口，日历时钟模块10为实时时钟电路，开关量输入输出模块11为开关信号输出接口。

所述的A/D转换器5的型号为AD7327。

本发明提供的智能配电系统中的保护装置的工作原理如下：

(1)在一次系统中取三相电流和三相电压作为保护装置的分析研究数据。因为互感器二次侧的电压值和电流值不能满足微机保护系统的电压等级要求，所以首先要采用电压变换器和电流变换器将互感器输出的电压和电流变换成微机保护装置能够接受的电压等级。

(2)电源电流信号输出跟踪器4起到缓冲、隔离、提高带载能力的作用。然后模拟电压信号送到A/D转换器5中进行模数转换，将转换出的数字量送入控制器6进行数据分析。

(3)控制器6的选择方面，利用uPSD3334D强大的系统功能和接口能力，实现了满足区域纵联保护基本原理的设计方案，加上友好的人机交互界面，使从机保护装置较好地完成了过流判断和故障方向判断的基本功能。

(4)在本装置中，串行通信模块9主要采用RS232和RS485标准，完成与主机的通信。按键处理模块8设计了9个简洁按键，液晶显示模块7用于显示装置的工作信息。

本发明提供的智能配电系统中的保护装置的工作过程如下：

(1)正常工作。

正常工作时，保护装置采集安装处的电流、电压、开关位置状态等信息,判断是否有故障发生。

(2)发生故障。

一旦有故障发生，突变量元件启动进入故障判断程序，从机进行故障判断，主要判断是否满足过流和故障方向为正的条件。若二者均满足,可以断定为发生了正向故障；若只判断出其中的一个条件,就无法得到准确的结果。如果判断为正向故障,结果将主动上传；如果只启动、只能判断过流或只能判断出故障方向,则不上报判断结果。

(3)开关位置变化。

从机所检测的开关量发生变化时,要主动上报,以便主机及时识别网络拓扑结构的改变并重新定义某些从机的故障正方向。

(4)与主机进行信息交互。

从机中有两个故障方向元件,分别为正方向元件和反方向元件,正常情况下按照默认的情况定义故障正方向和反方向,主机发现网络拓扑结构发生变化后,要根据当前的网络拓扑结构,对位于馈线分段开关处保护从机的故障正方向进行定义,将原有的反方向元件定义为正方向元件即可。如果主机做出故障位置判断后,要发送跳闸命令给故障区段两侧的从机,从机执行跳闸命令,跳开相应断路器。

本发明提供的智能配电系统中的保护装置，能够在微网内发生故障时，仅切除故障设备；当主网内发生故障时，各微网应与主网解列，以孤岛状态继续带负荷运行，解列后的微网内再发生故障时，保证要可靠地识别故障元件并将其切除。本发明可以克服现有技术不足，充分利用现有智能配电网技术，可快速有效地对配电系统进行保护，是一种简单有效且可靠的保护系统。

Claims (3)

1.一种智能配电系统中的保护装置，其特征在于：其包括：电压变换器(1)、电流变换器(2)、电压形成电路(3)、电源电流信号输出跟踪器(4)、A/D转换器(5)、控制器(6)、液晶显示模块(7)、按键处理模块(8)、串行通信模块(9)、日历时钟模块(10)和开关量输入输出模块(11)；其中：电压变换器(1)为电压信号输入转换电路，其三个输入端与配电线路上的三相电压互感器的三个输出端相连接，输出端与电源电流信号输出跟踪器(4)的一个输入端相连接；电流变换器(2)为电流信号输入转换电路，其三个输入端与配电线路上的三相电流互感器的三个输出端相连接，输出端与电压形成电路(3)的输入端相连接；电压形成电路(3)的输出端与电源电流信号输出跟踪器(4)的另一个输入端相连接；电源电流信号输出跟踪器(4)为输入信号采集整形电路，其输出端与A/D转换器(5)的输入端相连接，A/D转换器(5)的输出端与控制器(6)相连接；控制器(6)为以微处理器为核心的微控制器电路，其分别与液晶显示模块(7)、按键处理模块(8)、串行通信模块(9)、日历时钟模块(10)和开关量输入输出模块(11)相连接；液晶显示模块(7)为液晶显示器电路，按键处理模块(8)为用户输入键盘，串行通信模块(9)为与外部系统实现连接的通信接口，日历时钟模块(10)为实时时钟电路，开关量输入输出模块(11)为开关信号输出接口。

2.根据权利要求1所述的智能配电系统中的保护装置，其特征在于：所述的A/D转换器(5)的型号为AD7327。

3.根据权利要求1所述的智能配电系统中的保护装置，其特征在于：所述的控制器(6)的型号为uPSD3334D。