CN106099871B - 用于电网的保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于保护中压或高压电网的装置，包括：连接到用于测量代表电网的数值的装置并连接到电网的脱扣电路(8)的基础部分(40)；包括用于代表电网的数值的模拟‑数字转换的装置以及在称为正常位置的第一位置机械和电连接到基础部分(40)的有源部分(50)；在称为测试位置的第二位置机械和电连接到有源部分(50)的可移除的测试部分(60)。所述测试部分(60)包括用于机械和电连接到基础部分(40)的装置，使得在测试位置，测试部分的外部端子(67)通过基础部分(40)连接到脱扣电路(8)。

Description

用于电网的保护装置
技术领域
本发明的领域是用于保护电路的装置或继电器，更具体地说，是用于保护中压和高压电网的装置，如架空线、架空的、地下的或架空-地下电缆或连接，变压起动器、马达起动器等。
背景技术
这些保护装置的特点是连续采取电气数据测量，如电流和电压值，该电流和电压值由安装在电网的导体上的电流和电压变压器提供。
电气数据以模拟方式在布置在电网上的多个变压器之间采集，通过低压电缆传递到保护装置，然后在这些保护装置内侧转变成数字格式。接着，保护装置使用计算机程序以在时间的给定点将测量的电气数据与针对于特定操作的基准电气数据相比较。
在故障或异常被保护装置探测到的情况下，后者可以命令开关或断路器打开或闭合，以保护电网。
从FR2936908已知的是一种用于保护中压或高压电网的装置。这种保护装置在图1至3中示出。它包括基础部分10，该基础部分10通过模拟联接连接到电流和/或电压变压器2、3，以便测量电网的电流/电压，并且其连接到电网的脱扣电路，允许脱扣指令传递到断路器或开关5，尤其是在电网中出现故障的情况下。该保护装置也包括有源部分20，该有源部分20进行从基础部分发出的电流/电压测量值的模拟-数字转换，并且通过数字联接21连接到保护继电器的中央处理单元，前者作用为监视测量的电流/电压，并且如果需要的话，将脱扣命令送回到有源部分。如果能够通过小型化制造，该有源部分可以集成到保护继电器的中央处理单元中。
为了能够进行保护继电器的功能测试，该装置也包括测试部分30，该测试部分30能够连接到有源部分，替代基础部分，以便模拟在电网上进行的电流/电压测量。由此，通过连接用于将电流/电压注入这个测试部分的外部装置，那么有可能测试保护继电器的操作，以便模拟电流和电压变压器。当然，必须有可能进行这些连接/断开操作，同时避免电网的开关/断路器的任何过早脱扣命令或者任何对操作者的危害，尤其是在断开电流变压器的时候。
为了进行功能测试，该装置被放置在测试位置，在该位置，有源部分20从基础部分10电断开，并由此从电压和电流变压器以及从脱扣电流断开。如在图2和3中可以看到的，随后这个部分转过来，以便在一侧上能够容纳测试部分20，且在另一侧上机械固定到基础部分10。以这种方式，有源部分20继续接收从基础部分10发出的电功率供给，并可以容纳测试部分20，以便模拟电流和电压变压器。
但是，将有源部分转过来以便将它放置在测试位置构成对操作者而言不太可能直观的程序。此外，测试位置不再允许操作者接近脱扣电流，由于有源部分20遮挡了对基础部分10的接近。但是，在功能测试过程中，非常有用的是能够继续探测脱扣命令的发生并检查脱扣电路的连续性。
发明内容
因此，本发明的目的是克服上面提到的缺点并在功能测试阶段期间促进保护装置的使用。实际上，借助于本发明，用于从正常位置向测试位置切换的步骤更容易进行并且对操作者而言是高度直观的。此外，本发明允许在保护装置的测试阶段期间对脱扣电路的快速接近得以保持。由此，操作者将能够借助于可接近外部端子连接到这个脱扣电路。
这个目的是通过一种用于保护中压或高压电网的装置来实现的，该装置包括：基础部分，该基础部分连接到用于测量代表电网的数值的装置并连接到电网的脱扣电路；可移除有源部分，该可移除有源部分包括用于代表电网的数值的模拟-数字转换并且在称为正常位置的第一位置机械和电连接到基础部分；以及可移除的测试部分，该可移除的测试部分包括相对有源部分的机械和电连接装置，使得在称为测试位置的第二位置，有源部分连接到测试部分，且测试部分的第二外部端子连接到有源部分，以便模拟电流或电压测量。
根据本发明，测试部分包括用于机械和电连接到基础部分的装置，使得在测试位置，所述测试部分连接到所述基础部分，取代有源部分，并且测试部分的第一外部端子通过基础部分连接到脱扣电路。
根据第一特征，测量装置包括允许电网的电流被测量的电流变压器。根据另一特征，测量装置包括允许电网的电压被测量的电压变压器。
有源部分的模拟-数字转换装置在正常位置通过基础部分连接到测量装置并在测试位置连接到测试部分第二外部端子。
基础部分包括在正常位置用于容纳有源部分且在测试位置用于容纳测试部分的壳体。所述测试部分包括在测试位置用于容纳有源部分的空腔。
根据一个优选实施方式，测试部分的第一和第二外部端子靠近所述空腔定位。
在本发明的变型中，保护装置包括连接到用于测量电网的电流的电流变压器的第一基础部分和连接到用于测量电网的电压的电压变压器的第二单独的基础部分。所述保护装置包括与第一基础部分相互作用的第一有源部分和第一测试部分以及与第二基础部分相互作用的第二有源部分和第二测试部分。
附图说明
其他特征将在下面结合附图给出的详细描述中呈现，图中：
图1、2和3以简化方式并利用相关电路图示出已知的保护装置，图1示出处于正常位置的装置，图2处于翻转位置且图3处于测试位置；
图4a示出处于正常位置的根据本发明的示例性保护装置，而图4b给出相关的电路图；
图5a示出有源部分被去除的图4a的装置，而图5b给出相关的电路图；
图6a示出在基础部分、有源部分和测试部分断开情况下的根据本发明的装置，而图6b给出相关的电路图；
图7a示出在测试位置的根据本发明的装置，而图7b给出相关的电路图；
图8a和8b示出根据本发明的装置的变型。
具体实施方式
参照图4a和4b，用于保护中压或高压三相电网1的装置包括基础部分40，该基础部分40例如安装到DIN轨上。基础部分40通过接口端子块41连接到用于测量代表电网1的数值，如电流和电压值，的装置。在图4的示例中，这些测量装置包括电流变压器2、3，其允许在电网1的导体内流动的电流被测量。测量装置通过模拟联接而连接到接口端子块41。当然，测量装置也可以包括电压变压器，以便测量电网1的电压。
基础部分也通过接口端子块41连接到电网的脱扣电路8。以已知的方式，这种脱扣电路8允许在电网中探测到故障的情况下断路器5被控制。在脱扣电路8，脱扣断路器5的命令由脱扣触头7以符号方式表示，该脱扣触头当闭合时允许电力提供到断路器5的脱扣线圈，以打开断路器的电路。
保护装置接着包括有源部分50，该有源部分50尤其是包括模拟-数字转换装置。在如图4a中所示的称为正常位置的第一位置，有源部分50机械和电连接到基础部分40。具体地说，有源部分50插入到基础部分40的壳体44内，使得基础部分40的引脚42、45连接到有源部分50的互补引脚52、55。有源部分50因此可以通过基础部分40接收源自于电流变压器2、3的模拟信号。引脚42、52允许测量装置连接到有源部分，且引脚45、55用于通过有源部分50闭合脱扣电路8。
这个正常位置对应于保护装置的通常操作。在这个位置，基于模拟测量信号由有源部分50产生的数字信号由此可以传递到保护装置的处理单元(图中未示出)，该处理单元分析它们，以便做出在故障情况下所需的潜在决定，例如，闭合脱扣触头7以打开断路器5。
图5a和5b示出当有源部分50从基础部分40上断开时，即当有源部分50不再插入到壳体44内时的有源部分50。在电流变压器2、3用于测量电网中的电流的情况下，重要的是确保电流变压器的电路不中断，同时有源部分50能够断开，这将产生显著的安全问题。为此原因，引脚42是弹簧加载的并且自动闭合回去，以避免在有源部分50去除过程中电流变压器的电路的任何过早打开。
应该指出的是在有源部分50的位置(level)处，脱扣电路的引脚55比测量装置的引脚52短，使得随着有源部分50被去除，脱扣电路8在测量装置断开之前首先打开。否则，保护装置的处理单元会探测到测量值中的故障，这将导致故障的过早发生，导致脱扣触头7闭合并由此打开断路器5。
在图6a和7a中，保护装置包括基础部分40、有源部分50和可去除的测试部分60。测试部分60意在能够进行保护装置的功能测试。它包括分别称为第一外部端子67和第二外部端子66的外部端子66、67，所述外部端子对操作者而言可用，具有用于容易操纵它的手柄68以及包封用于容纳有源部分50的连接器62的空腔64。借助于手柄68，使用对操作者而言变得非常直观，操作者一旦握住该测试手柄，立即明白如何将保护装置设置在测试位置。
当保护装置处于称为测试位置的第二位置，目的是断开用于测量代表电网1的数值的装置并将它们用外部模拟装置(图中未示出)替代，所述外部模拟装置连接到测试部分60的第二外部端子66，以能够进行模拟电流或电压测量的保护装置的功能测试。
在测试位置，图7a示出测试部分60通过插入到壳体44内而机械固定到基础部分40。导引装置，如沟槽可以促进这种插入。测试部分60也机械和电连接到有源部分50。具体地说，有源部分50插入到测试部分60的空腔64内，使得有源部分50的引脚52电连接到连接器62。导引装置，如沟槽也可以促进这种插入。
如在图6b和7b中所指出的，基础部分40的引脚42在测试位置未连接。仅对应于脱扣电路8的基础部分40的引脚45电连接到测试部分60，使得脱扣电路8连接到测试部分60的第一外部端子67。为了促进容易接近，一个简单的实施方式是将第一外部端子67、以及第二外部端子66定位成靠近空腔64，由此使得在有源部分50容纳在空腔64内时它们在测试对操作者而言可接近。由此，通过使用这些第一外部端子67，在功能测试期间，操作者有利地总是能够操作脱扣电路8。
如上所述，用于测量电网1的电流和电压值的装置可以包括电流变压器和/或电压变压器。在图4至7的示例中，仅电流变压器被示出以便简化附图。尽管如此，有可能构想到以等价的方式，相同一个基础部分40能够通过单个接口端子块41连接到电流变压器和电压变压器。
根据图8a和8b中示意性示出的另一替代性实施方式，保护装置包括第一基础部分40’，该第一接触部分40’通过接口端子块41’连接到电流变压器2，以便测量电网中的电流，并包括第二单独的基础部分40”，该第二基础部分40”通过接口端子块41”连接到电压变压器4，以便测量电网中的电压。这种分成两个单独基础部分40’、40”允许使用的更大模块化和更大灵活性，由于它使得有可以使一些保护装置仅测量电流，其他的仅测量电压，且其他的测量二者。
因此，根据图8a和8b的保护装置包括与第一基础部分40’相互作用的第一有源部分50’以及与第二基础部分40”相互作用的第二单独的有源部分50”。以类似的方式，这种保护装置包括与第一基础部分40’相互作用的第一测试部分以及与第二基础部分40”相互作用的第二测试部分，图中未示出。这种保护装置的脱扣电路通过将对应于第一基础部分40’的第一电路8’与对应于第二基础部分40”的第二电路8”串联连接而形成。
图8a示出在正常位置的保护装置，且基础部分和有源部分相互连接，而图8b示出基础部分和有源部分断开。

Claims (9)

1.一种用于保护中压或高压电网的保护装置，包括：
基础部分(40)，该基础部分连接到用于测量代表电网的数值的测量装置(2、3)并连接到电网的脱扣电路(8)上；
可移除的有源部分(50)，该有源部分包括用于代表电网的数值的模拟-数字转换装置并且在称为正常位置的第一位置机械地和电性地连接到基础部分(40)；
可移除的测试部分(60)，该测试部分包括有源部分(50)的机械和电连接装置，使得在称为测试位置的第二位置，该有源部分(50)连接到测试部分(60)，且测试部分(60)的第二外部端子(66)连接到有源部分(50)以便模拟电流或电压测量，
其特征在于，所述测试部分(60)包括用于机械和电连接到基础部分(40)的装置，使得在测试位置，所述测试部分(60)替代有源部分(50)连接到基础部分(40)，并且测试部分(60)的第一外部端子(67)通过基础部分(40)连接到脱扣电路(8)。
2.如权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述测量装置包括电流变压器(2、3)，允许电网的电流被测量。
3.如权利要求1或2所述的保护装置，其特征在于，测量装置包括电压变压器(4)，允许电网的电压被测量。
4.如权利要求1所述的保护装置，其特征在于，在正常位置，有源部分(50)的模拟-数字转换装置通过基础部分(40)连接到测量装置，并且在测试位置，连接到测试部分(60)的第二外部端子(66)。
5.如权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述基础部分(40)包括用于在正常位置容纳有源部分(50)以及在测试位置用于容纳测试部分(60)的壳体(44)。
6.如权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述测试部分(60)包括在测试位置用于容纳有源部分(50)的空腔(64)。
7.如权利要求6所述的保护装置，其特征在于，所述测试部分(60)的第一和第二外部端子(67、66)靠近空腔(64)定位。
8.如权利要求1所述的保护装置，其特征在于，基础部分包括连接到用于测量电网的电流的电流变压器的第一基础部分(40’)以及连接到用于测量电网的电压的电压变压器的第二单独的基础部分(40”)。
9.如权利要求8所述的保护装置，其特征在于，有源部分包括与所述第一基础部分(40’)相互作用的第一测试部分和第一有源部分(50’)，以及与第二基础部分(40”)相互作用的第二测试部分和第二有源部分(50”)。
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