CN107064697B - 低压供电系统继电保护整定验证测试装置及其控制方法 - Google Patents

低压供电系统继电保护整定验证测试装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低压供电系统继电保护整定验证测试装置，包括功率电源Pc和匹配变压器Ts；功率电源Pc连接匹配变压器Ts的低压侧，功率电源Pc还连接电流测量装置Mb；匹配变压器Ts高压侧连接电流测量装置Ma；电流测量装置Mb经A/D转换器A/Db连接信号采集卡Cd；电流测量装置Ma经A/D转换器A/Da连接信号采集卡Cd；信号采集卡Cd连接嵌入式处理器Pr，嵌入式处理器Pr连接还连接到显示装置Dp；嵌入式处理器Pr用于接收信号采集卡Cd信号、存储数据并驱动显示装置Dp；本发明用于验证轨道交通供电系统中，中压环网电缆过电流保护与配电变压器过电流保护之间的动作配合能力，从而为相关继电保护动作值的设定提供参考依据。

Description

低压供电系统继电保护整定验证测试装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及轨道交通供电系统领域，具体涉及轨道交通中低压供电系统继电保护整定验证测试装置及其控制方法。
背景技术
随着我国城市轨道交通的飞速发展，地铁规划建设规模不断的扩大，继电保护作为保证供电系统故障处理的重要屏障，其作用越来越明显，继电保护方案选择显得尤为重要；在轨道交通降压变电所中，配电变压器继电保护配置及整定作为城市轨道交通供电系统继电保护及整定的重要组成部分；一般设置电流速段保护、过电流保护、零序电流保护和过负荷保护；过电流保护作为配电变压器继电保护的重要形式；35kV中压环网电缆定时限过电流保护与下级变电所配电变压器反时限过电流保护的相互配合存在不合理的现象，配置和整定值须作相应调整
发明内容
本发明提供一种用于验证轨道交通供电系统中，中压环网电缆过电流保护与配电变压器过电流保护之间的动作配合能力的低压供电系统继电保护整定验证测试装置及其控制方法。
本发明采用的技术方案是：一种低压供电系统继电保护整定验证测试装置，包括功率电源Pc和匹配变压器Ts；功率电源Pc连接匹配变压器Ts的低压侧，功率电源Pc还连接电流测量装置Mb；匹配变压器Ts高压侧连接电流测量装置Ma；电流测量装置Mb经A/D转换器A/Db连接信号采集卡Cd；电流测量装置Ma经A/D转换器A/Da连接信号采集卡Cd；信号采集卡Cd连接嵌入式处理器Pr，嵌入式处理器Pr连接还连接到显示装置Dp；嵌入式处理器Pr用于接收信号采集卡Cd信号、存储数据并驱动显示装置Dp。
进一步的，所述信号采集卡Cd连接USB数据接口Kt。
一种低压供电系统继电保护整定验证测试装置的控制方法，包括如下步骤：
1)获取低压供电系统配电变压器低压侧的短路电流和配电变压器低压侧电流测量装置M3的二次侧电流；
2)利用功率电源Pc获取与步骤1)中的配电变压器低压侧电流测量装置M3二次侧电流大小相同的电流，然后将测试装置低压侧接入配电变压器低压侧电流测量装置M3的二次侧；
3)将测试装置的高压侧同时接入中压环网过电流保护M1的二次侧和配电变压器过电流保护装置M2的二次侧；
4)将测试装置的信号采集卡Cd同时连接中压环网过电流保护M1的保护逻辑判别装置P1和配电变压器过电流保护装置M2的保护逻辑判别装置P2，用于采集M1和M2的动作和相应的时间信号；
5)通过比较M1和M2动作次序，验证两种保护的整定配合关系。
本发明的有益效果是：
(1)本发明能够模拟供电系统配电变压器低压侧各类短路故障时，保护测量装置二次回路的电流，无需做短路故障试验，从而减少了试验工作量，降低了试验风险；
(2)本发明能够准确验证中压环网电缆过电流保护与配电变压器过电流保护之间的动作配合能力，对两者动作次序是否合理做出准确判别；
(3)本发明为相关继电保护动作值与动作时限的设定提供了参考依据；
(4)本发明使用时只接入保护测量回路的二次侧，与供电系统主电路没有电气连接，对其不会产生任何影响。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明使用示意图。
图3为35kV中压环网电缆过电流保护与配电变压器过电流保护的动作时限示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种低压供电系统继电保护整定验证测试装置，包括功率电源Pc和匹配变压器Ts；功率电源Pc连接匹配变压器Ts的低压侧，功率电源Pc还连接电流测量装置Mb；匹配变压器Ts高压侧连接电流测量装置Ma；电流测量装置Mb经A/D转换器A/Db连接信号采集卡Cd；电流测量装置Ma经A/D转换器A/Da连接信号采集卡Cd；信号采集卡Cd连接嵌入式处理器Pr，嵌入式处理器Pr连接还连接到显示装置Dp；嵌入式处理器Pr用于接收信号采集卡Cd信号、存储数据并驱动显示装置Dp。
进一步的，所述信号采集卡Cd连接USB数据接口Kt。
本实施例中中压环网以35kV中压环网为例。
功率电流源Pc用于产生电流，该电流大小可调；在用于继电保护装置整定值验证时，电流大小等于配电变压器低压侧发生短路故障时，电流互感器二次侧流过的电流；匹配变压器Ts主要作用是将低压侧电流耦合到高压侧，用于模拟实际发生短路故障时，配电变压器两侧电流；因此，匹配变压器的变比根据配电变压器的变比和继电保护装置电流互感器的变比设定；电流测量装置Ma和Mb分别检测匹配变压器Ts高压侧和低压侧的电流；A/D转换器A/Da和A/Db分别将电流测量装置Ma和Mb测得的模拟电流信号转换为数字信号，并将两个电流的数字信号传送到信号采集卡Cd中；信号采集卡Cd用于接收将A/D转换器A/Da和A/Db输出的数字信号，并传送到嵌入式处理器Pr；嵌入式处理器Pr内部载有采集卡驱动程序、数据处理程序以及显示装置Dp驱动程序；嵌入式处理器Pr数据处理过程主要是比较配电变压器过电流保护P2和35kV中压环网过电流保护P1的动作时刻；从而判断两种保护的动作值以及延时时限是否相互匹配；嵌入式处理器Pr接收到信号采集卡Cd输出的电流信号，进行转码处理后送至控制显示装置Dp显示；显示装置Dp接收嵌入式处理器Pr输出的数据和相关显示驱动指令，将电流值显示。
一种低压供电系统继电保护整定验证测试装置的控制方法，包括如下步骤：
1)获取低压供电系统配电变压器低压侧的短路电流和配电变压器低压侧电流测量装置M3的二次侧电流；
2)利用功率电源Pc获取与步骤1)中的配电变压器低压侧电流测量装置M3二次侧电流大小相同的电流，然后将测试装置低压侧接入配电变压器低压侧电流测量装置M3的二次侧；
3)将测试装置的高压侧同时接入中压环网过电流保护M1的二次侧和配电变压器过电流保护装置M2的二次侧；
4)将测试装置的信号采集卡Cd同时连接35kV中压环网过电流保护M1的保护逻辑判别装置P1和配电变压器过电流保护装置M2的保护逻辑判别装置P2，用于采集M1和M2的动作和相应的时间信号；
5)通过比较M1和M2动作次序，验证两种保护的整定配合关系。
如图3所示，35kV中压环网电缆过电流保护与变压器过电流保护的动作时限，图中，t1为35kV环网电缆过电流保护动作时限，Iset为35kV线路过电流保护的动作值，曲线1为配电变压器过电流保护的反时限曲线，曲线2为35kV线路过电流保护的定时限曲线，二者相交于C点，处两者动作值相同，均为Ieq，且延时时间均为t1；
若变压器低压侧发生短路故障，且短路电流为Ik1，分析以下三种情况：
当Ik1＜Iset时，35kV线路过电流保护不动作，故障由配电变压器过流保护切除，动作时限Trelay＞t2；
当Iset＜Ik1＜Ieq时，短路电流均达到曲线1和曲线2的动作值，由于此时配电变压器过流保护的延时时间大于35kV线路过流保护时间，故35kV线路过流保护先动作，从而导致故障范围扩大；
当Ik1＞Ieq时，短路电流均达到曲线1和曲线2的动作值，由于此时配电变压器过流保护的延时时间小于35kV线路过流保护时间，故配电变压器过流保护先动作，故障范围不会扩大。
35kV中压环网过电流保护装置M1，保护继电器J1，保护逻辑判别装置P1共同构成供电系统中压环网进线电缆的过电流保护，其动作延时时间设定为定时限，并与下级线路相配合。
配电变压器过电流保护装置M2，保护继电器J2，保护逻辑判别装置P2共同构成配电变压器的过电流保护，其动作延时时间根据继电器反时限特性确定。
正常情况下，1端口和2端口连接，3端口和4端口连接。
当配电变压器低压侧发生短路故障时，测量装置M1和M2均会检测到过电流Ik1；参照图3，如果Iset＜Ik1＜Ieq，短路电流均达到曲线1和曲线2的动作值，由于此时配电变压器过流保护的延时时间大于35kV线路过流保护时间，故35kV线路过流保护先动作，从而导致故障范围扩大，因此需要验证35kV中压环网电缆过电流保护与配电变压器过电流保护的整定值，及时作相应调整。
使用时，将本发明装置中低压侧中端口7和端口8与配电变压器低压侧电流测量装置M3二次侧的端口9和端口10连接；将本发明装置高压侧中端口5和端口6与35kV中压环网过电流保护的电流测量装置M2中的端口1和端口2连接；同时将本发明装置高压侧端口5和端口6连接配电变压器过电流保护的电流测量装置M2的端口3和端口4连接；计算配电变压器低压侧发生短路故障时，流过配电变压器低压侧电流测量装置M3的二次侧电流，使用功率电源Pc输出与上述电流大小相同的电流值；此时，35kV中压环网过电流保护的电流测量装置M1和配电变压器过电流保护的电流测量装置M2均会检测到短路故障电流；此时35kV中压环网过电流保护装置M1的保护逻辑判别装置P1和配电变压器过电流保护装置M2的保护逻辑判别装置P2均会进行相应的动作；其动作情况通过USB数据接口Kt传输至信号采集卡Cd，再送至嵌入式处理器Pr进行比较和保存；若配电变压器过电流保护P2早于35kV中压环网过电流保护P1动作，则说明两种保护的动作值以及延时时限相互匹配，反之说明二者不匹配，需要作相应的调整。
本发明可自动记录35kV中压环网过电流保护装置M1和配电变压器过电流保护装置的电流测量装置M2的动作情况；用于验证轨道交通供电系统中，中压环网电缆过电流保护与配电变压器过电流保护之间的动作配合能力，从而为相关继电保护动作值的设定提供参考依据。

Claims (3)

1.一种低压供电系统继电保护整定验证测试装置，其特征在于：包括功率电源Pc和匹配变压器Ts；功率电源Pc连接匹配变压器Ts的低压侧，功率电源Pc还连接电流测量装置Mb；匹配变压器Ts高压侧连接电流测量装置Ma；电流测量装置Mb经A/D转换器A/Db连接信号采集卡Cd；电流测量装置Ma经A/D转换器A/Da连接信号采集卡Cd；信号采集卡Cd连接嵌入式处理器Pr，嵌入式处理器Pr还连接到显示装置Dp；嵌入式处理器Pr用于接收信号采集卡Cd信号、存储数据并驱动显示装置Dp。
2.根据权利要求1所述的一种低压供电系统继电保护整定验证测试装置，其特征在于：所述信号采集卡Cd连接USB数据接口Kt。
3.一种如权利要求1所述的低压供电系统继电保护整定验证测试装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)获取低压供电系统配电变压器低压侧的短路电流和配电变压器低压侧电流测量装置M3的二次侧电流；
2)利用功率电源Pc获取与步骤1)中的配电变压器低压侧电流测量装置M3二次侧电流大小相同的电流，然后将测试装置低压侧接入配电变压器低压侧电流测量装置M3的二次侧；
3)将测试装置的高压侧同时接入中压环网过电流保护M1的二次侧和配电变压器过电流保护装置M2的二次侧；
4)将测试装置的信号采集卡Cd同时连接中压环网过电流保护M1的保护逻辑判别装置P1和配电变压器过电流保护装置M2的保护逻辑判别装置P2，用于采集M1和M2的动作和相应的时间信号；
5)通过比较M1和M2动作次序，验证两种保护的整定配合关系。
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