CN107332205A - 一种矿用隔爆型馈电开关保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种矿用隔爆型馈电开关保护装置，包括主处理器，还包括与主处理器连接的速断保护模块、过流保护模块、过负荷保护模块、负序保护模块、断相保护模块、不平衡保护模块、漏电保护和漏电闭锁模块、选择性漏电保护模块、零序过压保护模块，过、欠压保护模块、非电量保护模块和瞬时一次复电及后加速保护模块，提供了短路保护、过负荷保护、过压保护、欠压保护、负序保护、非电量信号等多种保护，可以实现瞬时一次复电保护。保护利用NRKJ380通讯管理机配合，通过网络通讯还可实现网络集中选线，直接选出接地线路。保护利用南瑞现有成熟的地面高压接点闭锁技术，具备防止越级跳闸功能。

Description

一种矿用隔爆型馈电开关保护装置
技术领域
本发明涉及开关技术领域，尤其涉及一种矿用隔爆型馈电开关保护装置。
背景技术
现有技术中，在含有爆炸性危险混合气体(如甲烷混合物)和煤尘的矿井中，还没有一种集多种保护的开关。
发明内容
本发明提供了一种矿用隔爆型馈电开关保护装置，可以选择作为配电总开关或分支开关之用。馈电开关保护充分考虑煤矿井下实际情况，充分利用现有电力系统综合自动化方面成熟技术，采用了高性能高可靠性的MCU芯片，应用了多项硬件和软件抗干扰措施，集监测、保护、控制、计量于一体。提供了短路保护、过负荷保护、过压保护、欠压保护、负序保护、非电量信号等多种保护，可以实现瞬时一次复电保护。保护利用NRKJ380通讯管理机配合，通过网络通讯还可实现网络集中选线，直接选出接地线路。保护利用南瑞现有成熟的地面高压接点闭锁技术，具备防止越级跳闸功能。保护可实时采集开关腔内温度并可提供温度告警信号，采集电源电压，监视电源负载能力。保护可实时计算积分电度，提供线路电度计量功能。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种矿用隔爆型馈电开关保护装置，包括主处理器，还包括与主处理器连接的速断保护模块、过流保护模块、过负荷保护模块、负序保护模块、断相保护模块、不平衡保护模块、漏电保护和漏电闭锁模块、选择性漏电保护模块、零序过压保护模块，过、欠压保护模块、非电量保护模块和瞬时一次复电及后加速保护模块；
所述的速断保护模块测定电流超过定值且时间大于整定延时后，保护动作出口跳闸；当有越级连锁信号输入时，速断保护自动识别并增加150ms动作延时，变成下级保护的近后备保护(失灵保护)，以作为下级开关动作失灵时，立即跳闸，该功能需在短路保护定值中将“越级连锁投退”投入，装置自动记录越级连锁信号发生时间和恢复时间；
所述的过流保护模块测定电流超过定值且时间大于整定延时后，保护动作出口跳闸；可选配成低压闭锁方向电流保护，即当电流超过定值，电压小于低电压定值，同时方向元件满足条件后，保护才判断启动条件满足，动作出口跳闸；
所述的过负荷保护模块提供定时限和反时限两种模式；
所述的负序保护模块在系统出现不对称故障时，就会产生很大的负序分量电流，从而通过测量负序电流的大小可以判别是否发生故障；
所述的断相保护模块在断相保护投入时，如果开关在合位，发现某相负荷电流低于欠流定值，断相保护经延时动作出口；在负序电流保护投入时，经保护效验后，在保证装置可靠性情况下，可以退出断相保护；
所述的不平衡保护模块在不平衡保护投入时，如果开关在合位，发现一相电流较大或较小时保护动作，其判别依据是，当一次电流大于欠流定值时，如果最大相电流大于最小相的1.6倍，则判别三相电流不平衡，保护经延时动作出口；在负序电流保护投入跳闸时，经效验后，保证装置可靠性情况下，可退出不平衡；
所述的漏电保护和漏电闭锁模块当作为馈电总开关使用时，采用附加直流检测的总漏电保护，采用外部隔离滤波、软件积分计算方法，滤除直流检测回路的各次交流谐波，当总线路发生漏电或分支线路发生漏电故障时间较长时，漏电保护动作；
漏电闭锁用于闭锁合闸使用，在开关合闸前或分闸后，保护装置检测开关由合变分，电流恢复为0时，经延时自动切入漏电闭锁检测，检测的绝缘电阻值可以用于液晶显示，也通过通讯上传，作为集中选线辅助判据；
所述的选择性漏电保护模块在开关作为分开关使用时才投入选择性漏电保护，如果“分总开关”压板投入表示总开关时，选择性漏电保护自动退出；
所述的零序过压保护模块在当线路接地时，产生不平衡电压，利用这个不平衡电压来判断线路是否有接地，但该保护无选择性，一般可以作为告警信号。在作为总开关使用时，也可以选择延时跳闸；
所述的非电量保护模块的接点信号分为常开和常闭两种方式：当选用常开接点信号接入时，应投入相应的接点定值；选用常闭接点信号接入时，应退出相应的接点定值；当接点信号发生跳变时，装置经延时跳闸出口，显示相应的接点信号动作报文和动作时间；
所述的瞬时一次复电及后加速保护模块在自动复电时，合闸前检查漏电电阻和母线电压是否正常，经复电延时(可设置)，保护合闸；自动复电后，自动投入后加速，一旦出现故障，立即加速跳闸。
作为本发明的一个优选的技术方案，所述的主处理器采用高性能32位RISC CPU芯片PIC32MX。。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
充分利用现有电力系统综合自动化方面成熟技术，采用了高性能高可靠性的MCU芯片，应用了多项硬件和软件抗干扰措施，集监测、保护、控制、计量于一体。提供了短路保护、过负荷保护、过压保护、欠压保护、负序保护、非电量信号等多种保护，可以实现瞬时一次复电保护。保护利用NRKJ380通讯管理机配合，通过网络通讯还可实现网络集中选线，直接选出接地线路。保护利用南瑞现有成熟的地面高压接点闭锁技术，具备防止越级跳闸功能。保护可实时采集开关腔内温度并可提供温度告警信号，采集电源电压，监视电源负载能力。保护可实时计算积分电度，提供线路电度计量功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的速断保护模块逻辑图；
图3是本发明的过流保护模块逻辑图；
图4是本发明的过负荷反时限模式保护模块逻辑图；
图5是本发明的负序保护模块的逻辑图；
图6是本发明的断相保护模块的逻辑图；
图7是本发明的断相保护模块的逻辑图；
图8是本发明的选择性漏电保护模块的逻辑图；
图9是本发明的零序过压保护模块的逻辑图；
图10是本发明的瞬时一次性复电逻辑图；
图11是本发明的复电后加速逻辑图。
图中，1、主处理器，2、速断保护模块，3、过流保护模块，4、过负荷保护模块，5、负序保护模块，6、断相保护模块，7、不平衡保护模块，8、漏电保护和漏电闭锁模块，9、选择性漏电保护模块，10、零序过压保护模块，11、过、欠压保护模块，12、非电量保护模块，13、瞬时一次复电及后加速保护模块。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
如图1所示，本实施例所述的一种矿用隔爆型馈电开关保护装置，包括主处理器1，还包括与主处理器1连接的速断保护模块2、过流保护模块3、过负荷保护模块4、负序保护模块5、断相保护模块6、不平衡保护模块7、漏电保护和漏电闭锁模块8、选择性漏电保护模块9、零序过压保护模块10、过、欠压保护模块11、非电量保护模块12和瞬时一次复电及后加速保护模块13；
如图2所示，所述的速断保护模块2测定电流超过定值且时间大于整定延时后，保护动作出口跳闸。根据需要，也可以选配成低压闭锁方向电流保护，即当电流超过定值，电压小于低电压定值，同时方向元件满足条件后，保护才判断启动条件满足，动作出口跳闸。
当有越级连锁信号输入时，速断保护自动识别并增加150ms动作延时，变成下级保护的近后备保护(失灵保护)，以作为下级开关动作失灵时，立即跳闸。该功能需在短路保护定值中将“越级连锁投退”投入，装置自动记录越级连锁信号发生时间和恢复时间；
如图3所示，所述的过流保护模块3测定电流超过定值且时间大于整定延时后，保护动作出口跳闸。根据需要，也可以选配成低压闭锁方向电流保护，即当电流超过定值，电压小于低电压定值，同时方向元件满足条件后，保护才判断启动条件满足，动作出口跳闸；
当线路出现故障时，由于电流速断保护(无时限)不能保护线路全长，因此需要增加带时限过电流保护(也称限时速断保护)，用以保护线路的其余部分的故障，保护全线路。作为电流速断保护的后备保护，其保护范围不仅包括线路全长，而且深入到相邻线路的无时限保护区一部分。带时限过电流保护比下一级线路速断保护大了一个时限差，因此下一段线路首端发生短路时，保护不会误动。
如图4所示，所述的过负荷保护模块4提供定时限和反时限两种模式；其中反时限主要是为了适应煤矿现在常规定值整定模式，而定时限主要作为相邻线路的远后备保护使用。建议按躲过最大负荷整定，正常运行时不起动，在发生线路故障时起动，通过时限来保证动作的选择性。过负荷反时限采用的反时限保护采用IEC60255标准，其动作方程为：
对于过负荷保护，特别是采用反时限模式时，需要校验本线路近后备保护和相邻线路远后备保护的灵敏系数，需要考虑时限的配合问题。由于反时限整定和效验相对较复杂，常常容易造成保护上下级配合不当，引发保护越级跳闸，建议如果没有正确进行灵敏度效验，请尽量使用定时限模式。
如图5所示，所述的负序保护模块5，电力系统在正常运行时负序电流分量很小(接近于零)，而在系统出现不对称故障时，就会产生很大的负序分量电流，从而通过测量负序电流的大小可以判别是否发生故障。
而在井工煤矿中电气负荷大部分都是电机负荷，一旦出现负序电流，在电机空气隙中建立的负序旋转磁场相对于转子为两倍的同步转速，就可能使得转子上电流密度很大的某些部位(如转子端部、护环表面等)可能出现局部灼伤，甚至可能使护环受热松脱，急剧增大的负序电流也可能会使电动机过热烧毁。装置设有两段负序电流保护，主要针对电动机断相、反相、匝间短路及较严重的电压不对称。负序电流反时限段也可以作为灵敏的不平衡电流保护。在投入负序电流保护时，可以退出断相保护和不平衡保护。
对只反应于信号报警的，其整定值按照躲开电机长期允许的负序电流值和最大负荷时负序过滤器的不平衡电流(均应考虑继电器的返回系数)来确定。一般情况下可取为：I2.dz.＝0.1In。其动作时限则应保证在外部不对称短路时动作的选择性，一般采用3-10S。动作于跳闸的，其整定值应按照短时间允许的负序电流选择动作电流时，一般情况下可取为：I2.dz.＝0.6In。保护的动作时限按后备保护的原则逐级配合，一般取1-5s。；
如图6所示，所述的断相保护模块6在断相保护投入时，如果开关在合位，发现某相负荷电流低于欠流定值，断相保护经延时动作出口；在负序电流保护投入时，经保护效验后，在保证装置可靠性情况下，可以退出断相保护；
如图7所示，所述的不平衡保护模块7在不平衡保护投入时，如果开关在合位，发现一相电流较大或较小时保护动作，其判别依据是，当一次电流大于欠流定值时，如果最大相电流大于最小相的1.6倍，则判别三相电流不平衡，保护经延时动作出口；在负序电流保护投入跳闸时，经效验后，保证装置可靠性情况下，可退出不平衡；
所述的漏电保护和漏电闭锁模块8当作为馈电总开关使用时，采用附加直流检测的总漏电保护，采用外部隔离滤波、软件积分计算方法，滤除直流检测回路的各次交流谐波，当总线路发生漏电或分支线路发生漏电故障时间较长时，漏电保护动作；
漏电闭锁用于闭锁合闸使用，在开关合闸前或分闸后，保护装置检测开关由合变分，电流恢复为0时，经延时自动切入漏电闭锁检测，检测的绝缘电阻值可以用于液晶显示，也通过通讯上传，作为集中选线辅助判据；
如图8所示，所述的选择性漏电保护模块8在开关作为分开关使用时才投入选择性漏电保护，如果“分总开关”压板投入表示总开关时，选择性漏电保护自动退出；
如图9所示，所述的零序过压保护模块10在当线路接地时，产生不平衡电压，利用这个不平衡电压来判断线路是否有接地，但该保护无选择性，一般可以作为告警信号。在作为总开关使用时，也可以选择延时跳闸；
所述的非电量保护模块12的接点信号分为常开和常闭两种方式：当选用常开接点信号接入时，应投入相应的接点定值；选用常闭接点信号接入时，应退出相应的接点定值；当接点信号发生跳变时，装置经延时跳闸出口，显示相应的接点信号动作报文和动作时间；
如图10、11所示，所述的瞬时一次复电及后加速保护模块13在自动复电时，合闸前检查漏电电阻和母线电压是否正常，经复电延时(可设置)，保护合闸；自动复电后，自动投入后加速，一旦出现故障，立即加速跳闸。
其中，在本实施例中，所述的主处理器1采用高性能32位RISC CPU芯片PIC32MX。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种矿用隔爆型馈电开关保护装置，其特征在于，包括主处理器(1)，还包括与主处理器(1)连接的速断保护模块(2)、过流保护模块(3)、过负荷保护模块(4)、负序保护模块(5)、断相保护模块(6)、不平衡保护模块(7)、漏电保护和漏电闭锁模块(8)、选择性漏电保护模块(9)、零序过压保护模块(10)、过、欠压保护模块(11)、非电量保护模块(12)和瞬时一次复电及后加速保护模块(13)；
所述的速断保护模块(2)测定电流超过定值且时间大于整定延时后，保护动作出口跳闸；当有越级连锁信号输入时，速断保护自动识别并增加150ms动作延时，变成下级保护的近后备保护(失灵保护)，以作为下级开关动作失灵时，立即跳闸，该功能需在短路保护定值中将“越级连锁投退”投入，装置自动记录越级连锁信号发生时间和恢复时间；
所述的过流保护模块(3)测定电流超过定值且时间大于整定延时后，保护动作出口跳闸；可选配成低压闭锁方向电流保护，即当电流超过定值，电压小于低电压定值，同时方向元件满足条件后，保护才判断启动条件满足，动作出口跳闸；
所述的过负荷保护模块(4)提供定时限和反时限两种模式；
所述的负序保护模块(5)在系统出现不对称故障时，就会产生很大的负序分量电流，从而通过测量负序电流的大小可以判别是否发生故障；
所述的断相保护模块(6)在断相保护投入时，如果开关在合位，发现某相负荷电流低于欠流定值，断相保护经延时动作出口；在负序电流保护投入时，经保护效验后，在保证装置可靠性情况下，可以退出断相保护；
所述的不平衡保护模块(7)在不平衡保护投入时，如果开关在合位，发现一相电流较大或较小时保护动作，其判别依据是，当一次电流大于欠流定值时，如果最大相电流大于最小相的1.6倍，则判别三相电流不平衡，保护经延时动作出口；在负序电流保护投入跳闸时，经效验后，保证装置可靠性情况下，可退出不平衡；
所述的漏电保护和漏电闭锁模块(8)当作为馈电总开关使用时，采用附加直流检测的总漏电保护，采用外部隔离滤波、软件积分计算方法，滤除直流检测回路的各次交流谐波，当总线路发生漏电或分支线路发生漏电故障时间较长时，漏电保护动作；
漏电闭锁用于闭锁合闸使用，在开关合闸前或分闸后，保护装置检测开关由合变分，电流恢复为0时，经延时自动切入漏电闭锁检测，检测的绝缘电阻值可以用于液晶显示，也通过通讯上传，作为集中选线辅助判据；
所述的选择性漏电保护模块(9)在开关作为分开关使用时才投入选择性漏电保护，如果“分总开关”压板投入表示总开关时，选择性漏电保护自动退出；
所述的零序过压保护模块(10)在当线路接地时，产生不平衡电压，利用这个不平衡电压来判断线路是否有接地，但该保护无选择性，一般可以作为告警信号。在作为总开关使用时，也可以选择延时跳闸；
所述的非电量保护模块(12)的接点信号分为常开和常闭两种方式：当选用常开接点信号接入时，应投入相应的接点定值；选用常闭接点信号接入时，应退出相应的接点定值；当接点信号发生跳变时，装置经延时跳闸出口，显示相应的接点信号动作报文和动作时间；
所述的瞬时一次复电及后加速保护模块(13)在自动复电时，合闸前检查漏电电阻和母线电压是否正常，经复电延时(可设置)，保护合闸；自动复电后，自动投入后加速，一旦出现故障，立即加速跳闸。
2.根据权利要求1所述的一种矿用隔爆型馈电开关保护装置，其特征在于，所述的主处理器(1)采用高性能32位RISC CPU芯片PIC32MX。
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