CN109360777A - 一种跌落式熔断器在线监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种跌落式熔断器在线监测方法，该方法主要实现过程为：将跌落式熔断器状态监测传感器固定于熔管内，该跌落式熔断器状态监测传感器内置角度传感器，当熔管跌落时，熔管水平角度变化，当水平角度小于或等于‑30度时，判定为熔断器跌落；当熔断重新闭合时，其水平角度大于或等于45度时，判定为熔断器闭合。

Description

一种跌落式熔断器在线监测方法

技术领域

本发明涉及跌落式熔断器在线监测方法。

背景技术

跌落式熔断器安装在10kV配电线路分支线上，可缩小停电范围，因其有一个高压跌落式熔断器明显的断开点，具备了隔离开关的功能，给检修段线路和设备创造了一个安全作业环境，增加了检修人员的安全感。安装在配电变压器上，可以作为配电变压器的主保护，所以，在10kV配电线路和配电变压器中得到了普及。

跌落式熔断器是户外高压保护电器，由于其较为经济、操作方便，被广泛使用在配电高压变压器高压侧和10kV配电线路分支线上，作为配电线路和电力变压器过载和短路的保护装置。但由于该设备没有有效的监控手段，一旦发生熔断跌落事故，电力抢修工作人员无法及时赶到现场处理事故，而制约了配网自动化的整体发展。如何实现对数以千计的10-35kV跌落式熔断器在线监测装置的远程监测，并把监测到的设备状态与配电所运维人员的日常工作内容进行有效的结合是目前面临的最大挑战。

在现实的农网10kV线路系统中和配电变压器上的熔断器不能正确动作，其原因是，跌落式熔断器的产品质量低劣，不能灵活的拉、合操作。该原因降低了跌落式熔断器的功能。现实中经常出现缺熔管、缺熔体或用铜丝、铝丝甚至于铁丝勾挂代替熔体的情况。使得线路的跳闸率和配电变压器的故障率居高不下。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种跌落式熔断器在线监测方法，提高故障判断的准确度。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种跌落式熔断器在线监测方法，该方法主要实现过程为：将跌落式熔断器状态监测传感器固定于熔管内，该跌落式熔断器状态监测传感器内置角度传感器，当熔管跌落时，熔管水平角度变化，当水平角度小于或等于-30°时，判定为熔断器跌落；当熔断重新闭合时，其水平角大于或等于45°时，判定为熔断器闭合。

当熔断器跌落时，按照如下过程进行故障监测：

当测量的负荷电流瞬时增量ΔI大于电流突变量定值时，执行短路故障处理；

当测量的负荷电流瞬时增量ΔI大于电流突变量定值和测量的对地电场瞬时增量ΔE大于电场突变量定值时，执行接地短路故障处理；

当监测电流值I大于过电流整定值且持续时间T超过过流延时定值时，执行过电流故障处理。

本发明采用跌落式熔断器来保护10kV电力变压器和电力线路。其由固定支持部分、活动熔管及熔丝组成，其内置角度传感器，用于判断熔断器运行状态。当被保护线路发生故障，故障电流使熔丝熔断时，形成电弧，消弧管在电弧高温作用下分解出大量气体，使管内压力急剧增大，气体向外高速喷出，对电弧形成强有力的纵向吹弧，使电弧迅速拉长而熄灭。与此同时，由于熔丝熔断，熔丝的拉力消失，使锁紧机构释放，熔丝管在上静触头的弹力及其作用下，绕下轴翻转跌落，形成明显的断开距离，使电路断开，从而切除故障线路或则故障设备。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：

1)可通过角度传感器来监测熔断器的位置状态，准确判断熔断器的运行状态，当熔断器跌落时，从而迅速判断线路故障位置；

2)可将实时监测到的电压电流数据以及熔断器运行状态通过GPRS通讯远传至配电网监控主站，从而达到实时监控的目的。

附图说明

图1为本发明方法原理图；

图2为本发明短路故障逻辑图；

图3为本发明对地短路故障逻辑图；

图4为本发明过流故障逻辑图；

图5为本发明数据终端结构框图。

具体实施方式

基于LoRa通信技术的跌落式熔断器在线监测装置由熔断器状态监测传感器和数据终端组成；其系统主站由路由器、短信modern、服务器、客户端和主站软件等多种软硬件组成，并且可以支持与其他运行管理系统互联。

基于LoRa通信技术的跌落式熔断器在线监测装置可安装在配电线路上，其中传感器固定在熔断器熔管上，数据终端安装在杆塔上，用于在线监测熔断器运行及故障情况，是一套具有远程传输能力的分布监控、集中管理、即时通知型的智能化管理系统。熔断器在线监测系统实现以下主要功能：第一，遥信：大电流故障的准确判断和熔断器工作状态判断；第二，遥测：负荷电流的实时监测、定时上传以及故障电流的采集和立即上传；第三，遥调：远程联网设定和修改故障整定值，远程联网设定和修改故障复位时间，远程联网设定和修改报警监测的延时时间，远程联网设定和修改电流变比系数和远程联网设定和修改负荷电流定时远传周期。需要指出的是熔断器在监测系统实现的遥调功能除第一项外其余均为可选功能。

本发明故障监测原理为：跌落式熔断器状态监测传感器固定于熔管上，其内置角度传感器，当熔管跌落时，其熔管水平角度变化，当水平角度小于或等于-30度时，判定为熔断器跌落。当熔断重新闭合时，其水平角大于或等于45度时，判定为熔断器闭合。

熔丝管两端的动触头依靠熔丝(熔体)系紧，将上动触头推入“鸭嘴”凸出部分后，磷铜片等制成的上静触头顶着上动触头，故而熔丝管牢固地卡在“鸭嘴”里。当短路电流通过熔丝熔断时，产生电弧，熔丝管内衬的钢纸管在电弧作用下产生大量的气体因熔丝管上端被封死，气体向下端喷出，吹灭电弧。由于熔丝熔断，熔丝管的上下动触头失去熔丝的系紧力，在熔丝管自身重力和上、下静触头弹簧片的作用下，熔丝管迅速跌落，使电路断开，切除故障段线路或者故障设备。

如图2所示为短路故障逻辑分析图，其中ΔI表示测量的负荷电流瞬时增量，其值为CPU前后相邻两次采样计算值测差值，电流突变量的定值可以在线设定；在逻辑处理上，短路故障压板和ΔI大于电流突变量定值关系为逻辑与的关系。当ΔI大于电流突变量定值时，并且在短路故障压板投入的情况下，才会进行短路故障处理，即两者逻辑条件都满足的情况下，才会进行短路故障处理；若短路故障压板不投入，则不管ΔI是否满足条件，都不会进行短路故障处理。

如图3所示为接地短路故障逻辑分析图，其中ΔI表示测量的负荷电流瞬时增量，其值为CPU前后相邻两次采样计算值测差值，对地电容电流突变量的定值可以在线设定；ΔE表示对地电场测量瞬时增量，对地电场突变量的定值可以在线设定；在逻辑处理上，ΔI大于对地电容电流突变量定值和ΔE大于对地电场突变量定值为逻辑或的关系，ΔI大于电流突变量定值、ΔE大于电场突变量定值和对地短路压板为逻辑与的关系。只要ΔI和ΔE其中一个满足逻辑条件，即大于或等于相应的在线设定的定值，并且在对地短路故障压板投入的情况下，才会进行对地短路故障处理；若对地短路压板不投入，则无论ΔI和ΔE是否满足条件，都不会对接地短路故障进行处理。

如图4所示为过电流故障逻辑分析图，其中I表示测量的负荷电流值，T为过电流持续时间值，过电流整定值和过电流延时速断值可以在线修改，在逻辑处理上，监测电流值I大于或等于过电流整定值和持续时间T超过过流延时速断定值为逻辑与的关系，只有当监测电流I和持续时间T都满足逻辑条件，即大于或等于相应的在线设定的定值，并且在过电流压板投入的情况下，即三者为逻辑与的关系，逻辑条件都满足就执行过电流故障处理；若过电流压板不投入，则不管I和T是否满足条件，都不执行过电流故障处理。

如图5，本发明实现以下功能：

(1)模拟量采集

主要测量对象为集电线路负荷电流的监测电气量的检测，12位A/D转换，精度高，采样速度块，支持至少32路模拟通道采样。

(2)逻辑判断

主要监测对象为集电线路大电流故障，通过模拟通道采集，利用快速傅里叶变换和比较判断方法对负荷电流实时监测。

(3)电源控制

主电源通过太阳能供电，后备电源采用高性能锂电池供电，主供电源和后备电源相互独立，当主供电源不能维持装置全功能工作时，软件控制后备电源自动投入；当主供电源恢复时，自动切回主供电源。

(4)无线通讯

主要功能为远距离无线(对传感器，最多接入6组)，LoRa通信(对系统主站)。

(5)故障录波

录波范围不少于故障前2个周波至故障后3个周波，每周波不少于64个采样点，录波数据循环缓存。录波启动判别条件可包括电流突变、相电场强度突变等，可实现同组触发、阈值可设。

(6)故障处理

包括LED指示灯控制，当监测线路电流出现故障时候就地支持装置动作，包括指示灯闪烁，从而实现上位机器系统对装置的遥控功能,当故障消失时候能够遥控复归或手动复归故障指示器。

(7)对时校正

软件配置一个GPRS对时开入，连接到远方汇集单元无线网络可实现自动毫秒对时，对时精度小于1ms。

本发明优点如下：

(1)故障判决。能快速识别熔断器运行状态(正常和跌落)及其判断线路故障，其准确度高，适用性好。

(2)数据采集。传感器可准确采集熔断器的工作状态、故障信息，保证了数据来源的真实性、准确性。

(3)供电技术。传感器具有内置锂电池作为后备电源，晴天时可通过太阳能电池板为其充电，保证其在低负荷的阴雨天气中也可正常工作；数据终端可依靠太阳能电池板及蓄电池来为其供电。

(4)通信技术。传感器与数据终端之间采用无线射频进行通信，免除了线路绝缘、安全距离等问题。数据终端与系统主站之间则可利用LoRa进行通信。上述通信配置增强了系统的可靠性、灵活性、适用性，并节省了大量网络通信基础的建设费用。

(5)抗涌流技术。在线路送电时，传感器设有闭锁机制，会根据电压和电流变化情况实现闭锁，防止因为涌流导致误报。在线路供电恢复稳定后，终端会自动解除闭锁，恢复正常检测状态。

Claims (2)

1.一种跌落式熔断器在线监测方法，其特征在于，该方法主要实现过程为：将跌落式熔断器状态监测传感器固定于熔管内，该跌落式熔断器状态监测传感器内置角度传感器，当熔管跌落时，熔管水平角度变化，当水平角度小于或等于-30°时，判定为熔断器跌落；当熔断重新闭合时，其水平角大于或等于45°时，判定为熔断器闭合。

2.根据权利要求1所述的跌落式熔断器在线监测方法，其特征在于，当熔断器跌落时，按照如下过程进行故障监测：

当测量的负荷电流瞬时增量△I大于电流突变量定值，且在短路故障压板投入时，执行短路故障处理；

当测量的负荷电流瞬时增量△I大于电流突变量定值和测量的对地电场瞬时增量ΔE大于电场突变量定值，且对地短路故障压板投入时，

执行接地短路故障处理；

当监测电流值I大于过电流整定值且持续时间T超过过流延时定值，且在过电流压板投入时，执行过电流故障处理。