CN109638958B - 一种断路器智能终端快速出口电路及智能终端 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种断路器智能终端快速出口电路及智能终端，断路器智能终端快速出口电路，包括电源与一条出口支路,出口支路上依次串设有继电器线圈和分压电阻，分压电阻的两端并联设置第一电容。在出口回路带电瞬间，第一电容的阻抗很小，分压电阻被短接，电源电压几乎全加到继电器线圈两端，使继电器快速动作。当电源电压稳定后，由于电源为直流，第一电容阻抗很大，相当于开路。分压电阻与继电器线圈分压，由于分压电阻与继电器线圈内阻近似相等，使继电器线圈电压在稳态动作范围内，不影响继电器的寿命。解决了现有智能变电站的继电保护装置动作时间过长的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统智能变电站技术领域，具体涉及一种断路器智能终端快速出口电路及智能终端。
背景技术
在常规变电站中，保护装置动作后直接驱动断路器等设备。而在智能变电站中，如图1所示增加了断路器智能终端，断路器智能终端通过网络传输命令、网络接收GOOSE报文和报文解析校验等环节，理论上会使保护跳闸时间增加。因此智能终端从接收到GOOSE命令道驱动出口成功动作的时间，即智能终端的出口时间，是智能终端的关键指标。该指标决定这继电保护装置能否快速动作以切除故障防止故障扩大，因此出口时间这个指标要求应尽可能短。
断路器智能终端通过启动电源回路和出口动作回路控制继电保护设备，如图2所示，启动电源回路与出口动作回路串联设置，出口动作回路即为一个继电器线圈CK0，该出口动作回路通过启动电源回路接收到的信号控制继电器线圈CK0是否带电，进而控制继电保护装置。
但是，相关技术规范规定，智能终端接收到1帧跳闸GOOSE报文就应该响应出口且动作时间应不大于7ms，但仅出口继电器本身的固有动作时间就在3ms左右，因此现有技术中断路器智能终端的出口动作回路的工作效果达不到技术规范规定，继电保护装置动作时间过长，加上网络延迟和装置处理等环节很难满足指标，影响变电站安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种断路器智能终端快速出口电路及智能终端，用于解决现有智能变电站的继电保护装置动作时间过长的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
本发明提供了一种断路器智能终端快速出口电路，包括电源与一条出口支路，出口支路上依次串设有继电器线圈和分压电阻，所述分压电阻的两端并联设置第一电容。
有益效果：
在出口回路带电瞬间，第一电容的阻抗很小，分压电阻被短接，电源电压几乎全加到继电器线圈两端，使继电器快速动作。当电源电压稳定后，由于电源为直流，第一电容阻抗很大，相当于开路。分压电阻与继电器线圈分压，由于分压电阻与继电器线圈内阻近似相等，使继电器线圈电压在稳态动作范围内，不影响继电器的寿命。解决了现有智能变电站的继电保护装置动作时间过长的问题。
进一步的，所述继电器线圈的两端并联设置一个续流二极管；用于消耗继电器线圈的能量以保护继电器。
进一步的，所述出口支路的出口端的前端串设有磁珠；用于吸收和消耗高频干扰信号能量。
进一步的，所述出口支路的出口端的前端设置有一个接地电容；用于吸收和消耗高频干扰信号能量。
本发明还提供了一种断路器智能终端，包括控制器和用于连接继电保护设备的网络接口，控制器连接有启动电源回路和出口动作回路，启动电源回路包括第一光耦元件，出口动作回路包括第二光耦元件，第一光耦元件的原边和第二光耦元件的原边用于连接控制器的控制信号，第一光耦元件的副边、第二光耦元件的副边和断路器智能终端快速出口电路之间串联连接。
有益效果：
通过智能终端中的断路器智能终端快速出口电路，降低智能终端从接收到GOOSE命令道驱动出口成功动作的时间，使继电保护装置快速动作以切除故障防止故障扩大。解决了现有智能变电站的继电保护装置动作时间过长的问题。
进一步的，所述断路器智能终端快速出口电路包括电源与一条出口支路，出口支路上依次串设有继电器线圈和分压电阻，所述分压电阻的两端并联设置第一电容；在出口回路带电瞬间，第一电容的阻抗很小，分压电阻被短接，电源电压几乎全加到继电器线圈两端，使继电器快速动作。当电源电压稳定后，由于电源为直流，第一电容阻抗很大，相当于开路。分压电阻与继电器线圈分压，由于分压电阻与继电器线圈内阻近似相等，使继电器线圈电压在稳态动作范围内，不影响继电器的寿命。解决了现有智能变电站的继电保护装置动作时间过长的问题。
进一步的，所述继电器线圈的两端并联设置一个续流二极管；用于消耗继电器线圈的能量以保护继电器。
进一步的，所述出口支路的出口端的前端串设有磁珠；用于吸收和消耗高频干扰信号能量。
进一步的，所述出口支路的出口端的前端设置有一个接地电容；用于吸收和消耗高频干扰信号能量。
进一步的，所述控制器包括CPU和FPGA，CPU控制连接出口动作回路的第二光耦元件的原边，FPGA控制连接启动电源回路的第一光耦元件的原边；分别控制以保证智能终端的工作稳定性。
附图说明
图1是现有技术中的断路器智能终端示意图；
图2是现有技术中的断路器智能终端控制回路示意图；
图3是本发明实施例的断路器智能终端快速出口电路示意图；
图4是本发明实施例的断路器智能终端控制回路示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明。
本发明的断路器智能终端快速出口电路实施例：
如图3所示，电源电压采用DC 24V电源，在DC 24V电源与出口端DOUT之间，从右到左依次串设有继电器线圈CK、分压电阻R和磁珠Fb。在继电器线圈CK的两端并联有一个续流二极管D，续流二极管D的阳极连接DC 24V电源，阴极连接在继电器线圈CK和分压电阻R之间。分压电阻R的两端并联设置有第一电容C1。在出口端DOUT的前端，还接有一个接地电容C2。
在断路器智能终端快速出口电路带电瞬间，第一电容C1的阻抗很小，分压电阻R被短接，DC 24V电源电压几乎全加到继电器线圈CK的两端，使继电器快速动作。当电源电压稳定后，由于电源为直流，第一电容C1阻抗很大，相当于开路。分压电阻R与继电器线圈CK分压，由于分压电阻R与继电器线圈CK内阻近似相等(所谓近似相等即在设置分压电阻R的电阻值时，尽量与继电器线圈CK的内阻相差在一定的范围内)。本实施例中，在电源电压DC24V的情况下，选择动作电压为DC 12V的继电器，继电器线圈CK两端的电压为DC 12V，继电器线圈CK的电压在稳态动作范围内。作为其他实施方式，若选择更大或者更小动作电压的继电器，分压电阻R的取值也应相应变化。
为了抑制高频噪声和尖峰干扰，在出口回路前端串联磁珠Fb和设置接地电容C2；磁珠Fb可吸收和消耗高频干扰信号能量，高频干扰信号也会通过接地电容C2泄放。继电器线圈CK两端并联设置的续流二极管D，该续流二极管D的作用是消耗继电器线圈CK的能量；当继电器电源断开时，继电器线圈中储存的能量通过续流二极管D和分压电阻R形成的回路以续流的方式消耗。
继电器出口采用上述断路器智能终端快速出口电路后，测试断路器智能终端出口时间如下表所示：
智能变电站相关标准要求的断路器智能终端的动作时间不大于7ms。通过上表可以看出，本发明提供的断路器智能终端快速出口电路较大幅度的缩短了断路器智能终端出口动作时间，动作时间不大于4ms，有效的提高了保护系统的速动性和电力系统的稳定性；而且通过磁珠Fb和接地电容C2抑制高频噪声和尖峰干扰，并且通过续流二极管D消耗继电器线圈CK的能量，保障了继电器寿命。
如果仅仅出于减小断路器智能终端的动作时间的考虑，断路器智能终端快速出口电路可以仅通过设置第一电容C1和分压电阻R以减小断路器智能终端的动作时间。
本发明的断路器智能终端实施例：
结合图1，断路器智能终端包括控制器和用于连接继电保护设备的网络接口，控制器连接有出口动作回路和启动电源回路，控制器包括CPU和FPGA，CPU控制连接出口动作回路的第二光耦元件的原边，FPGA控制连接启动电源回路的第一光耦元件的原边。如图4所示，启动电源回路包括第一光耦元件，出口动作回路包括第二光耦元件，第一光耦元件的原边和第二光耦元件的原边用于连接控制器的控制信号，第一光耦元件的副边、第二光耦元件的副边和断路器智能终端快速出口电路之间串联连接，该断路器智能终端快速出口电路即为图3中断路器智能终端快速出口电路。
断路器智能终端快速出口电路的具体结构和工作方式已在断路器智能终端快速出口电路实施例中给出，在此不再赘述。
该断路器智能终端通过断路器智能终端快速出口电路，降低智能终端从接收到GOOSE命令道驱动出口成功动作的时间，使继电保护装置快速动作以切除故障防止故障扩大。解决了现有智能变电站的继电保护装置动作时间过长的问题。
Claims (6)
1.一种断路器智能终端，包括控制器和用于连接继电保护设备的网络接口，控制器连接有启动电源回路和出口动作回路，启动电源回路包括第一光耦元件，出口动作回路包括第二光耦元件，第一光耦元件的原边和第二光耦元件的原边用于连接控制器的控制信号，其特征在于，第一光耦元件的副边、第二光耦元件的副边和断路器智能终端快速出口电路之间串联连接。
2.根据权利要求1所述的断路器智能终端，其特征在于，所述断路器智能终端快速出口电路包括电源与一条出口支路，出口支路上依次串设有继电器线圈和分压电阻，所述分压电阻的两端并联设置第一电容。
3.根据权利要求2所述的断路器智能终端，其特征在于，所述继电器线圈的两端并联设置一个续流二极管。
4.根据权利要求2或3所述的断路器智能终端，其特征在于，所述出口支路的出口端的前端串设有磁珠。
5.根据权利要求4所述的断路器智能终端，其特征在于，所述出口支路的出口端的前端设置有一个接地电容。
6.根据权利要求4所述的断路器智能终端，其特征在于，所述控制器包括CPU和FPGA，CPU控制连接出口动作回路的第二光耦元件的原边，FPGA控制连接启动电源回路的第一光耦元件的原边。
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