CN109842211A - 一种残压记录模块及重合器式馈线终端的残压检测方法 - Google Patents

Abstract

一种残压记录模块及重合器式馈线终端的残压检测方法，涉及电力检测设备领域，特别涉及的是一种停电检测残压并闭锁的重合器式馈线终端和方法。残压记录模块结构中包括整流模块、限流电阻、蓄能电容、续流二极管、钳位二极管、双稳态继电器、电压单脉冲保持模块。配电线路存在残压时，残压事件记录模块记录残压事件并保持。馈线终端正常运行后，首先检测残压事件记录模块状态信息进行残压故障判断，执行相应动作，隔离故障区域。残压记录模块全部采用无源器件，动作时间短，能够记录残压事件，馈线终端可以根据残压记录模块的信息准确判断出故障位置，隔离故障线路，保证正常线路的供电。

Description

一种残压记录模块及重合器式馈线终端的残压检测方法

技术领域

本发明涉及电力检测设备领域，特别涉及的是一种停电检测残压并闭锁的重合器式馈线终端和方法。

背景技术

随着经济的发展，对电网的可靠性和安全性要求越来越高，如何提高供电可靠性成为馈线终端的关键。就地型馈线自动化是保障供电安全的重要举措。

就地型馈线自动化包括重合器式馈线自动化和智能分布式馈线自动化。重合器式馈线自动化适用于主站与终端间不具备可靠通信条件的区域或不具备通信条件的区域。可应用于架空线路、架空电缆混合线路以及电缆线路，实际应用广泛。

在故障发生时，重合器式馈线自动化的原理是通过线路开关间的逻辑配合，利用重合器实现线路故障的定位、隔离以及非故障区域恢复供电。

重合器式馈线自动化主要包括自适应综合型、电压时间型和电压电流时间型。重合器式馈线自动化馈线终端采用双侧PT供电，保护逻辑的基本原理是“无压分闸、来电延时合闸”，自适应综合型、电压时间型和电压电流时间型又因为判断条件不同而有所差异。

故障发生点前的分段开关来电延时合闸后合到故障线路，线路无压分闸并正向闭锁；故障发生点后的分段开关在前级分段开关来电合闸后感受到残压并反向闭锁，这样就准确地隔离了故障线路。馈线终端具有检测残压的功能，但只能在馈线终端有电正常运行时检测，

如果故障发生点后的分段开关，由于后备电源失效或设备首次上电，因为残压持续时间短、电压低，不能使分段开关正常运行并反向闭锁；当联络开关合闸恢复非故障区供电时，分段开关来电延时合闸会合到故障线路上，非故障线路的变电站出口断路器跳闸，线路失电，这样就扩大了停电范围，降低供电可靠性。

中国专利申请CN 108718109 A公开了一种馈线终端及残压模块检测电路，其中残压检测电路是将高电压通过变压器转化为低电压，转化后的低电压经过整流作为残压处理器电源，电路里的分压电路、三极管用来采集电压给残压处理器，残压处理器启动后通过分析电压来进行残压故障判断。但残压的维持时间最低只有几十毫秒，当残压维持时间短、残压电压低时，上述残压检测电路有可能达不到运行条件，造成漏检。

发明内容

本发明的目的是提供一种在馈线终端电源失效或首次运行情况下检测残压并闭锁的方法，克服现有技术的缺陷。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种残压记录模块，结构中包括整流模块、限流电阻、蓄能电容、续流二极管、钳位二极管、双稳态继电器、电压单脉冲保持模块，电压单脉冲保持模块由双稳态继电器和分压电阻组成；电压单脉冲保持模块中的双稳态继电器连接整流模块；整流模块正极输出接限流电阻；限流电阻另一端接蓄能电容、续流二极管、钳位二极管以及双稳态继电器合闸线圈的正端；双稳态继电器合闸线圈的负端接蓄能电容、续流二极管、钳位二极管以及整流模块的负极；两个双稳态继电器的分闸线圈接复归信号，复归信号来自外部，对双稳态继电器进行复归；整流模块、限流电阻、蓄能电容将残压由交流转化为直流，用于驱动双稳态继电器；钳位二极管、双稳态继电器组成残压事件记录电路，用来记录残压事件。

这里的复归是指清除残压记录事件，并不是将设备复位。

双稳态继电器常闭节点为残压记录模块的输出。

进一步地，结构中还包括连接整流模块的浪涌保护模块。

本发明中的残压记录模块应用于低压交流供电线路。

重合器式馈线终端的残压检测方法，基于残压记录模块实现。

馈线终端的进线侧和出线侧分别配置一个残压记录模块，残压记录模块的输出连接馈线终端的开入量，馈线终端的开出量作为复归信号连接残压记录模块。

馈线终端上电工作后，残压检测方法包括以下步骤：

A、检测残压记录模块的输出，如果输出为高电平，结束残压检测；

B、判断此残压模块对侧供电线路上的电压是否大于整定值，如果小于等于整定值，执行步骤E，否则执行步骤C，

C、判断此残压模块对侧供电线路上是否有电流，若有电流，执行步骤E，否则执行步骤D，

D、判断开关是否在分位位置，如果不在，执行步骤E，否则，反向闭锁，来电不合闸，结束残压检测，

E、来电合闸，结束残压检测。

残压记录模块只记录残压事件信息，不进行故障判断。馈线终端根据残压记录模块提供的信息进行残压判断，锁定故障。

有益效果：残压事件记录模块可以在馈线终端未运行的情况下记录残压信息，馈线终端正常运行后依据残压事件记录模块状态信息，经残压判断逻辑进行故障处理，如果有故障存在则闭锁合闸隔离故障区域，避免分段开关合到故障后导致扩大停电范围，提高了供电可靠型。

1、残压记录模块全部采用无源器件，不受供电影响。2、能够记录低电压的残压。3、动作时间短，15ms能够可靠记录。残压持续时间最短为几十毫秒，残压记录模块完全可以完成记录并保持。4、电压单脉冲保持电路可以将电压从检测回路上切除，有效保护后级电路。5、馈线终端可以根据残压记录模块的信息准确判断出故障位置，隔离故障线路，保证正常线路的供电。

附图说明

图1至图10为配电拓扑图，

图11为残压记录模块的原理图，

图12为馈线终端与残压记录模块的配置图，

图13为馈线终端的判断逻辑框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

首先，结合配电线路拓扑图来描述现有技术的不足。

分段开关、联络开关都是一次设备，开关里的电压、电流互感器把一次电压、电流转化为二次电压、电流方便二次设备采集。

每台分段开关、联络开关都会配套连接一台馈线终端，馈线终端根据电压、电流、开关位置等来进行逻辑判断。

本申请中，为方便叙述，将分段开关、联络开关设定为由一次开关设备与二次馈线终端组成的成套装置，一次开关将一次电压、电流转化为二次电压、电流并给馈线终端，馈线终端通过电压、电流等信号来实现逻辑判断，并控制一次开关合闸或分闸。

图1为配电线路拓扑图，其中，CB1、CB2为变电站出口断路器，L1为联络开关，F001、F002、F003、F101、F102、F103为分段开关。各开关黑色时为闭合状态，白色时为断开状态。图1为各线路正常工作状态。

假设故障发生点在F001和F002之间。

故障点发生故障后，变电站1出口断路器CB1跳闸，变电站1线路上所有分段开关F001、F002、F003“无压分闸”，如图2所示。

变电站1出口断路器CB1第一次重合闸，如图3所示。

分段开关F001来电延时合闸后合到故障，变电站1出口断路器CB1再次跳闸，F001无压分闸，同时F001正向闭锁，如图4所示。

正常情况下，故障发生点后的分段开关F002在分段开关F001来电合闸后感受到残压并反向闭锁。如果故障发生点后的分段开关F002后备电源失效或设备首次上电，因为残压持续时间短、电压低并不能使分段开关正常运行并反向闭锁。

CB1经延时后第二次重合闸，F001正向闭锁所以延时不合闸，如图5所示。

变电站1线路已经找到故障点并正向隔离了故障，可以通过遥控或人工操作方式合闸联络开关L1，恢复变电站1线路上非故障区域的供电，如图6所示。

当联络开关L1合闸后，分段开关F003来电延时合闸，如图7所示。

如果分段开关F002没有反向闭锁，此时F002会合闸到故障上，变电站2的出口断路器CB2跳闸，变电站2线路上所有分段开关F101、F102、F103以及F002、F003“无压分闸”，在此种情况下就扩大了停电范围，降低供电可靠性，如图8所示。

变电站2的出口断路器CB2一次重合闸，如图9所示。

分段开关依次延时合闸，直到分段开关F002正向闭锁。如图10所示。

在此种情况下就扩大了停电范围，降低供电可靠性。

本发明就是为解决上述问题而提出的。

参看图11，一种残压记录模块，包括浪涌保护模块D1、整流模块D2、限流电阻R1、蓄能电容C1、续流二极管D4、钳位二极管D5、双稳态继电器JDQ1、JDQ2、分压电阻R2。

浪涌保护模块D1、双稳态继电器JDQ2接整流模块D2，整流模块D2输出的正极接限流电阻R1，限流电阻R1接蓄能电容C1、续流二极管D4、钳位二极管D5以及双稳态继电器JDQ1合闸线圈的正端，双稳态继电器JDQ1合闸线圈的负端接蓄能电容C1、续流二极管D4、钳位二极管D5以及整流桥输出的负极，双稳态继电器JDQ1、JDQ2的分闸线圈接复归信号，双稳态继电器JDQ1常闭节点为输出。

双稳态继电器JDQ1和JDQ2的分闸线圈接复归信号，复归信号来自外部，对双稳态继电器进行复归。

浪涌保护模块用于保护后级电路，使之能够在复杂电磁环境下正常工作。

整流模块D2、限流电阻R1、蓄能电容C1将残压由交流转化为直流，用于驱动双稳态继电器JDQ1；钳位二极管D5、双稳态继电器JDQ1组成残压事件记录电路。

分压电阻R2保证双稳态继电器JDQ 1先于JDQ2达到动作电压，当双稳态继电器JDQ1动作后，双稳态继电器JDQ 2将残压事件记录模块从电压采样回路里切除，以此来保护残压事件记录模块，同时又能降低残压事件记录模块对测量精度的影响。

配电线路存在残压时，残压事件记录模块将交流电压转化为直流电压，双稳态继电器合闸线圈得电，常闭节点打开，输出事件状态。

本实施例中，所述残压记录模块应用于低压交流供电线路，即220V交流供电线路。

为此，设定限流电阻R1的阻值为500Ω，分压电阻R2阻值为200Ω，蓄能电容C1的容量为4.7uF。

续流二极管D4的型号为1N4007、钳位二极管D5的型号为1N4750。

残压记录模块采用低电压、双稳态继电器，保证低电压时也能可靠记录残压事件。

蓄能电容的容值满足双稳态继电器可靠动作的时间要求。

钳位二极管满足双稳态继电器可靠动作的电压要求。

电压单脉冲保持模块在双稳态继电器JDQ1记录残压事件后将电压从残压事件记录模块上切除，既保证了残压事件的记录，又保证了高电压对后级电路的损坏。

残压事件记录模块全部采用无源器件，结构简单、可靠，能够保证残压判断的准确性。

JDQ1双稳态继电器线圈额定电压24V，合闸线圈阻抗1000Ω，R1阻值500Ω，JDQ2合闸线圈串接R2（200Ω）与JDQ1合闸线圈并联。

交流量转换为直流量关系：有负载时，输出直流电压平均值近似取1.2倍输入电压；负载开路取1.414倍；本实施例中，输出接继电器合闸线圈为有载情况。

设整流模块输入交流电压X，

（（X*1.2）*（（1000+200）//1000））/（500+（（1000+200）//1000））=24V

可求得X=38.3V。

残压记录模块，在交流电压38.3V就能够保证残压可靠记录；JDQ1双稳态继电器是DC24V线圈，交流38.3V经整流模块D1、R1后能够可靠使JDQ1双稳态继电器动作。

参看图12，馈线终端的进线侧和出线侧分别配置一个残压记录模块，残压记录模块的输出连接馈线终端的开入量，馈线终端的开出量作为复归信号连接残压记录模块。

参看图13，馈线终端正常运行后，首先检测残压事件记录模块状态信息进行残压故障判断，残压事件记录模块上送馈线终端开入量为低电平，残压事件记录模块状态为低电平的对侧来电使设备正常运行，则残压事件记录模块状态为低电平侧反向闭锁，此次来电不合闸，隔离故障区域。

馈线终端上电工作后，残压检测方法包括以下步骤。

A、检测残压记录模块的输出，如果输出为高电平，结束残压检测。

B、判断此残压模块对侧供电线路上的电压是否大于整定值，如果小于等于整定值，执行步骤E，否则执行步骤C。

C、判断此残压模块对侧供电线路上是否有电流，若有电流，执行步骤E，否则执行步骤D。

D、判断开关是否在分位位置，如果不在，执行步骤E，否则，反向闭锁，来电不合闸，结束残压检测。

E、来电合闸，结束残压检测。

步骤B中，整定值为线路电压的30%。

完成残压检测后，还执行残压记录模块的复归步骤：馈线终端的开出量输出高电平，清除残压记录模块，避免下次馈线终端上电工作时误判。

为了进一步阐述故障检测方法，下面结合一个具体实例对本发明进一步详细的说明。本实例的前提是分段开关F002的后备电源失效或首次上电，故障发生点在F001和F002之间。

图1：配电线路运行正常。

图2：故障点发生故障，变电站1出现断路器CB1检测到故障跳闸，变电站1线路上所有分段开关无压分闸。

图3：CB1经延时后第一次重合闸。

图4：F001来电延时合闸，因合闸于故障，CB1再次跳闸，F001无压分闸，同时F001正向闭锁；F002残压事件记录模块检测到残压故障，记录下残压事件信息。

图5：CB1经延时后第二次重合闸，F001正向闭锁所以延时不合闸。

图6：通过遥控或人工操作方式合闸联络开关L1，恢复线路1非故障区域供电。

图7：F003来电延时合闸。

F002来电，馈线终端运行后首先检测残压事件记录模块状态信息进行残压故障判断，判断有残压故障，F002反向闭锁，开关不合闸。线路完成故障区域的定位、隔离，非故障区域的恢复供电。

Claims (8)

1.一种残压记录模块，其特征在于：结构中包括整流模块（D2）、限流电阻（R1）、蓄能电容（C1）、续流二极管（D4）、钳位二极管（D5）、双稳态继电器（JDQ1）、电压单脉冲保持模块，电压单脉冲保持模块由双稳态继电器（JDQ2）和分压电阻（R2）组成；

电压单脉冲保持模块中的双稳态继电器（JDQ2）连接整流模块（D2）；

整流模块（D2）正极输出接限流电阻（R1）；

限流电阻（R1）另一端接蓄能电容（C1）、续流二极管（D4）、钳位二极管（D5）以及双稳态继电器（JDQ1）合闸线圈的正端；

双稳态继电器（JDQ1）合闸线圈的负端接蓄能电容（C1）、续流二极管（D4）、钳位二极管（D5）以及整流模块（D2）的负极；

双稳态继电器（JDQ1）和（JDQ2）的分闸线圈接复归信号，复归信号来自外部，对双稳态继电器进行复归；

整流模块、限流电阻、蓄能电容将残压由交流转化为直流，用于驱动双稳态继电器；钳位二极管、双稳态继电器组成残压事件记录电路，用来记录残压 事件；

双稳态继电器（JDQ1）常闭节点为残压记录模块的输出。

2.根据权利要求1所述的残压记录模块，其特征在于：结构中还包括连接整流模块（D2）的浪涌保护模块（D1）。

3.根据权利要求1所述的残压记录模块，其特征在于：所述残压记录模块应用于低压交流供电线路。

4.根据权利要求3所述的残压记录模块，其特征在于：限流电阻（R1）的阻值为500Ω，分压电阻（R2）阻值为200Ω，蓄能电容（C1）的容量为4.7uF。

5.根据权利要求3所述的残压记录模块，其特征在于：续流二极管（D4）的型号为1N4007、钳位二极管（D5）的型号为1N4750。

6.重合器式馈线终端的残压检测方法，其特征在于：

馈线终端的进线侧和出线侧分别配置一个残压记录模块，残压记录模块的输出连接馈线终端的开入量，馈线终端的开出量作为复归信号连接残压记录模块；

馈线终端上电工作后，残压检测方法包括以下步骤：

A、检测残压记录模块的输出，如果输出为高电平，结束残压检测；

B、判断此残压模块对侧供电线路上的电压是否大于整定值，如果小于等于整定值，执行步骤E，否则执行步骤C，

C、判断此残压模块对侧供电线路上是否有电流，若有电流，执行步骤E，否则执行步骤D，

D、判断开关是否在分位位置，如果不在，执行步骤E，否则，反向闭锁，来电不合闸，结束残压检测，

E、来电合闸，结束残压检测。

7.根据权利要求6所述的残压记录模块，其特征在于：步骤B中，整定值为线路电压的30%。

8.根据权利要求6所述的残压记录模块，其特征在于：完成残压检测后，还执行残压记录模块的复归步骤：馈线终端的开出量输出高电平。