CN110401179B - 一种低压输电网自恢复抗冲击结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于输电网输电技术领域，尤其涉及一种低压输电网自恢复抗冲击结构。包括分别与输电线路各相并联的自恢复回路以及抗冲击回路，自恢复回路包括控制模块、母线电压取样器、熔断器、总控开关、分控开关、开关电压取样器、电流取样器；母线电压取样器通过熔断器电连接至输电线路各相，电压取样器后级输出连接控制模块；各分控开关的前端与输电线路各相连接，后端相互并联后连接至总控开关的前端，总控开关的后端连接电流取样器后接地；开关电压取样单元跨接在总控开关两侧，电流取样器设于总控开关和地线之间。本发明结构简单，成本低，且控制方式简便高效，能够适应于各类低压输电结构。

Description

一种低压输电网自恢复抗冲击结构

技术领域

本发明属于输电网输电技术领域，尤其涉及一种低压输电网自恢复抗冲击结构。

背景技术

电网运行过程中，由于负载运行过程中的接入、断开，电网内部运行环境的改变或区域的连通断开，以及恶劣天气的影响等原因，会在输电网络中产生节点间或者相地等位置之间的高压冲击、相线上的持续电流冲击以及相间瞬时压差等各类非正常现象，上述现象的产生会导致输电网用电环境的恶劣，产生诸如火花、强电流，并导致设备结构损坏，电网负载无法正常运行等问题。为保证电网的正常运行，需要采取针对上述问题的相应应对措施以消除或者降低此类问题带来的不利影响。

发明内容

本发明创造的目的在于，提供一种结构简单，成本低，且控制方式简便高效，能够适应于各类低压输电结构，提高输电网抗冲击以及故障处理及自愈能力，提高电网稳定性的低压输电网自恢复抗冲击结构。

为实现上述目的，本发明创造采用如下技术方案。

一种低压输电网自恢复抗冲击结构，包括分别与输电线路各相并联的自恢复回路以及抗冲击回路，自恢复回路包括控制模块、母线电压取样器、熔断器、总控开关、分控开关、开关电压取样器、电流取样器；母线电压取样器通过熔断器电连接至输电线路各相，电压取样器后级输出连接控制模块；分控开关为可控型高压开关，各分控开关的前端与输电线路各相连接，后端相互并联后连接至总控开关的前端，总控开关的后端连接电流取样器后接地；开关电压取样单元跨接在总控开关两侧，电流取样器设于总控开关和地线之间；

抗冲击回路包括依次设于输电线各相与地线之间的二极管、并联电阻、并联保护间隙、保护电阻；并联电阻和并联保护间隙并联连接；

控制模块用于获取母线电压取样器所测得的各相母线电压、获取开关电压取样器所测得的分控开关前后侧电压、获取电流取样器所测得的总控开关后侧电流；总控开关和各分控开关的控制器与控制模块相连，以使控制模块看控制各开关的开闭；

控制模块还用于执行以下控制步骤：在电网正常运行时，监控并保持总控开关和分控开关处于打开状态，获取无故障时开关电压；当测得母线电压取样器的后端电压出现异常变化，通过母线定压取样器所测数据判断故障相，同时控制总控开关和该故障相相应的分控开关闭合；保持上述状态0.5～3秒之后，控制总控开关和该故障相对应的分控开关打开，并恢复初始状态。

现有的此类设备存在的主要问题是，保护机构能够承受的电流能力过小，虽然是针对低压输电网，但实际应用过程中由于各种操作或者问题引起的强电流现象不可避免，而现有此类设备虽然能够较好的对突发瞬发的电能变化进行应对，但其上限过低，这主要是由于现有的此类结构主要从引流限流来实现相应目的，且异常现象的判据难以选择，采用简单判据十分容易受到各类异常数据的干扰，采用复杂判据则会引起响应延迟、控制结构复杂等问题，为解决上述问题，本发明提供一种低压输电网自恢复抗冲击结构，该结构不仅能够在电网正常运行过程中，实现对电网异常状态的持续监控，并能够通过对前后级开关的控制以及延时控制实现对异常现象的预处理和自恢复，在电网正常运行时，通过监控并保持总控开关和分控开关处于打开状态，获取无故障时开关电压，保持保护结构的持续待机；当测得母线电压取样器的后端电压出现异常变化，通过母线定压取样器所测数据判断故障相，故障相的判断和确定方法现有技术中相对成熟，因此不存在技术瓶颈，但存在的主要问题是，由于相间的相互干扰，故障相可能发生变化或者由于电流的前后延滞导致故障相判断错误，为此，基于本发明的结构，在初步确定故障相后，同时控制总控开关和该故障相相应的分控开关闭合，此时如果故障相判定无误，那么与分控开关相连的故障相会在开关电压取样器上产生低于正常的相电压，同时总控开关解锁，在接受控制模块的指令后即可合闸，到处瞬间电流，对电网进行保护，在保持上述状态0.5～3秒之后，控制总控开关和该故障相对应的分控开关打开，并恢复初始状态，实现故障的消除和结构的自恢复；当故障相判断错误的时候，相反的，由于作用在开关电压取样器上的电压实际为非故障相的电压，高于正常的相电压，高压导致总控开关锁死，此时即使控制模块根据原设定模式发出控制指令，总控开关也无法闭合，进而避免故障相判断错误导致的误操作，同样经过0.5～3秒之后，由于系统故障未消除，保护机构会重新判断故障相并重复上述步骤，直至故障消除，上述保护过程具有灵活的自适应保护特点，不足之处在于，其在故障相判断错误时，在部分情况下的瞬时高压以及冲击可能在状态维持过程中产生极端破坏，为避免上述现象，在上述机构之外，本发明还设置有抗冲击回路，进而在故障相判断错误时能够避免相间瞬时高压强电流的冲击，保证系统以及保护结构能够正常运行，该抗冲击回路过电压能力高且作用时间短，既保证了系统的稳定性也不会影响结构的正常运转，实现了双重保护功能。

对前述低压输电网自恢复抗冲击结构的进一步改进还包括，母线电压取样器是指电压互感器，电压互感器包括后级相电压绕组。采用互感器一方面能够简化结构设计，降低保护结构的总体成本，另一方面互感器不会直接与输电网电流产生交互，能够实现控制量与被控量之间的相互隔离，降低输电系统本身状态对保护结构的影响，提高结构系统稳定性和有效性。

对前述低压输电网自恢复抗冲击结构的进一步改进还包括，总控开关和分控开关是指高压开关。基于高压开关的特性，能够避免其受未达到限值电流的影响控制。

对前述低压输电网自恢复抗冲击结构的进一步改进还包括，控制模块还包括S698-T芯片。S698-T芯片具有控制灵活，数据编制简单的特点，数据响应速度与本结构的响应速度相匹配，能够使得保护结构的成本与性能实现最佳统一。

对前述低压输电网自恢复抗冲击结构的进一步改进还包括，并联电阻是指经过消磁处理的陶瓷电阻。使用陶瓷电阻能够使得结构在不同使用环境下均能够保持足够的使用寿命，且不需要额外的维护工作，降低结构的维护成本，提高综合性能。

附图说明

图1是低压输电网自恢复抗冲击结构的示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明创造作详细说明。

如图1所示，本发明的一种低压输电网自恢复抗冲击结构，包括分别与输电线路各相并联的自恢复回路以及抗冲击回路，自恢复回路用于监控输电网各相状态并控制保护结构的保护状态，同时在动作完成后恢复保护结构至初始状态，自恢复回路包括控制模块1、母线电压取样器2、熔断器3、总控开关4、分控开关5、开关电压取样器6、电流取样器7；母线电压取样器2通过熔断器3电连接至输电线路各相，电压取样器后级输出连接控制模块1；分控开关5为可控型高压开关，各分控开关5的前端与输电线路各相连接，后端相互并联后连接至总控开关4的前端，总控开关4的后端连接电流取样器7后接地；开关电压取样单元跨接在总控开关4两侧，电流取样器7设于总控开关4和地线之间；

抗冲击回路包括依次设于输电线各相与地线之间的二极管9a、并联电阻8、并联保护间隙8a、保护电阻9b；并联电阻8和并联保护间隙8a并联连接；

控制模块1用于获取母线电压取样器2所测得的各相母线电压、获取开关电压取样器6所测得的分控开关5前后侧电压、获取电流取样器7所测得的总控开关4后侧电流；总控开关4和各分控开关5的控制器与控制模块1相连，以使控制模块1看控制各开关的开闭；

控制模块1还用于执行以下控制步骤：在电网正常运行时，监控并保持总控开关4和分控开关5处于打开状态，获取无故障时开关电压；当测得母线电压取样器2的后端电压出现异常变化，通过母线定压取样器所测数据判断故障相，同时控制总控开关4和该故障相相应的分控开关5闭合；保持上述状态0.5～3秒之后，控制总控开关4和该故障相对应的分控开关5打开，并恢复初始状态。

现有的此类设备存在的主要问题是，保护机构能够承受的电流能力过小，虽然是针对低压输电网，但实际应用过程中由于各种操作或者问题引起的强电流现象不可避免，而现有此类设备虽然能够较好的对突发瞬发的电能变化进行应对，但其上限过低，这主要是由于现有的此类结构主要从引流限流来实现相应目的，且异常现象的判据难以选择，采用简单判据十分容易受到各类异常数据的干扰，采用复杂判据则会引起响应延迟、控制结构复杂等问题，为解决上述问题，本发明提供一种低压输电网自恢复抗冲击结构，该结构不仅能够在电网正常运行过程中，实现对电网异常状态的持续监控，并能够通过对前后级开关的控制以及延时控制实现对异常现象的预处理和自恢复，在电网正常运行时，通过监控并保持总控开关4和分控开关5处于打开状态，获取无故障时开关电压，保持保护结构的持续待机；当测得母线电压取样器2的后端电压出现异常变化，通过母线定压取样器所测数据判断故障相，故障相的判断和确定方法现有技术中相对成熟，因此不存在技术瓶颈，但存在的主要问题是，由于相间的相互干扰，故障相可能发生变化或者由于电流的前后延滞导致故障相判断错误，为此，基于本发明的结构，在初步确定故障相后，同时控制总控开关4和该故障相相应的分控开关5闭合，此时如果故障相判定无误，那么与分控开关5相连的故障相会在开关电压取样器6上产生低于正常的相电压，同时总控开关4解锁，在接受控制模块1的指令后即可合闸，到处瞬间电流，对电网进行保护，在保持上述状态0.5～3秒之后，控制总控开关4和该故障相对应的分控开关5打开，并恢复初始状态，实现故障的消除和结构的自恢复；当故障相判断错误的时候，相反的，由于作用在开关电压取样器6上的电压实际为非故障相的电压，高于正常的相电压，高压导致总控开关4锁死，此时即使控制模块1根据原设定模式发出控制指令，总控开关4也无法闭合，进而避免故障相判断错误导致的误操作，同样经过0.5～3秒之后，由于系统故障未消除，保护机构会重新判断故障相并重复上述步骤，直至故障消除，上述保护过程具有灵活的自适应保护特点，不足之处在于，其在故障相判断错误时，在部分情况下的瞬时高压以及冲击可能在状态维持过程中产生极端破坏，为避免上述现象，在上述机构之外，本发明还设置有抗冲击回路，进而在故障相判断错误时能够避免相间瞬时高压强电流的冲击，保证系统以及保护结构能够正常运行，该抗冲击回路过电压能力高且作用时间短，既保证了系统的稳定性也不会影响结构的正常运转，实现了双重保护功能。

对前述低压输电网自恢复抗冲击结构的进一步改进还包括，母线电压取样器2是指电压互感器，电压互感器包括后级相电压绕组。采用互感器一方面能够简化结构设计，降低保护结构的总体成本，另一方面互感器不会直接与输电网电流产生交互，能够实现控制量与被控量之间的相互隔离，降低输电系统本身状态对保护结构的影响，提高结构系统稳定性和有效性。

对前述低压输电网自恢复抗冲击结构的进一步改进还包括，总控开关4和分控开关5是指高压开关。基于高压开关的特性，能够避免其受未达到限值电流的影响控制。

对前述低压输电网自恢复抗冲击结构的进一步改进还包括，控制模块1还包括S698-T芯片。S698-T芯片具有控制灵活，数据编制简单的特点，数据响应速度与本结构的响应速度相匹配，能够使得保护结构的成本与性能实现最佳统一。

对前述低压输电网自恢复抗冲击结构的进一步改进还包括，并联电阻8是指经过消磁处理的陶瓷电阻8。使用陶瓷电阻8能够使得结构在不同使用环境下均能够保持足够的使用寿命，且不需要额外的维护工作，降低结构的维护成本，提高综合性能。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。

Claims (1)

1.一种低压输电网自恢复抗冲击结构，其特征在于，包括分别与输电线路各相并联的自恢复回路以及抗冲击回路，所述自恢复回路包括控制模块、母线电压取样器、熔断器、总控开关、分控开关、开关电压取样器、电流取样器；所述控制模块还包括S698-T芯片；所述母线电压取样器是指电压互感器，电压互感器包括后级相电压绕组；所述总控开关是指高压开关；所述母线电压取样器通过熔断器电连接至输电线路各相，电压取样器后级输出连接控制模块；所述分控开关为可控型高压开关，各分控开关的前端与输电线路各相连接，后端相互并联后连接至总控开关的前端，总控开关的后端连接电流取样器后接地；所述开关电压取样单元跨接在总控开关两侧，所述电流取样器设于总控开关和地线之间；

所述抗冲击回路包括依次设于输电线各相与地线之间的二极管、并联电阻、并联保护间隙、保护电阻；所述并联电阻和并联保护间隙并联连接；所述并联电阻是指经过消磁处理的陶瓷电阻；

所述控制模块用于获取母线电压取样器所测得的各相母线电压、获取开关电压取样器所测得的分控开关前后侧电压、获取电流取样器所测得的总控开关后侧电流；总控开关和各分控开关的控制器与控制模块相连，以使控制模块看控制各开关的开闭；

所述控制模块还用于执行以下控制步骤：在电网正常运行时，监控并保持总控开关和分控开关处于打开状态，获取无故障时开关电压；当测得母线电压取样器的后端电压出现异常变化，通过母线定压取样器所测数据判断故障相，同时控制总控开关和该故障相相应的分控开关闭合；保持上述状态0.5～3秒之后，控制总控开关和该故障相对应的分控开关打开，并恢复初始状态；

在电网正常运行时，监控并保持总控开关和分控开关处于打开状态，获取无故障时开关电压，保持保护结构的持续待机；当测得母线电压取样器的后端电压出现异常变化，通过母线定压取样器所测数据判断故障相，同时控制总控开关和该故障相相应的分控开关闭合；

当故障相判定无误，与分控开关相连的故障相在开关电压取样器上产生低于正常的相电压，同时总控开关解锁，在接受控制模块的指令后合闸，导出瞬间电流，对电网进行保护，在保持上述状态0.5～3秒之后，控制总控开关和该故障相对应的分控开关打开，并恢复初始状态，实现故障的消除和结构的自恢复；

当故障相判断错误，作用在开关电压取样器上的电压实际为非故障相的电压，高压导致总控开关锁死，总控开关无法闭合进而避免故障相判断错误导致的误操作，经过0.5～3秒之后，保护机构会重新判断故障相并重复上述步骤，直至故障消除。

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