变电站用直流电源故障快速隔离系统
技术领域
本发明涉及电力自动化技术领域,尤其涉及一种变电站用直流电源故障快速隔离系统。
背景技术
直流电源设备是电力系统发电厂、变(配)电站重要的控制、信号、动力电源,它在电力系统的安全运行中起着重要的作用,直流系统自身的可靠及安全直接影响到整个系统的安全。随着变电站自动化程度的不断提高,许多重要的数据都要求即时安全可靠的处理和存储;各种用电设备的工作都离不开可靠的直流电源。在系统发生故障,站用电中断的情况下,如果直流电源系统不能可靠的为工作设备提供直流工作电源,随之而来的便是保护失灵、开关拒动、通信中断后果不堪设想,将会产生不可估计的损失。因此,有人把直流电源设备比喻为变电站的心脏。
中国专利公开号:CN110907848A公开了一种直流电源故障智能录波与分级告警装置,通过对电路系统故障启动录波以对故障严重程度进行分级并告警,然而,当电路系统出现故障时,为保障整体的电路系统运转不受影响,如何能快速对故障隔离并做出对应措施至关重要。
发明内容
为此,本发明提供一种变电站用直流电源故障快速隔离系统,用以克服现有技术中对电路故障隔离效率低的问题。
为实现上述目的,本发明提供一种变电站用直流电源故障快速隔离系统,包括:
检测模块,用以检测电路系统支路电流和母线电流;
中控模块,其与所述检测模块相连,用以接收检测模块的检测结果并根据实际电流与预设电流的比值判定支路故障的隔离方式,中控模块在判定无需对支路进行隔离时根据实际电流将调节电阻的启动阻值调节至对应值,中控模块在判定需对支路进行隔离时根据实际电流将故障进行分级并根据故障级别选择对应的检测方法;当有支路断开时,所述中控模块根据断开支路的数量是否需要检测母线电流并在判定需要检测母线电流时根据测得的母线实际电流选择对应的处理方案;
调节电阻模块,其与所述中控模块相连,包括分别设置在各所述支路上的调节电阻,用以分别对对应的支路的电流进行调节。
本发明通过所述中控模块根据实际电流与预设电流的比值判定支路故障的隔离方式,在无需切断支路时启动调节电阻以保护支路,一方面,减少了切断电路的概率,减少了电路故障的影响,另一方面,通过启动调节电阻,在对支路用电设备进行保护的同时保证了支路的正常运转,提高了本发明所述系统的实用性和故障处理效率。
进一步地,所述中控模块设有支路预设电流I0,当中控模块接收到检测模块发送的电流异常信号后,中控模块计算支路实际电流I与预设电流I0的比值B并根据B判定该条支路的隔离方式,设定B=I/I0。
进一步地,所述中控模块设有第一电流比值B1和第二电流比值B2,其中,B1<B2,当支路出现故障时,中控模块将B分别与B1和B2进行比对,
若B≤B1,所述中控模块判定无需切断支路并将调节电阻的电阻值调节至对应值以将对应支路中电流调节至对应值;
若B1<B≤B2,所述中控模块判定无需切断支路、将调节电阻的电阻值调节至对应值以将对应支路中电流调节至对应值并在调节过程中记录电流异常的持续时长;
若B2<B,所述中控模块判定支路电流过大、需切断支路并在切断支路时判定该支路的故障级别。
进一步地,所述中控模块中设有预设启动阻值R0、第一预设电流比值差值△B1、第二预设电流比值差值△B2、第一预设阻值调节系数α1、第二预设阻值调节系数α2以及第三预设阻值调节系数α3,其中△B1<△B2,1.1<α1<α2<α3<1.3,当中控模块判定单个所述支路的实际电流I与预设电流I0的比值B≤B1时,中控模块计算B与B1的差值△B01并根据△B01确定所述调节电阻的启动阻值,设定△B01=B1-B,
若△B01<△B1,所述中控模块使用α1将所述调节电阻的启动阻值调节至对应值;
若△B1<△B01≤△B2,所述中控模块使用α2将所述调节电阻的启动阻值调节至对应值;
若△B2<△B01,所述中控模块使用α3将所述调节电阻的启动阻值调节至对应值;
当所述中控模块通过第n预设阻值调节系数αn将所述调节电阻的启动阻值调节至对应值时,设定n=1,2,3,调节后的启动阻值记为R01,设定R01=R0×αn。
进一步地,当中控模块判定单个所述支路的实际电流I与预设电流I0的比值B1<B≤B2时,所述中控模块计算B与B2的差值△B02并根据△B02确定所述调节电阻的启动阻值,设定△B02=B2-B,
若△B02<△B1,所述中控模块使用α1将所述调节电阻的启动阻值调节至对应值;
若△B1<△B02≤△B2,所述中控模块使用α2将所述调节电阻的启动阻值调节至对应值;
若△B2<△B02,所述中控模块使用α3将所述调节电阻的启动阻值调节至对应值;
当所述中控模块通过第n预设阻值调节系数αn将所述调节电阻的启动阻值调节至对应值时,设定n=1,2,3,调节后的启动阻值记为R02,设定R02=R0×αn×B/B1。
本发明通过所述中控模块根据实际电流将调节电阻的启动阻值调节至对应值,一方面,在对支路用电设备进行保护的同时保证了支路的正常运转,另一方面,避免了电阻启用不当造成的能源损耗,进一步提高了本发明所述系统的实用性和故障处理效率。
进一步地,当中控模块判定单个所述支路的实际电流I与预设电流I0的比值B1<B≤B2且所述中控模块调节所述调节电阻的启动阻值时,中控模块实时记录电流异常的持续时长T并将T与T0进行比对,
若T≤T0,所述中控模块判定无需对电路进行断路处理;
若T>T0,所述中控模块判定需对电路进行断路处理并对该支路的故障级别进行判定;
本发明所述中控模块在判定单个所述支路的实际电流I与预设电流I0的比值B1<B≤B2时,将调节电阻的启动阻值调节至对应值的同时检测电流异常持续时长以判定是否需要对电路进行断路处理,一方面,减少了切断电路的概率,减少了电路故障的影响,另一方面,通过电流异常持续时长检测保证了支路电路的安全性,进一步提高了本发明所述系统的实用性和故障处理效率。
进一步地,当中控模块判定单个所述支路的实际电流I与预设电流I0的比值B>B2时,所述中控模块判定支路电流过大、需切断支路并在切断支路时判定故障级别,同时根据故障级别选择对应的处理方案,所述中控模块计算B2与B差值△B03以判定故障级别,设定△B03=B-B2,
若△B03<△B1,所述中控模块判定该故障为三级故障,需在电路接通后按预设时间段检测;
若△B1<△B03≤△B2,所述中控模块判定该故障级别为二级故障,需在电路接通后实时检测;
若△B2<△B03,所述中控模块判定该故障级别为一级故障,需在电路接通前单独检测;
其中,一级故障严重程度大于二级故障严重程度大于三级故障严重程度。
本发明所述中控模块在单个所述支路的实际电流I与预设电流I0的比值B>B2时,中控模块判定支路电流过大、需切断支路并在切断支路时判定故障级别,同时根据故障级别选择对应的处理方案,进一步提高了本发明所述系统的实用性和故障处理效率。
进一步地,所述中控模块在切断故障支路时检测母线电流以判定是否需要对母线电流进行调节,
若切断一条支路,所述中控模块判定不需要调节母线电流;
若切断两条及以上支路,所述中控模块控制所述检测模块检测母线瞬时电流并根据瞬时电流选择对应的处理方案。
进一步地,所述中控模块中设有预设电流最大值Amax、第一母线电流比值C1以及第二母线电流比值C2,当切断两条及以上支路时,中控模块控制所述检测模块检测瞬时电流A并计算A与Amax的比值C,设定C=A/Amax,中控模块将母线电流比值C分别与第一母线电流比值C1、第二母线电流比值C2进行比对,
若C≤C1,所述中控模块判定不需要调节母线电流;
若C1<C≤C2,所述中控模块判定需要调节直流电源输出电压以降低母线电流;
若C2<C,所述中控模块判定母线电流过高、将直流电源切换到备用电源供电。
进一步地,所述中控模块设有预设直流电源的输出电压U0,当中控模块判定母线电流比值C1<C≤C2时,中控模块根据瞬时电流A将直流电源输出电压调节至对应值,中控模块将调节后的输出电压记为U,设定U=A/Amax×U0。
本发明所述中控模块根据断开支路的数量是否需要检测母线电流并当判定需要检测母线电流时根据实际母线电流选择对应的处理方案,进一步提高了本发明所述系统的实用性和故障处理效率。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于,本发明通过所述中控模块根据实际电流与预设电流的比值判定支路故障的隔离方式,在无需切断支路时启动调节电阻以保护支路,一方面,减少了切断电路的概率,减少了电路故障的影响,另一方面,通过启动调节电阻,在对支路用电设备进行保护的同时保证了支路的正常运转,提高了本发明所述系统的实用性和故障处理效率。
进一步地,本发明通过所述中控模块根据实际电流将调节电阻的启动阻值调节至对应值,一方面,在对支路用电设备进行保护的同时保证了支路的正常运转,另一方面,避免了电阻启用不当造成的能源损耗,进一步提高了本发明所述系统的实用性和故障处理效率。
进一步地,本发明所述中控模块在判定单个所述支路的实际电流I与预设电流I0的比值B1<B≤B2时,将调节电阻的启动阻值调节至对应值的同时检测电流异常持续时长以判定是否需要对电路进行断路处理,一方面,减少了切断电路的概率,减少了电路故障的影响,另一方面,通过电流异常持续时长检测保证了支路电路的安全性,进一步提高了本发明所述系统的实用性和故障处理效率。
进一步地,本发明所述中控模块在单个所述支路的实际电流I与预设电流I0的比值B>B2时,中控模块判定支路电流过大、需切断支路并在切断支路时判定故障级别,同时根据故障级别选择对应的处理方案,进一步提高了本发明所述系统的实用性和故障处理效率。
进一步地,本发明所述中控模块根据断开支路的数量是否需要检测母线电流并当判定需要检测母线电流时根据实际母线电流选择对应的处理方案,进一步提高了本发明所述系统的实用性和故障处理效率。
附图说明
图1为本发明所述变电站用直流电源故障快速隔离系统的结构框图;
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白,下面结合实施例对本发明作进一步描述;应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是,这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理,并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是,在本发明的描述中,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系,这仅仅是为了便于描述,而不是指示或暗示所述系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,还需要说明的是,在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言,可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示,其为本发明所述变电站用直流电源故障快速隔离系统的结构框图,包括:
检测模块,用以检测电路系统支路电流和母线电流;
中控模块,其与所述检测模块相连,用以接收检测模块的检测结果并根据实际电流与预设电流的比值判定支路故障的隔离方式,中控模块在判定无需对支路进行隔离时根据实际电流将调节电阻的启动阻值调节至对应值,中控模块在判定需对支路进行隔离时根据实际电流将故障进行分级并根据故障级别选择对应的检测方法;当有支路断开时,所述中控模块根据断开支路的数量是否需要检测母线电流并在判定需要检测母线电流时根据测得的母线实际电流选择对应的处理方案;
调节电阻模块,其与所述中控模块相连,包括分别设置在各所述支路上的调节电阻,用以分别对对应的支路的电流进行调节。
具体而言,所述中控模块设有支路预设电流I0,当中控模块接收到检测模块发送的电流异常信号后,中控模块计算支路实际电流I与预设电流I0的比值B并根据B判定该条支路的隔离方式,设定B=I/I0。
具体而言,所述中控模块设有第一电流比值B1和第二电流比值B2,其中,B1<B2,当支路出现故障时,中控模块将B分别与B1和B2进行比对,
若B≤B1,所述中控模块判定无需切断支路并将调节电阻的电阻值调节至对应值以将对应支路中电流调节至对应值;
若B1<B≤B2,所述中控模块判定无需切断支路、将调节电阻的电阻值调节至对应值以将对应支路中电流调节至对应值并在调节过程中记录电流异常的持续时长;
若B2<B,所述中控模块判定支路电流过大、需切断支路并在切断支路时判定该支路的故障级别。
具体而言,所述中控模块中设有预设启动阻值R0、第一预设电流比值差值△B1、第二预设电流比值差值△B2、第一预设阻值调节系数α1、第二预设阻值调节系数α2以及第三预设阻值调节系数α3,其中△B1<△B2,1.1<α1<α2<α3<1.3,当中控模块判定单个所述支路的实际电流I与预设电流I0的比值B≤B1时,中控模块计算B与B1的差值△B01并根据△B01确定所述调节电阻的启动阻值,设定△B01=B1-B,
若△B01<△B1,所述中控模块使用α1将所述调节电阻的启动阻值调节至对应值;
若△B1<△B01≤△B2,所述中控模块使用α2将所述调节电阻的启动阻值调节至对应值;
若△B2<△B01,所述中控模块使用α3将所述调节电阻的启动阻值调节至对应值;
当所述中控模块通过第n预设阻值调节系数αn将所述调节电阻的启动阻值调节至对应值时,设定n=1,2,3,调节后的启动阻值记为R01,设定R01=R0×αn。
具体而言,当中控模块判定单个所述支路的实际电流I与预设电流I0的比值B1<B≤B2时,所述中控模块计算B与B2的差值△B02并根据△B02确定所述调节电阻的启动阻值,设定△B02=B2-B,
若△B02<△B1,所述中控模块使用α1将所述调节电阻的启动阻值调节至对应值;
若△B1<△B02≤△B2,所述中控模块使用α2将所述调节电阻的启动阻值调节至对应值;
若△B2<△B02,所述中控模块使用α3将所述调节电阻的启动阻值调节至对应值;
当所述中控模块通过第n预设阻值调节系数αn将所述调节电阻的启动阻值调节至对应值时,设定n=1,2,3,调节后的启动阻值记为R02,设定R02=R0×αn×B/B1。
具体而言,当中控模块判定单个所述支路的实际电流I与预设电流I0的比值B1<B≤B2且所述中控模块调节所述调节电阻的启动阻值时,中控模块实时记录电流异常的持续时长T并将T与T0进行比对,
若T≤T0,所述中控模块判定无需对电路进行断路处理;
若T>T0,所述中控模块判定需对电路进行断路处理并对该支路的故障级别进行判定;
具体而言,当中控模块判定单个所述支路的实际电流I与预设电流I0的比值B>B2时,所述中控模块判定支路电流过大、需切断支路并在切断支路时判定故障级别,同时根据故障级别选择对应的处理方案,所述中控模块计算B2与B差值△B03以判定故障级别,设定△B03=B-B2,
若△B03<△B1,所述中控模块判定该故障为三级故障,需在电路接通后按预设时间段检测;
若△B1<△B03≤△B2,所述中控模块判定该故障级别为二级故障,需在电路接通后实时检测;
若△B2<△B03,所述中控模块判定该故障级别为一级故障,需在电路接通前单独检测;
其中,一级故障严重程度大于二级故障严重程度大于三级故障严重程度。
具体而言,所述中控模块在切断故障支路时检测母线电流以判定是否需要对母线电流进行调节,
若切断一条支路,所述中控模块判定不需要调节母线电流;
若切断两条及以上支路,所述中控模块控制所述检测模块检测母线瞬时电流并根据瞬时电流选择对应的处理方案。
具体而言,所述中控模块中设有预设电流最大值Amax、第一母线电流比值C1以及第二母线电流比值C2,当切断两条及以上支路时,中控模块控制所述检测模块检测瞬时电流A并计算A与Amax的比值C,设定C=A/Amax,中控模块将母线电流比值C分别与第一母线电流比值C1、第二母线电流比值C2进行比对,
若C≤C1,所述中控模块判定不需要调节母线电流;
若C1<C≤C2,所述中控模块判定需要调节直流电源输出电压以降低母线电流;
若C2<C,所述中控模块判定母线电流过高、将直流电源切换到备用电源供电。
具体而言,所述中控模块设有预设直流电源的输出电压U0,当中控模块判定母线电流比值C1<C≤C2时,中控模块根据瞬时电流A将直流电源输出电压调节至对应值,中控模块将调节后的输出电压记为U,设定U=A/Amax×U0。
至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明;对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。