CN201758277U - 高低压柜继电保护综合自动化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的高低压柜继电保护综合自动化装置，包括主CPU插件、交流互感器插件、继电保护出口插件、弧光探头小盒、弧光保护汇集插件、温湿度采集小盒、高压柜状态监控插件、母线板及操作显示面板，其中，所述高低压柜继电保护综合自动化装置所需的交流电流电压模拟量通过交流互感器插件、对高低压电气开关进行分合闸操作的相应的出口继电器通过继电保护出口插件、弧光信号通过弧光探头小盒和弧光保护汇集插件、温湿度量通过温湿度采集小盒和高压柜状态监控插件、再通过母线板送给主CPU板插件，主CPU插件在资源共享的前提下，通过相应的出口继电器对高压电气开关进行分闸或合闸操作和调温调湿。具有响应速度极高，抗干扰好、又便于多探头复接等优点。
Description
高低压柜继电保护综合自动化装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种对中、低压线路，中、低压电气设备以及高、低压开关柜等进 行综合保护的装置，是一种能将中低压微机继电保护测控装置、专用谐波表、弧光保护装置 以及高压柜状态监控装置综合在一起的高低压柜继电保护综合自动化装置，属于自动保护
直O
现有技术
[0002] 现有（中低压）微机继电保护测控装置包括微机继电保护测控功能模块、微处理 器CPU和键盘显示器等外围设备，具有常规过流过压保护、电流电压功率频率测量功能和 通信功能；现有高压柜状态监控装置包括高压柜状态监控功能模块、微处理器CPU和键盘 显示器等外围设备，具有高压柜一次接线表示功能、小车状态显示功能、带电显示闭锁功 能、温湿度测量控制功能和通信功能；现有弧光保护装置包括弧光探头、弧光保护功能模 块、微处理器CPU和键盘显示器等外围设备，具有对电弧光探测传输（RS485)结合过电流判 别断开电源消灭弧光功能（芬兰进口弧光保护为主流产品）；现有的专用谐波分析表具有 15次-31次谐波测量功能。由于上述四套装置都是各自独立的，所以在对高压柜或低压柜 等电器进行设计配置时，就需要同时配备上述几套装置，每套装置都要有独立的硬件软件 等，明显存在设备多而杂，费用高，维护工作量大等缺陷。同时，由于目前使用的芬兰进口弧 光保护为主流产品的电弧光探测的信号传输使用的是光纤（RS485)传输，明显存在价格昂 贵、使用维护复杂等缺陷。
发明内容
[0003] 本实用新型的目的是为了充分发挥现有的微处理器CPU的性能，将高低压柜微机 继电保护测控装置、专用谐波分析表、高压柜状态监控装置和弧光保护装置有机的结合到 一起，在共享硬件和软件资源的基础上，提供一种将几种不同功能的装置综合在一起，共用 一套微机芯片控制的、结构简单合理、生产成本低、安装使用维护方便和综合功能强的高低 压柜继电保护综合自动化装置。
[0004] 本实用新型的高低压柜继电保护综合自动化装置，包括主CPU插件、交流互感器 插件、继电保护出口插件、弧光探头小盒、弧光保护汇集插件、温湿度采集小盒、高压柜状态 监控插件、母线板及操作显示面板，其特征在于所述高低压柜继电保护综合自动化装置所 需的交流电流电压模拟量通过交流互感器插件、对高低压电气开关进行分合间操作的相应 的出口继电器通过继电保护出口插件、弧光信号通过弧光探头小盒和弧光保护汇集插件、 温湿度量通过温湿度采集小盒和高压柜状态监控插件、再通过母线板送给主CPU板插件， 主CPU插件在资源共享的前提下，其微机芯片采用高速傅氏算法和各种逻辑运算并将计算 结果经继电保护出口插件通过相应的出口继电器对高压电气开关进行分闸或合闸操作和 调温调湿。
[0005] 所述弧光保护汇集插件的信息和高压柜状态监控插件的信息皆经I2C总线接口芯
3片转换成两线高速I2C总线经母线板送主CPU插件。
[0006] 所述弧光探头小盒中包括光敏三极管TMG、两级整形放大电路Tl和T2、两级光耦 隔离器Ul和U2，所述光敏三极管TMG的信号输出端经第一级整形放大电路Tl整形放大后 与第一级光耦隔离器Ul的输入端连接，第一级光耦隔离器Ul的输出端经第二级整形放大 电路T2整形放大后与第二级光耦隔离器U2的输入端连接，第二级光耦隔离器U2的输出端 作为弧光探头的信号输出并与弧光探头小盒输出端子连接。
[0007] 所述弧光探头小盒中还包括启动门限电路和温度补偿电路，所述启动门限电路包 括可调电位器RP，温度补偿电路包括三个固定电阻R1、R2、R2’和一个负温度系数电阻RT， 其电路连接关系是：可调电位器RP串接在光敏三极管TMG与电源正极之间；两个固定电阻 Rl和R2串接在第一级整形放大电路Ul的发射极与电源负极之间，第三个固定电阻R2’的 一端与前两个固定电阻R1、R2的串接点和第一级光耦隔离器Ul的输入端连接，第三个固定 电阻R2’的另一端与负温度系数电阻RT串联后与电源负极连接。
[0008] 本实用新型的高低压柜继电保护综合自动化装置，由于将微机继电保护测控装置 功能、专用谐波表功能、高压柜状态监控装置功能、弧光保护装置功能有机综合在一起，共 用一套微机芯片控制的综合装置中，能充分发挥微机芯片的强大功能。仅用一台装置即可 取代了四种各自独立的装置，节省了重复的硬件设备，减少了能源的消耗，减轻了运行维修 人员的工作量，具有结构简单合理，生产成本低，安装使用维护方便等优点，又由于将目前 进口的弧光保护探头使用的光纤接口和RS485接口方案改为本实用新型的光耦隔离和I2C 网络总线技术，（该总线速度> 400Kbps)，还具有响应速度极高，抗干扰好、又便于多探头 复接的优点，远优于进口的光纤传输方案。广泛适合大中小发电厂、各电压等级变电站、各 行各业配电所的中低压继电保护综合自动化系统使用，特别适合分散安装在多台高低压开 关柜上使用。为弧光保护、高压柜状态监控、谐波分析的推广应用打开了非常广阔的前景。
附图说明
[0009] 附图1是本实用新型中的一种方框结构示意图；
[0010] 附图2是本实用新型中的弧光探头小盒内的一种电路结构图。
具体实施方式
[0011] 参见附图1，本实用新型的高低压柜继电保护综合自动化装置，包括主CPU插件 1 (含有专用谐波表功能）、电源插件2、交流互感器插件3、继电保护出口插件4、弧光探头小 盒5 (由多个串联或并联或复联）、弧光保护汇集插件6、温湿度采集小盒7、高压柜状态监控 插件8、母线板9及操作显示面板10，其特征在于所述高低压柜继电保护综合自动化装置所 需的交流电流电压模拟量通过交流互感器插件3、对高低压电气开关进行分合间操作的相 应的出口继电器通过继电保护出口插件4、弧光信号通过弧光探头小盒5和弧光保护汇集 插件6、温湿度量通过温湿度采集小盒7和高压柜状态监控插件8、分别都通过母线板9送 给主CPU板插件1，主CPU插件1在资源共享的前提下，其中的微机芯片采用高速傅氏算法 和各种逻辑运算并将计算结果经继电保护出口插件4通过相应的出口继电器对高压电气 开关进行分闸或合闸操作和调温调湿。由于整机装置是以功能模块方式进行插件划分，故 综合的各项功能可方便的增加和删减，大大增加了装置组态的灵活性。[0012] 所述弧光保护汇集插件6的信息和高压柜状态监控插件8的信息皆经I2C总线接 口芯片转换成两线高速I2C总线再经母线板9送主CPU插件1。因采用高速I2C总线和相 应接口芯片，使故障信息响应和处理速度加快，同时也使待处理的信息数量可扩，方案简洁 先进。
[0013] 整机装置的核心是主CPU插件，其微机芯片采用的是32位带硬件除法、单指令乘 法、大容量RAM、大容量FIASH、多个高速高精度A/D转换器、并口总线不出片（提高抗干扰 性能）等先进的CPU架构，运用64点采样快速傅立叶计算作基础，完成16路交流量的计算 分析，使U、I计算精度达0. 2级，P、Q计算精度达0. 5级，谐波分析达31次，保护动作精度 提高，保护动作速度加快。本插件还可设有双以太网/双CAN网/双485网的网口和GPRS/ GSM远程服务网口。
[0014] 本实用新型的弧光探头小盒5内的电路采用光耦隔离电路，其结构如附图2所示， 主要包括光敏三极管TMG、两级整形放大电路Tl和T2、两级光耦隔离器Ul和U2构成。光 敏三极管TMG的信号输出端经第一级整形放大电路Tl整形放大后与第一级光耦隔离器Ul 的输入端连接，第一级光耦隔离器Ul的输出端经第二级整形放大电路T2整形放大后与第 二级光耦隔离器U2的输入端连接，第二级光耦隔离器U2的输出端作为弧光探头的信号输 出并与弧光探头小盒输出端子连接。为了便于调整弧光探头的灵敏度、防止干扰和温度变 化造误动作，在第一级光耦隔离器Ul的输入端设有启动门限和温度补偿电路，所述启动门 限电路包括可调电位器RP，温度补偿电路包括三个固定电阻R1、R2、R2’和一个负温度系数 电阻RT，其电路连接关系是：可调电位器RP串接在光敏三极管TMG与电源正极之间；两个 固定电阻Rl和R2串接在第一级整形放大电路Ul的发射极与电源负极之间，第三个固定电 阻R2’的一端与前两个固定电阻R1、R2的串接点和第一级光耦隔离器Ul的输入端连接，第 三个固定电阻R2’的另一端经负温度系数电阻RT与电源负极连接，以保证可调电位器RP 将灵敏度整定在10-50KLUX范围内，U1、U2两级光耦的设置可大大加强了抗干扰性能。
Claims (4)
- 一种高低压柜继电保护综合自动化装置，包括主CPU插件、交流互感器插件、继电保护出口插件、弧光探头小盒、弧光保护汇集插件、温湿度采集小盒、高压柜状态监控插件、母线板及操作显示面板，其特征在于所述高低压柜继电保护综合自动化装置所需的交流电流电压模拟量通过交流互感器插件、对高低压电气开关进行分合闸操作的相应的出口继电器通过继电保护出口插件、弧光信号通过弧光探头小盒和弧光保护汇集插件、温湿度量通过温湿度采集小盒和高压柜状态监控插件、再通过母线板送给主CPU板插件，主CPU插件在资源共享的前提下，其微机芯片采用高速傅氏算法和各种逻辑运算并将计算结果经继电保护出口插件通过相应的出口继电器对高压电气开关进行分闸或合闸操作和调温调湿。
- 2.如权利要求1所述的高低压柜继电保护综合自动化装置，其特征在于所述弧光保护 汇集插件的信息和高压柜状态监控插件的信息皆经I2C总线接口芯片转换成两线高速I2C 总线经母线板送主CPU插件。
- 3.如权利要求1或2所述的高低压柜继电保护综合自动化装置，其特征在于所述弧光 探头小盒中包括光敏三极管TMG、两级整形放大电路T1和T2、两级光耦隔离器U1和U2，所 述光敏三极管TMG的信号输出端经第一级整形放大电路T1整形放大后与第一级光耦隔离 器U1的输入端连接，第一级光耦隔离器U1的输出端经第二级整形放大电路T2整形放大后 与第二级光耦隔离器U2的输入端连接，第二级光耦隔离器U2的输出端作为弧光探头的信 号输出并与弧光探头小盒输出端子连接。
- 4.如权利要求3所述的高低压柜继电保护综合自动化装置，其特征在于所述弧光探头 小盒中还包括启动门限电路和温度补偿电路，所述启动门限电路包括可调电位器RP，温度 补偿电路包括三个固定电阻Rl、R2、R2’和一个负温度系数电阻RT，其电路连接关系是：可 调电位器RP串接在光敏三极管TMG与电源正极之间；两个固定电阻R1和R2串接在第一级 整形放大电路U1的发射极与电源负极之间，第三个固定电阻R2’的一端与前两个固定电阻 R1、R2的串接点和第一级光耦隔离器U1的输入端连接，第三个固定电阻R2’的另一端与负 温度系数电阻RT串联后与电源负极连接。
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