CN201994647U - 小电流接地选线保护控制器 - Google Patents

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许良柱
陈荣
阎海山
曾宇
刘海锋
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Abstract

本小电流接地选线保护控制器有一个以上交流采样模块,接收来自电网系统的零序电压和零序电流信号,并将这些信号通过滤波器和运算放大器处理后送到由现场可编程门阵列单元中;有一个以上控制跳闸执行继电器的包括有可编程门阵列单元和密码锁电路单元的跳闸模快;还有一个由中央处理器、存储单元和包含有通讯串口,以太网接口的通迅模块构成的故障数据分析与处理模块以及显示器和键盘。这些构件在内设软件的控制下运行,能够快速检测并隔离系统中发生单相接地故障的线路,在保证供电可靠性,确保系统的安全稳定运行的同时,能够有效防止人身伤害事故以及进一步的相间短路事故的发生。

Description

小电流接地选线保护控制器
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电力系统低压配电网的设备制造技术领域,特别是一种检测并控制小电流系统线路单相接地故障的装置。
背景技术
[0002] 国内66kV及以下配电网普遍采用中性点非直接接地的接地方式,在这类电网中单相接地故障的发生率很高,占电力系统总故障率的70%以上,并且大多会进一步演变为永久性的相间短路事故。由于单相接地故障不产生短路电流,且线电压仍是对称的,不影响正常供电,按规程要求允许继续运行1〜2小时,但是,带故障继续运行存在事故隐患,主要体现在以下两个方面:
[0003] 第一,由于接地点无法预知也无法控制,所以,如果接地点附近有人经过则会形成跨步电压,很容易造成人身伤害事故。
[0004] 第二,接地时的非故障相对地电压会升高到原来的占倍,如果同时伴随有铁磁谐振,则会使相电压升高到5倍甚至更高,形成过电压,容易使绝缘损坏或击穿,会进一步导致相间短路、电气设备损毁等事故。
[0005] 因此,电力系统规程要求线路发生单相接地故障后,尽快找到并切除故障线路。
[0006] 传统基于稳态信号选线理论的小电流接地选线产品,由于受消弧线圈补偿、互感器精度误、系统接地方式等因素影响,选线正确率只有不到50%,达不到用户求。研究和实践表明,基于暂态信号选线原理不受上述因素影响,具有100%的选线正确率,因此,开发基于暂态信号选线原理的小电流接地选线保护控制器,在单相接地故障发生后,通过采用暂态信号原理选线算法,快速准确地选出故障线路并且快速动作于断路器跳闸,能够有效解决单相接地故障导致的人身伤害、事故扩大等潜在问题。
实用新型内容
[0007] 本实用新型的目的是提供一种小电流单相接地选线保护控制器,它主要解决现有保护控制设备在单相接地故障发生后不能够在短时间内准确地选出故障线路并快速发出警告或跳闸控制信号的问题。
[0008] 为了解决上述问题,本小电流接地选线保护控制器有一个以上的交流采样模块, 每一个所述的交流采样模块设有12对信号采集输入端口,每一对信号采集输入端口有一个采集自电流互感器零序电流信号的端口和一个采集电压互感器零序电压信号的端口,所述的这些信号采集输入端口通过滤波器和运算放大器处理后,经模/数转换器送到由现场可编程门阵列单元中,所述的交流采样模块用于对故障数据的采集;
[0009] 有一个以上的跳闸模快,每一个所述的跳闸模块有一个现场可编程门阵列单元, 该现场可编程门阵列单元通过一个密码锁电路单元控制有多路继电器控制输出端口 ;这种跳闸模块用于对线路的跳闸方式进行设置,其中可设置独立告警、独立跳闸、同时告警和跳闸等三种模式,每一条线路都可以单独进行跳闸和告警功能的投退,并对跳闸延时、告警延时等参数进行设置,各线路间的跳闸功能互不影响,
[0010] 有一个人机模块,包含有显示器和键盘,用于输入数据和设置工作模式;
[0011] 有一个电源模块,把DC220V转变成24V和5V信号给供其它模块使用;
[0012] 有一个故障数据分析与处理模块,由中央处理器、存储单元和包含有通讯串口,以太网接口的通信模块构成,该故障数据分析与处理模块通过数据总线和控制总线与各个所述交流采样模块,跳间模块和人机模块相连接,该数据分析与处理模块用于对故障数据进行分析,提取特征分量,采用暂态信号原理选线算法,准确选出故障线路。
[0013] 本实用新型可以解决小电流接地系统单相接地故障的快速检测与隔离问题,可以防止单相接地故障进一步诱发人身伤害事故、相间短路事故等其它事故的发生。
[0014] 本实用新型的设计方案如下:
[0015] 本实用新型主要由数据高速采集、故障数据分析处理、跳闸逻辑设置、跳闸逻辑处理等模块组成。
[0016] 数据高速采集模块用于实时采集系统的零序电压和各线路的零序电流。由于单相接地故障发生时,系统的零序电压会突然升高,所以,装置一旦检测到系统零序电压达到设置的电压门槛值,就立即临时存储采样数据,然后启动选线算法。由于单相接地时故障产生的零序电流较小,暂态分量持续的时间很短,所以要求数据采集系统具有较高的采样速率和采样精度,才能获得有实际价值的故障数据。
[0017] 故障数据分析与处理模块用于对故障数据进行分析,提取特征分量,采用暂态信号原理选线算法,准确选出故障线路。暂态信号原理选线算法是利用故障信号暂态分量进行选线,具有很高的选线准确率,能够满足保护可靠性要求。
[0018] 跳闸逻辑设置模块用于对线路的跳闸方式进行设置。装置的跳闸模式有独立告警、独立跳间、同时告警和跳间等三种模式供选择使用,每一条线路都可以单独进行跳闸和告警功能的投退,并对跳闸延时、告警延时等参数进行设置,各线路间的跳闸功能互不影响。
[0019] 跳闸逻辑处理模块处理设定的跳闸逻辑,实现继电器跳闸出口。装置在选出故障线路后,经过一系列跳闸逻辑判断,然后驱动继电器输出一组空接点。工程应用时,将这一组空接点串联在断路器的跳闸回路中,达到驱动断路器路闸,切除故障线路的目的。
附图说明
[0020] 图1是本实用新型的硬件功能模块框图。 具体实施方式
[0021] 下面结合附图实例对本小电流接地选线保护控制器进一步说明如下:
[0022] 图1所示的小电流接地选线保护控制器的构成如下:
[0023] 有四块交流采样模块7,每一个的交流采样模块设有12对信号采集输入端口,接收来自零序电压互感器(PT)的电压信号和来自零序电流互感器(CT)的零序电流信号。每一对信号采集输入端对应一个交流变换器,变换出来的信号通过滤波器和运算放大器处理后送到模/数(A/D)转换器,经模/数(A/D)转换器转换后送到现场可编程门阵列(FPGA) 单元;[0024] 有一个故障数据分析与处理模块,由中央处理器4、时钟模块3、存储单元5和包含有通讯串口,以太网接口的通信模块6构成,该故障数据分析与处理模块通过数据总线和控制总线与各个交流采样模块7,跳间模块8和人机模块2相连接;
[0025] 有四块的跳闸模块8,每一个的跳闸模块有一个现场可编程门阵列(FPGA)单元, 该单元通过一个密码锁电路单元控制12路继电器输出;
[0026] 有一个由显示器和键盘构成的人机模块2 ;
[0027] 还有一个向上述模块供电的电源模块1 ;
[0028] 图1中功能模块之间的单实线代表控制信号,粗实线代表地址、数据信号,箭头表示的走向。

Claims (1)

1. 一种小电流接地选线保护控制器,其特征在于:有一个以上的交流采样模块,每一个所述的交流采样模块设有12对信号采集输入端口,每一对信号采集输入端口有一个采集自电流互感器零序电流信号的端口和一个采集电压互感器零序电压信号的端口,所述的这些信号采集输入端口通过滤波器和运算放大器处理后,经模/数转换器送到由现场可编程门阵列单元中;有一个以上的跳间模快,每一个所述的跳间模块有一个现场可编程门阵列单元,该现场可编程门阵列单元通过一个密码锁电路单元控制有多路继电器控制输出端口; 有一个人机模块,包含有显示器和键盘;有一个电源模块,把DC220V转变成24V和5V信号给供其它模块使用; 有一个故障数据分析与处理模块,由中央处理器、存储单元和包含有通讯串口,以太网接口的通讯模块构成,该故障数据分析与处理模块通过数据总线和控制总线与各个所述交流采样模块,跳间模块和人机模块相连接。
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