CN202373969U - 智能电流保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能电流保护装置，包括在孤岛运行下对微电网各线路进行检测的微电网线路检测模块；检测微电网的开关位置情况的位置检测模块；发布微电网开关的开合闸指令信息的控制信号检测模块；接收上述各模块的信息，自动判断是否启动所述微电网线路检测模块进入保护模式，并逻辑处理后输出相应的控制命令给后续模块的中央处理单元；控制微电网开关进行开合闸操作的开关控制模块；本实用新型能够在微电网并网运行和孤岛运行时自动完成工作模式的切换，对微电网进行短路、接地、过载等测试，在发生故障时及时跳闸，保证用电设备的安全。

Description

智能电流保护装置

技术领域

本实用新型涉及一种电力行业中对微电网的保护和控制装置。

背景技术

微电网作为智能电网重要的组成部分，对新能源推广、节能降耗、降低炭排放量具有重要意义的高新技术，微电网与传统电网相结合也被国内外专家一致认为是未来电力系统的发展趋势，然而随着分布式发电技术的发展，微电网的保护与控制慢慢成了其想进一步发展所需要解决的头号难题，现有设备难以满足微电网离网运行及离网切换的要求，不能保证用电设备的安全。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种智能电流保护装置，能够在微电网并网运行和孤岛运行时自动完成工作模式的切换，并在孤岛运行状态时可以实现三段式电流保护、小电流接地/系统单相接地保护、快速速断保护等功能，保证用电设备的安全。

本实用新型采用的技术方案是：

一种智能电流保护装置，包括：

微电网线路检测模块，用于在孤岛运行下对微电网各线路进行检测并将信息传递给中央处理单元；

位置检测模块，用于检测微电网的开关位置情况并将信息传送给中央处理单元；

中央处理单元，用于接收上述各模块的信息，自动判断是否启动所述微电网线路检测模块进入保护模式，并逻辑处理后输出相应的控制命令给后续模块；

开关控制模块，用于接收来自所述中央处理单元的开合闸指令信息，控制微电网开关进行开合闸操作；

所述智能电流保护装置还设有控制信号检测模块，用于将人工控制微电网开关的开合闸指令信息传递给中央处理单元。

所述智能电流保护装置还可以包括规约转换模块，用于将所述中央处理单元的信息转换成规定的规约形式，与上位机进行信息交互，所述规约转换模块设有一个或多个通讯接口；

所述智能电流保护装置还可以包括状态显示模块，用于将中央处理单元逻辑处理后的信息通过显示元件显示出来。

所述智能电流保护装置还可以包括信息输入模块，用于通过键盘或按键向中央处理单元输入状态查询和修改配置参数信息。

如上述任意一种方案所述微电网线路检测模块包括：

工作状态检测模块，用于检测当前电网线路的工作状态并将信息传递给中央处理单元；

接地故障检测模块，用于检测微电网线路是否存在接地现象并将信息传送给中央处理单元；

过载检测模块，用于检测微电网线路过载情况并将信息传递给中央处理单元；

相间短路检测模块，用于微检测线路各相之间是否存在短路情况并将信息传递给中央处理单元；

所述智能电流保护装置还优选设有用于安装上述各模块的铁制壳体，所述显示元件和通讯接口均设置在壳体上。

本实用新型的有益效果：

本实用新型能够通过位置检测模块实时检测电网开关来判断所述微电网是否处于孤岛运行状态，配合中央处理单元可以实现并网运行和孤岛运行的自动状态切换；设有微电网线路检测模块，在孤岛运行状态下能够进行短路、接地、过载等测试，在出现故障时，可及时跳闸，保证用电设备安全；在孤网运行时，接地故障检测、模块过载检测模块、相间短路检测模块对微电网电流进行检测，实现了三段式电流保护、小电流接地/系统单相接地保护、快速速断保护等功能。

附图说明

图1为本实用新型的各模块连接示意图；

图2为本实用新型的一种实施例使用状态图；

图3为本实用新型的壳体外部元件布置示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种智能电流保护装置，主要用于三相四线电网，设于电网线路和微电网线路之间用于在微电网并网运行和孤岛运行时自动完成工作模式的切换，对微电网进行短路、接地、过载等测试，在发生故障时可及时跳闸，保证用电设备的安全。所述只能电流保护装置包括：

微电网线路检测模块，用于在孤岛运行下对微电网各线路进行检测并将信息传递给中央处理单元；所述检测项目可包括相间短路、过载、接地等。

位置检测模块，用于检测微电网的开关位置情况并将信息传送给中央处理单元；中央处理单元通过位置检测模块传递的开关信息进行保护模式的进入和退出的自动切换。

中央处理单元，用于接收上述各模块的信息，自动判断是否启动所述微电网线路检测模块进入保护模式，并逻辑处理后输出相应的控制命令给后续模块；

开关控制模块，用于接收来自所述中央处理单元的开合闸指令信息，控制微电网开关进行开合闸操作；

进入所述保护模式的条件为：所述微电网开关处于开闸状态。这时是为中央处理单元接到进入保护模式的信号，所述中央处理单元自动启动微电网线路检测模块，进入孤岛运行状态。

所述智能电流保护装置还设有控制信号检测模块，用于将人工控制微电网开关的开合闸指令信息传递给中央处理单元。人为对所述微电网开关进行控制进而控制本装置的工作模式。

本实用新型所述的并网运行是指在正常情况下，微电网与电网并网运行时，微电网向电网提供多余的电能或由电网补充自身发电量的不足。孤岛运行是指当检测到电网故障或电能质量不满足要求时，微网可以与主网断开形成孤岛模式，自主为用电设备供电，并可启动保护模式对微电网各线路进行短路、接地、过载等测试，在发生故障时可及时跳闸，保证用电设备的安全。

所述智能电流保护装置还可以包括规约转换模块，用于将所述中央处理单元的信息转换成规定的规约形式，与上位机进行信息交互，所述规约转换模块设有一个或多个通讯接口；所述上位机通过配置软件可实时的远程监测，遥控本智能电流保护装置，也可以通过上位机为本装置进行各项参数配置。

所述智能电流保护装置还可以包括状态显示模块，用于将中央处理单元逻辑处理后的信息通过显示元件显示出来，便于操作者现场直观的进行观看（例如本装置的工作状态、微电网和电网的工作状态和参数配置的详细信息等等）。

所述智能电流保护装置还可以包括信息输入模块，用于维护人员通过信息输入模块下达对装置参数的查看和更新、对开关、线路状态的查看等指令，所述指令通过键盘或按键3向中央处理单元下达。所述键盘或按键优选设有复位键（用于复位液晶显示）、上、下移按键（用于移动光标、翻页操作及修改定值大小）、左、右移按键（用于移动定值有效位光标）、确认按键（用于激活主菜单、进人下级菜单、修改定值后确认执行以及保护动作后复归）和退出按键（用于返回上级菜单）。

如上述任意一种方案所述微电网线路检测模块包括：

工作状态检测模块，用于检测当前电网线路的工作状态并将信息传递给中央处理单元；如果当前电网的运行状态恢复正常，中央处理单元自动退出保护模式，恢复并网运行状态。

接地故障检测模块，用于检测微电网线路是否存在接地现象并将信息传送给中央处理单元；

过载检测模块，用于检测微电网线路过载情况并将信息传递给中央处理单元；

相间短路检测模块，用于微检测线路各相之间是否存在短路情况并将信息传递给中央处理单元；

所述相间短路检测模块和过载检测模块用于对三相四线微电网三项线路电流进行接地和相间短路检测，所述接地故障检测模块用于对零序电流进行接地检测，所述各电流检测装置优选采用精密电流互感器进行电流检测，检测结果通过中央处理单元逻辑处理后由开关控制模块进行开关量的输出，当A、B、C三相中任一相电流大大超过速断电流定值，本装置将在10ms内跳闸出口。通过上述电流检测，本装置可以实现三段式电流保护、小电流接地/系统单相接地保护、快速速断保护等功能。

所述智能电流保护装置还设有电源转换模块，用于为上述各模块转换工作需要的工作电压。所述电源转换模块将输入的电源电压变换成各个所述模块需要的工作电压的电压变换模块，为各个所述模块供电。所述微电网继电保护装置既可以外接电源，也可以自备电源，这些电源用以提供所述电源电压。

所述通讯接口优选为RS485/RS232通讯接口。支持MODBUS规约，通讯功能强大，互操作性好。通过该接口，所述智能电流保护装置不仅可与本地用PC机连接实现定值查询和配置数据，又可与GSM模块支持光MODEM、GSM/GPRS（配置短消息模块后，可以通过手机对开关实现控制监视功能）等多种网络设备相配合，通过短消息模式实现遥控、遥信、遥测和遥调等功能。可以通过跳线选择RS232或RS485接口。

所述通讯接口均优选为采用了电磁隔离和光电隔离措施的接口，以提高装置的抗干扰能力。对于任何出口信号均采用双重监控，确保出口信号的可靠性。

所述显示元件优选LED指示灯1和/或液晶显示屏2。

所述液晶显示屏用于响应各按键命令、显示人机对话界面、主动显示事故告警。

所述LCD指示灯包括运行指示灯（用于表示装置上电、电源工作正常）、通讯指示灯（用于表示液晶屏与CPU通讯，召唤数据正常）、保护指示灯（用于过流或速断保护事件告警）和备用指示灯。

所述智能电流保护装置还优选设有用于安装上述各模块的铁制壳体，所述壳体可以起到保护、防尘和抗电磁干扰作用。各所述显示元件、按键和通讯接口均设置在壳体上。

可以理解的是，本保护装置还设有一些常用电路，例如所述各电流检测装置与所述中央处理单元之间应设有高精度的模数转换电路，用于将模拟信号转换为数字信号，但由于其均为一些本领域常用电路，为公知技术，并不是本实用新型的主要发明点，所以未作详细说明。

为了更好的理解本实用新型,先通过一个简单的实施例进一步进行说明：

如图2所示，本装置开始工作时，首先进行初始化（输入输出口、定时器、定值、通信参数等），通过位置检测模块采集微电网开关当前位置状态，通过工作状态检测模块采集当前电网工作状态，并实时送给状态显示模块和上位机。当位置检测模块检测到微电网开关处于合闸状态时，此时处于并网运行状态，装置退出所有保护功能。当位置检测模块检测到微电网开关处于开闸状态时，此时为孤岛运行状态，起到微电网线路检测模块，进入保护模式，中央处理单元对过载检测模块、相间短路检测模块、接地故障检测模块送来的信息进行处理，若线路出现短路等故障，则迅速将跳闸信息传递给开关控制模块，驱动开关跳闸，实现对用电设备的保护。所述控制信号检测模块当检测到当前电网工作状态恢复正常时，驱动开关控制模块进行合闸，退出保护模式，恢复并网运行。

本智能电流保护装置的监控软件中含有多种智能算法，使得本装置能够在其失去通信能力后，延时实现故障隔离、网络重构、自动恢复供电等功能。

本智能电流保护装置的还采用了抗雷电波冲击和抗电磁干扰设计，抗雷电波冲击设计使得各输入、输出带电端子分别对地、交流回路与直流回路之间、交流直流回路与交流电压回路之间，能承受5KV、1.2/50 的雷电波冲击。抗电磁干扰设计使得该装置能承受频率为1MHz及100KHz衰减振荡波(第一半波电压幅值共模2.5KV, 差模1KV)的脉冲干扰试验，以及能承受IEC 61000-4-4：1995标准规定的4级快速瞬变脉冲群抗扰度试验。

本实用新型具有功耗低、安装方便、匹配方式灵活多样，适宜多种运行及环境场所等特点。

Claims (10)

1.一种智能电流保护装置，其特征在于包括：

    微电网线路检测模块，用于在孤岛运行下对微电网各线路进行检测并将信息传递给中央处理单元；

位置检测模块，用于检测微电网的开关位置情况并将信息传送给中央处理单元；

中央处理单元，用于接收上述各模块的信息，自动判断是否启动所述微电网线路检测模块进入保护模式，并向开关控制模块输出相应的控制命令；

开关控制模块，用于接收来自所述中央处理单元的开合闸指令信息，控制微电网开关进行开合闸操作。

2.如权利要求1所述的智能电流保护装置，其特征在于其还设有控制信号检测模块，用于将人工控制微电网开关的开合闸指令信息传递给中央处理单元。

3.如权利要求2所述的智能电流保护装置，其特征在于其还包括规约转换模块，用于将所述中央处理单元的信息转换成规定的规约形式，与上位机进行信息交互，所述规约转换模块设有一个或多个通讯接口。

4.如权利要求3所述的智能电流保护装置，其特征在于其还包括状态显示模块，用于将中央处理单元逻辑处理后的信息通过显示元件显示出来。

5.如权利要求4所述的智能电流保护装置，其特征在于其还包括信息输入模块，用于通过键盘或按键向中央处理单元输入状态查询和修改配置参数信息。

6.如权利要求1、2、3、4或5所述的智能电流保护装置，其特征在于所述微电网线路检测模块包括：

工作状态检测模块，用于检测当前电网线路的工作状态并将信息传递给中央处理单元；

接地故障检测模块，用于检测微电网线路是否存在接地现象并将信息传送给中央处理单元；

过载检测模块，用于检测微电网线路过载情况并将信息传递给中央处理单元；

相间短路检测模块，用于微检测线路各相之间是否存在短路情况并将信息传递给中央处理单元。

7.如权利要求6所述的只能电流保护装置，其特征在于其还设有电源转换模块，用于为上述各模块转换工作需要的工作电压。

8.如权利要求7所述的智能电流保护装置，其特征在于所述通讯接口为RS485/RS232通讯接口。

9.如权利要求8所述的只能电流保护装置，其特征在于所述显示元件为LED指示灯和/或液晶显示屏。

10.如权利要求9所述的智能电流保护装置，其特征在于其还设有用于安装上述各模块的铁制壳体，所述显示元件和通讯接口均设置在壳体上。

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