CN204179751U - 用于控制回路数字化监视的继电保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于控制回路数字化监视的继电保护装置。其包括：控制回路，包括分闸回路和分压保护电阻(R0)，分闸回路包括分闸保护单元以及串联的分闸线圈(Y2)和断路器辅助接点(DL2)，分压保护电阻(R0)并联于分闸保护单元；分闸回路监视电压采集单元，并联于串联的分闸线圈(Y2)和断路器辅助接点(DL2)，用于采集串联的分闸线圈(Y2)和断路器辅助接点(DL2)两端的分闸监视电压(U_Y2)；信号处理单元，信号处理单元与分闸回路监视电压采集单元连接，当分闸监视电压(U_Y2)大于警示值时，信号处理单元发出报警信号；警示单元，与信号处理单元连接。该继电保护装置能够完全有效监视控制回路，确保了控制回路的安全性和可靠性。

Description

用于控制回路数字化监视的继电保护装置

技术领域

本实用新型属于电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种用于控制回路数字化监视的继电保护装置。

背景技术

继电保护技术向着继电保护选择性、灵敏性、可靠性和快速性的方向发展，但是继电保护二次回路的设计却没有得到相应的改进或者创新，特别是继电保护分闸控制回路的监视。多年以来，国内各设计院基本沿用之前的设计思路，即：分闸回路监视通过并联高阻抗合闸位置监视继电器(HWJ)来实现。

继电保护分闸回路的完好性直接影响到继电保护动作的正确性和可靠性，是继电保护正确动作的前提，但是由于控制回路中部分线圈、辅助接点等断路器零部件材料、制造工艺、组装工艺等问题，断路器难免存在接触不良、线圈断线、线圈匝间短路等诸多问题。采用并联的高阻抗合闸位置监视继电器做监视时，容易出现断路器在远方和就地都无法分闸现象，一种原因是被监视回路直接断开或接触电阻增加很大，综合保护装置发出断线信号，断路器无法分闸；另一种原因是被监视回路没有断开，而接触电阻增加较小，特别是增加的接触电阻在报警死区范围内，综合保护装置没有发出任何报警信号，而由于线圈分压不够，断路器同样不能分闸。第二种情况在目前技术条件下没有任何装置或方法能够检测出或发出断路器不能分闸的报警信号。

虽然现有技术中也出现了一些装置或方法，以试图完全有效监视分闸回路，但是也未能彻底解决此问题，反而增加了一些复杂的检测元件，加大了控制回路的复杂性，给实际应用带来了诸多不便。因此，需要一种用于控制回路数字化监视的继电保护装置，以解决现有技术中存在的上述问题。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种用于控制回路数字化监视的继电保护装置。采用本实用新型的继电保护装置能够有效监视控制回路，确保了对控制回路的完整性和可靠性实现完全有效的监视。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种用于控制回路数字化监视的继电保护装置，其包括：控制回路，包括分闸回路和分压保护电阻R0，所述分闸回路包括分闸保护单元以及串联的分闸线圈Y2和断路器辅助接点DL2，所述分压保护电阻R0并联于所述分闸保护单元；分闸回路监视电压采集单元VF2，并联于所述串联的所述分闸线圈Y2和所述断路器辅助接点DL2，用于采集所述串联的所述分闸线圈Y2和所述断路器辅助接点(DL2)两端的分闸监视电压U_Y2；信号处理单元，所述信号处理单元与所述分闸回路监视电压采集单元VF2连接，用于接收所述分闸监视电压U_Y2，并且所述信号处理单元设置有警示值，当所述分闸监视电压U_Y2大于警示值时，所述信号处理单元发出报警信号；警示单元，与所述信号处理单元连接，用于接收所述报警信号以报警。

优选地，所述继电保护装置还包括合闸回路监视电压采集单元VF1，所述控制回路还包括合闸回路和分压保护电阻R1，所述合闸回路包括合闸保护单元以及串联的合闸线圈Y1和断路器辅助接点DL1，所述分压保护电阻R1并联于所述合闸保护单元，所述合闸回路监视电压采集单元VF1并联于所述串联的合闸线圈Y1和断路器辅助接点DL1，以采集所述串联的所述合闸线圈Y1和所述断路器辅助接点DL1两端的合闸监视电压U_Y1，所述合闸回路监视电压采集单元连接于所述信号处理单元，以向所述信号处理单元发送所述合闸监视电压U_Y1。

优选地，所述分闸回路监视电压采集单元VF2和所述合闸回路监视电压采集单元VF1分别串联有断路器辅助接点DL3、DL4。

优选地，所述断路器辅助接点DL3、DL4为断路器延时接点。

优选地，所述分闸回路监视电压采集单元VF2和所述合闸回路监视电压采集单元VF1可以采集毫伏电压，和/或所述分闸回路监视电压采集单元VF2和所述合闸回路监视电压采集单元VF1的内阻可达兆欧级。

优选地，所述警示值包括第一警示值和第二警示值，当R_Y2为10欧时，所述第一警示值为173.9mV，所述第二警示值为401.8mV。

优选地，所述分闸回路监视电压采集单元VF2可以对所述分闸监视电压U_Y2录波，和/或所述合闸回路监视电压采集单元VF1可以对所述合闸监视电压U_Y1录波。

优选地，所述分闸回路监视电压采集单元和所述信号处理单元之间连接有A/D转换器，以将所述分闸监视电压的模拟量信号转换为数字量信号，所述合闸回路监视电压采集单元和所述信号处理单元之间也连接有A/D转换器，以将所述合闸监视电压的模拟量信号转换为数字量信号。

优选地，所述分闸保护单元包括防跳继电器TBJ、保护出口K、跳闸压板L和二极管D2，所述防跳继电器TBJ与所述二极管D2串联后一端与电源正极连接，另一端与分闸线圈连接，所述保护出口K与所述跳闸压板L串联后与所述二极管D2并联，其中所述防跳继电器TBJ的第一触点TBJ-1与所述二极管D2并联。

优选地，所述合闸保护单元包括二极管、保持继电器HBJ和防跳继电器TBJV，所述二极管D1与所述保持继电器(HBJ)串联后一端连接于电源正极，另一端连接于合闸线圈，所述防跳继电器TBJV并联于所述串联的所述二极管和所述保持继电器HBJ，其中，所述防跳继电器TBJ的第二触点TBJ-2与所述防跳继电器TBJV的第一触点TBJV-1并联后与所述防跳继电器TBJV串联，所述防跳继电器TBJV的第二触点TBJV-2串联于所述二极管D1和所述保持继电器HBJ之间，所述保持继电器HBJ的第一个触点HBJ-1与所述二极管D1并联后与所述防跳继电器TBJV串联。

本实用新型的有益效果为：采用本实用新型的继电保护装置用于控制回路的数字化监视时基于直流回路中电阻和电压的对应关系，通过对被监视控制回路例如分闸回路或者合闸回路中电压降的监视，达到对控制回路中继电器线圈断线、线圈匝间短路、断路器辅助接点电阻增大、端子接触不良等故障问题的监视，提高了对控制回路各类故障问题的完全有效以及可靠监视，避免断路器事故情况下不能分闸导致的事故扩大。且由于具备了监视电压的录波功能，将为分、合闸过程进行分析提供了数据基础。

附图说明

图1是根据本实用新型的一个优选实施例的继电保护装置的方框图；

图2是图1所示继电保护装置的控制回路监视原理图。

图中：10、分闸保护单元；20、合闸保护单元。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供了一种用于控制回路数字化监视的继电保护装置。该继电保护装置包括控制回路、分闸回路监视电压采集单元、信号处理单元和警示单元。下面将详细地描述本实用新型的继电保护装置及其各个部分。

如图2所示，控制回路包括分闸回路和分压保护电阻R0，分闸回路包括分闸保护单元10以及串联的分闸线圈Y2和断路器辅助接点DL2，分压保护电阻R0并联于分闸保护单元10。

分闸回路监视电压采集单元VF2并联于上述串联的分闸线圈Y2和断路器辅助接点DL2，用于采集串联的分闸线圈Y2和断路器辅助接点两端的分闸监视电压U_Y2。

信号处理单元与分闸回路监视电压采集单元VF2连接(参见图1)，用于接收分闸监视电压U_Y2，并且信号处理单元设置有警示值，当分闸监视电压U_Y2大于警示值时，信号处理单元发出报警信号。

警示单元与信号处理单元连接(参见图1)，用于接收报警信号以报警。

作为优选的实施例，继电保护装置还包括合闸回路监视电压采集单元VF1，控制回路还包括合闸回路和分压保护电阻R1，合闸回路包括合闸保护单元20以及串联的合闸线圈Y1和断路器辅助接点DL1，分压保护电阻R1并联于合闸保护单元20，合闸回路监视电压采集单元VF1并联于上述串联的合闸线圈Y1和断路器辅助接点DL1，以采集串联的合闸线圈Y1和断路器辅助接点DL1两端的合闸监视电压U_Y1，合闸回路监视电压采集单元连接于信号处理单元(参见图1)，以向信号处理单元发送合闸监视电压U_Y1。

优选地，分闸回路监视电压采集单元VF2串联有断路器辅助接点DL3，合闸回路监视电压采集单元VF1串联有断路器辅助接点DL4。进一步地，断路器辅助接点DL3和断路器辅助接点DL4为断路器延时接点，由此可以保护分闸回路监视电压采集单元VF2和合闸回路监视电压采集单元VF1在控制回路分、合闸瞬间免于强电流冲击损坏。

另外，分闸回路监视电压采集单元VF2和合闸回路监视电压采集单元VF1可以采集毫伏电压。分闸回路监视电压采集单元和合闸回路监视电压采集单元可以采用阿尔泰科技公司出售的数据采集产品。进一步地，分闸回路监视电压采集单元VF2和合闸回路监视电压采集单元VF1的内阻可达兆欧级。由于在分闸回路中增加了分闸回路监视电压采集单元VF2，并且在合闸回路中增加了合闸回路监视电压采集单元VF1，这些监视电压采集单元的内阻达到兆欧级时，对控制回路产生的误差非常小，可以忽视不计，以免影响监视电压的误差。

优选地，警示值包括第一警示值和第二警示值，当R_Y2为10欧时，第一警示值为173.9mV，第二警示值为401.8mV。警示值可以录入至信号处理单元中，而第一警示值和第二警示值的取得通过以下方法获得。其中图2中各个元件的参数如表一所示。

正常监视情况下，断路器在合闸位置时，断路器辅助接点DL2在合闸位置，通过分闸回路的监视回路，计算分闸监视电压U_Y2：

$U_{Y2}=\frac{R_{Y2}}{R_0+R_{Y2}}=\frac{10}{8.0\×{10}^3+10}\×110,$

得出分闸监视电压的正常值为U_Y2＝137.3(mV)。

进一步地，根据设备厂家规定的分闸线圈的最低动作电压为额定电压U_n的60％，设R_Z为分闸回路接触不良故障导致的增加电阻，则分闸监视电压U_Y2的第一警示值的计算过程为：

1、根据分闸过程计算分闸线圈电压为60％U_n时，允许的R_Z值：

$\frac{R_{Y2}}{R_{\mathrm{TBJ}}+R_Z+R_{Y2}}=60\%,$

$\frac{10}{4+R_Z+10}=0.60,$

得出R_Z＝2.67(Ω)。

2、根据允许R_Z值，通过分闸回路的监视回路计算分闸监视电压U_Y2为：

$U_{Y2}=\frac{R_{Y2}+R_Z}{R_0+R_{Y2}+R_Z}\×U_n$

$U_{Y2}=\frac{10+2.67}{8.0\×{10}^3+10+2.67}\×110$

得出U_Y2＝173.9(mV)。

此外，根据GB/T-11022-2011《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》规定，当电源电压等于或小于额定电压的30％时，不应脱扣。根据分闸线圈不能动作时分闸线圈电压为30％U_n计算，同上原理，则分闸监视电压U_Y2的第二警示值的计算过程为：

$\frac{R_{Y2}}{R_{\mathrm{TBJ}}+R_Z+R_{Y2}}=30\%,$

因此， $\frac{10}{4+R_Z+10}=0.3,$

得出：R_Z＝19.33(Ω)。

从而根据 $U_{Y2}=\frac{R_{Y2}+R_Z}{R_0+R_{Y2}+R_Z}\×U_n=\frac{10+19.33}{8.0\×{10}^3+10+19.33}\×110$

得出U_Y2＝401.8(mV)。

根据以上计算过程，正常工作情况下分闸监视电压U_Y2运行电压在137.3mV左右，但是，当分闸监视电压U_Y2大于第一警示值173.9mV后，分闸线圈Y2就存在不能够可靠动作的情况，一旦分闸监视电压U_Y2大于401.8mV后。分闸线圈Y2则肯定不能分闸，需要立即机械分闸，然后对分闸回路进行检查处理。由此通过第一警示值和第二警示值的设置实现分闸回路的可靠监视，确保分闸回路的可靠运行。

合闸回路的情况与分闸回路中的情况基本相同，当R_Y1为10欧时，同样可以设定第一警示值173.9mV和第二警示值401.8mV。由此在信号处理单元中设定的第一警示值和第二警示值，不论分闸回路还是合闸回路中出现超过第一警示值或者第二警示值的情况，信号处理单元均会向警示单元发出报警信号，以提示工作人员。

表一

元件	电气参数
		控制回路电源电压	Un＝110(V)
TBJ继电器	RTBJ＝4.0(Ω)
		Y2分闸线圈	RY2＝10.0(Ω)
R0电阻	R0＝8.0(kΩ)
		VF采集单元	RVF＞1.0(MΩ)

进一步地，分闸回路监视电压采集单元VF2可以对分闸监视电压U_Y2录波，和/或合闸回路监视电压采集单元VF1可以对合闸监视电压U_Y1录波。由此可以根据录波的情况来分析分闸和合闸的动作过程，加强对控制回路工作情况的全面掌握。

作为优选的实施例，分闸回路监视电压采集单元VF2和信号处理单元之间连接有A/D转换器(未示出)，用来将分闸监视电压的模拟量信号转换为数字量信号，合闸回路监视电压采集单元VF1和信号处理单元之间也连接有A/D转换器，以将合闸监视电压的模拟量信号转换为数字量信号。通过A/D转换器将模拟量信号转换为数字量信号，以方便信号处理单元的数据处理。

作为一个优选的实施例，分闸保护单元包括防跳继电器TBJ、保护出口K、跳闸压板L和二极管D2，防跳继电器TBJ与二极管D2串联后一端与电源正极连接，另一端与分闸线圈Y2连接，保护出口K与跳闸压板L串联后与二极管D2并联，其中防跳继电器TBJ的第一触点TBJ-1与二极管D2并联。

作为另一个优选的实施例，合闸保护单元包括二极管D1、保持继电器HBJ和防跳继电器TBJV，二极管D1与保持继电器串联后一端连接于电源正极，另一端连接于合闸线圈Y1，防跳继电器TBJV并联于串联的二极管和保持继电器HBJ，其中，防跳继电器TBJ的第二触点TBJ-2与防跳继电器TBJV的第一触点TBJV-1并联后与防跳继电器TBJV串联，防跳继电器TBJV的第二触点TBJV-2串联于二极管D1和保持继电器HBJ之间，保持继电器HBJ的第一个触点HBJ-1与二极管D1并联后与防跳继电器TBJV串联。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于控制回路数字化监视的继电保护装置，其特征在于，包括：

控制回路，包括分闸回路和分压保护电阻(R0)，所述分闸回路包括分闸保护单元以及串联的分闸线圈(Y2)和断路器辅助接点(DL2)，所述分压保护电阻(R0)并联于所述分闸保护单元；

分闸回路监视电压采集单元(VF2)，并联于所述串联的所述分闸线圈(Y2)和所述断路器辅助接点(DL2)，用于采集所述串联的所述分闸线圈(Y2)和所述断路器辅助接点两端的分闸监视电压(U_Y2)；

信号处理单元，所述信号处理单元与所述分闸回路监视电压采集单元(VF2)连接，用于接收所述分闸监视电压(U_Y2)，并且所述信号处理单元设置有警示值，当所述分闸监视电压(U_Y2)大于警示值时，所述信号处理单元发出报警信号；

警示单元，与所述信号处理单元连接，用于接收所述报警信号以报警。

2.根据权利要求1所述的继电保护装置，其特征在于，所述继电保护装置还包括合闸回路监视电压采集单元(VF1)，所述控制回路还包括合闸回路和分压保护电阻(R1)，所述合闸回路包括合闸保护单元以及串联的合闸线圈(Y1)和断路器辅助接点(DL1)，所述分压保护电阻(R1)并联于所述合闸保护单元，所述合闸回路监视电压采集单元(VF1)并联于所述串联的合闸线圈(Y1)和断路器辅助接点(DL1)，以采集所述串联的所述合闸线圈(Y1)和所述断路器辅助接点(DL1)两端的合闸监视电压(U_Y1)，所述合闸回路监视电压采集单元连接于所述信号处理单元，以向所述信号处理单元发送所述合闸监视电压 (U_Y1)。

3.根据权利要求2所述的继电保护装置，其特征在于，所述分闸回路监视电压采集单元(VF2)和所述合闸回路监视电压采集单元(VF1)分别串联有断路器辅助接点(DL3、DL4)。

4.根据权利要求3所述的继电保护装置，其特征在于，所述断路器辅助接点(DL3、DL4)为断路器延时接点。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的继电保护装置，其特征在于，所述分闸回路监视电压采集单元(VF2)和所述合闸回路监视电压采集单元(VF1)可以采集毫伏电压，和/或所述分闸回路监视电压采集单元(VF2)和所述合闸回路监视电压采集单元(VF1)的内阻可达兆欧级。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的继电保护装置，其特征在于，所述警示值包括第一警示值和第二警示值，当分闸线圈(Y2)的电阻为10欧时，所述第一警示值为173.9mV，所述第二警示值为401.8mV。

7.根据权利要求2至4中任一项所述的继电保护装置，其特征在于，所述分闸回路监视电压采集单元(VF2)可以对所述分闸监视电压(U_Y2)录波，和/或所述合闸回路监视电压采集单元(VF1)可以对所述合闸监视电压(U_Y1)录波。

8.根据权利要求2至4中任一项所述的继电保护装置，其特征在于，所述分闸回路监视电压采集单元和所述信号处理单元之间连接有A/D转换器，以将所述分闸监视电压的模拟量信号转换为数字量信号，所述合闸回路监视电压 采集单元和所述信号处理单元之间也连接有A/D转换器，以将所述合闸监视电压的模拟量信号转换为数字量信号。

9.根据权利要求2至4中任一项所述的继电保护装置，其特征在于，所述分闸保护单元包括防跳继电器(TBJ)、保护出口(K)、保护跳闸压板(L)和二极管(D2)，所述防跳继电器(TBJ)与所述二极管(D2)串联后一端与电源正极连接，另一端与分闸线圈(Y2)连接，所述保护出口(K)与所述跳闸压板(L)串联后与所述二极管(D2)并联，其中所述防跳继电器(TBJ)的第一触点(TBJ-1)与所述二极管(D2)并联。

10.根据权利要求9所述的继电保护装置，其特征在于，所述合闸保护单元包括二极管、保持继电器(HBJ)和防跳继电器(TBJV)，所述二极管(D1)与所述保持继电器(HBJ)串联后一端连接于电源正极，另一端连接于合闸线圈(Y1)，所述防跳继电器(TBJV)并联于所述串联的所述二极管和所述保持继电器(HBJ)，其中，所述防跳继电器(TBJ)的第二触点(TBJ-2)与所述防跳继电器(TBJV)的第一触点(TBJV-1)并联后与所述防跳继电器(TBJV)串联，所述防跳继电器(TBJV)的第二触点(TBJV-2)串联于所述二极管(D1)和所述保持继电器(HBJ)之间，所述保持继电器(HBJ)的第一个触点(HBJ-1)与所述二极管(D1)并联后与所述防跳继电器(TBJV)串联。