CN204205576U - 一种t接线路差动保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种T接线路差动保护装置，包括：第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器，分别用于检测所述T接线路第一电源侧、第二电源侧、负荷侧的电流；第一断路器、第二断路器、第三断路器，分别用于在线路故障时断开第一电源侧、第二电源侧、负荷侧线路；差动保护单元，包括：加法电路，用于求取所述第一电源侧、第二电源侧和负荷侧的差动电流；比较电路，用于将所述差动电流与线路故障阈值进行比较，当所述差动电流超过线路故障阈值时输出高电平；驱动电路，用于当所述比较电路输出高电平时同时断开第一电源侧、第二电源侧和负荷侧线路。解决了现有技术的单端线路电流速断保护无法实现T接线路全线速断以快速隔离故障点与电源的技术问题。

Description

一种T接线路差动保护装置

技术领域

本实用新型涉及电力系统继电保护装置技术领域，尤其涉及一种T接线路差动保护装置。 

背景技术

继电保护是电网安全防御体系的重要组成部分。具有自愈特征的智能电网要求保护装置能够可靠快速地切除故障，以确保电网安全运行，从而避免大停电事故的发生。电流差动保护是继电保护中的一种，根据“电路中流入节点电流的总和等于零”原理制成。差动保护把被保护对象看成是一个节点，正常时，流进被保护对象的电流和流出的电流相等，差动电流等于零。当出现故障时，流进被保护对象的电流和流出的电流不相等，差动电流大于零。当差动电流大于整定值时，报警保护出口动作，使断路器跳闸，断开电源。 

目前，110kV及以下电网运行方式为分列运行，始端为上级电源，终端为负荷站，一般仅在电源端配置单端线路电流速断保护。当线路故障时，因为只存在一个电源点，单端线路电流速断保护能够将上级电源点切除，实现故障点与电源点的隔离。但是，当线路T接有发电厂时，存在着上级电源及发电厂两个电源点。当线路发生内部短路时，单端线路电流速断保护无法实现全线速断以快速隔离故障点与电源。因此，单端线路电流速断保护不能满足T接线路保护快速动作的要求。 

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术的单端线路电流速断保护无法实现T接线路全线速断以快速隔离故障点与电源，从而提出一种 T接线路差动保护装置来解决该问题。 

本实用新型的一种T接线路差动保护装置，设置在T接线路中，所述T接线路始端为第一电源，终端为负荷，中间T接第二电源，包括：第一电流互感器，设置在所述第一电源侧，用于检测所述第一电源侧的电流；第二电流互感器，设置在所述第二电源侧，用于检测所述第二电源侧的电流；第三电流互感器，设置在所述负荷侧，用于检测所述负荷侧的电流；第一断路器，设置在所述第一电源侧，用于在线路故障时断开第一电源侧线路；第二断路器，设置在所述第二电源侧，用于在线路故障时断开第二电源侧线路；第三断路器，设置在所述负荷侧，用于在线路故障时断开负荷侧线路；差动保护单元，所述差动保护单元包括：加法电路，所述加法电路的三个输入端分别与所述第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器电连接，用于求取所述第一电源侧、第二电源侧和负荷侧的差动电流；比较电路，所述比较电路的输入端与所述加法电路的输出端电连接，用于将所述差动电流与线路故障阈值进行比较，当所述差动电流超过线路故障阈值时输出高电平；驱动电路，所述驱动电路的输入端与所述比较电路的输出端电连接，所述驱动电路的输出端分别与所述第一断路器、第二断路器、第三断路器电连接，用于当所述比较电路输出高电平时使所述第一断路器、第二断路器、第三断路器同时断开第一电源侧线路、第二电源侧线路和负荷侧线路。 

作为本实用新型的一种T接线路差动保护装置的进一步改进，所述加法电路包括：第一模数转换器，所述第一模数转换器的输入端与所述第一电流互感器电连接，用于将所述第一电源侧的电流模拟信号转换为数字信号；第二模数转换器，所述第二模数转换器的输入端与所述第二电流互感器电连接，用于将所述第二电源侧的电流模拟信号转换为数字信号；第三模数转换器，所述第三模数转换器的输入端与所述第三电流互感器电连接，用于将所述负荷侧的电流模拟信号转换为数字信号；加法器，所述加法器的两个输入端分别与所述第一模数转换器、第二模数转换器输出端电连接，用于求取所述第一电源侧和第二电源侧电流之和；减法器，所述减法器的一个输入端与所述第三模数转换器的输出端电连接，另一个输入端与所述加法电路的输出 端电连接，用于求取所述第一电源侧、第二电源侧和负荷侧的差动电流，所述减法器的输出端与所述比较电路的输入端电连接。 

作为本实用新型的一种T接线路差动保护装置的进一步改进，所述比较电路包括：数模转换器，所述数模转换器的输入端与所述加法电路的输出端电连接，用于将所述差动电流数字信号转换为模拟电压信号；电压比较器，所述电压比较器的正极输入端与所述数模转换器的输出端电连接，所述电压比较器的负极输入端接线路故障阈值电压，所述电压比较器的输出端与所述驱动电路的输入端电连接。 

作为本实用新型的一种T接线路差动保护装置的进一步改进，所述驱动电路包括：开关三极管，所述开关三极管的基极与所述比较电路的输出端电连接，当所述比较电路输出低电平时，所述开关三极管的集电极和发射极为断开状态，当所述比较电路输出高电平时，所述开关三极管的集电极和发射极为导通状态；继电器，所述开关三极管的集电极和发射极接入所述继电器的线圈供电回路，所述继电器具有三个触点，分别接入所述第一断路器、第二断路器和第三断路器的跳合闸控制回路，当所述开关三极管为导通状态时，所述继电器的线圈通电使所述三个常开触点闭合，使所述第一断路器、第二断路器和第三断路器同时跳闸，断开第一电源侧线路、第二电源侧线路和负荷侧线路。 

作为本实用新型的一种T接线路差动保护装置的进一步改进，所述开关三极管为达林顿三极管。 

作为本实用新型的一种T接线路差动保护装置的进一步改进，所述驱动电路包括：光电耦合器，所述光电耦合器的输入端与所述比较电路的输出端电连接，当所述比较电路输出低电平时，所述光电耦合器的输出端为断开状态，当所述比较电路输出高电平时，所述光电耦合器的输出端为导通状态；继电器，所述光电耦合器的输出端接入所述继电器的线圈供电回路，所述继电器具有三个触点，分别接入所述第一断路器、第二断路器和第三断路器的跳合闸控制回路，当所述光电耦合器的输出端为导通状态时，所述继电器的 线圈通电使所述三个常开触点闭合，使所述第一断路器、第二断路器和第三断路器同时跳闸，断开第一电源侧线路、第二电源侧线路和负荷侧线路。 

作为本实用新型的一种T接线路差动保护装置的进一步改进，所述光电耦合器为达林顿型光电耦合器。 

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点： 

(1)本实用新型的一种T接线路差动保护装置，由于包括：第一电流互感器，设置在所述第一电源侧，用于检测所述第一电源侧的电流；第二电流互感器，设置在所述第二电源侧，用于检测所述第二电源侧的电流；第三电流互感器，设置在所述负荷侧，用于检测所述负荷侧的电流；第一断路器，设置在所述第一电源侧，用于在线路故障时断开第一电源侧线路；第二断路器，设置在所述第二电源侧，用于在线路故障时断开第二电源侧线路；第三断路器，设置在所述负荷侧，用于在线路故障时断开负荷侧线路；差动保护单元，所述差动保护单元包括：加法电路，所述加法电路的三个输入端分别与所述第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器电连接，用于求取所述第一电源侧、第二电源侧和负荷侧的差动电流；比较电路，所述比较电路的输入端与所述加法电路的输出端电连接，用于将所述差动电流与线路故障阈值进行比较，当所述差动电流超过线路故障阈值时输出高电平；驱动电路，所述驱动电路的输入端与所述比较电路的输出端电连接，所述驱动电路的输出端分别与所述第一断路器、第二断路器、第三断路器电连接，用于当所述比较电路输出高电平时使所述第一断路器、第二断路器、第三断路器同时断开第一电源侧线路、第二电源侧线路和负荷侧线路。当线路发生内部故障时，在故障点有短路电流流入，短路电流为三侧对短路点电流向量和，即差动电流。当差动电流大于线路故障阈值时，全线速断，断开线路三侧断路器，实现电源与故障点之间的隔离。 

(2)本实用新型的一种T接线路差动保护装置，所述驱动电路包括开关三极管，所述开关三极管为达林顿三极管。由于所述继电器的线圈供电回路为大功率电路，而达林顿三极管具有放大倍数高的特点，用在此处作为理 想的大功率开关，可靠保证所述继电器的线圈供电回路正常工作。 

(3)本实用新型的一种T接线路差动保护装置，所述驱动电路包括光电耦合器，所述光电耦合器为达林顿型光电耦合器。由于所述继电器的线圈供电回路为大功率电路，而达林顿型光电耦合器具有大功率输出的特点，可靠保证所述继电器的线圈供电回路正常工作。 

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中 

图1是本实用新型实施例的一种T接线路差动保护装置的结构示意图； 

图2是本实用新型实施例的一种T接线路差动保护装置的电网接线示意图。 

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型实施例的一种T接线路差动保护装置，在高压供电技术领域，“T”接是指从甲方向乙方供电的线路中间接出一条线路，向第三方丙供电。如本实施例中，线路T接有发电厂以及上级电源两个电源点，另外一方接负载。本实施例中的T接线路差动保护装置包括：第一电流互感器CT1、第二电流互感器CT2、第三电流互感器CT3、第一断路器KD1、第一断路器KD2、第一断路器KD3、差动保护单元100。 

第一电流互感器CT1设置在所述第一电源A侧，用于检测所述第一电源A侧的电流IA。 

第二电流互感器CT2设置在所述第二电源B侧，用于检测所述第二电源A侧的电流IB。 

第三电流互感器CT3设置在所述负荷C侧，用于检测所述负荷C侧的电流IC。 

第一断路器KD1设置在所述第一电源A侧，用于在线路故障时断开第一 电源A侧线路。 

第二断路器KD2设置在所述第二电源B侧，用于在线路故障时断开第二电源B侧线路。 

第三断路器KD3设置在所述负荷C侧，用于在线路故障时断开负荷C侧线路。 

所述差动保护单元100包括：加法电路110、比较电路120、驱动电路130。 

加法电路110的三个输入端分别与第一电流互感器CT1、第二电流互感器CT2、第三电流互感器CT3电连接，用于求取第一电源A侧、第二电源B侧和负荷C侧的差动电流。具体地，加法电路110包括：第一模数转换器、第二模数转换器、第三模数转换器、加法器和减法器。 

所述第一模数转换器的输入端与第一电流互感器CT1电连接，用于将第一电源A侧的电流模拟信号转换为数字信号。 

所述第二模数转换器的输入端与第二电流互感器CT2电连接，用于将第二电源B侧的电流模拟信号转换为数字信号。 

所述第三模数转换器的输入端与第三电流互感器CT3电连接，用于将负荷C侧的电流模拟信号转换为数字信号。 

所述加法器的两个输入端分别与所述第一模数转换器、第二模数转换器输出端电连接，用于求取第一电源A侧电流IA和第二电源B侧电流IB之和。 

所述减法器的一个输入端与所述第三模数转换器的输出端电连接，另一个输入端与所述加法电路的输出端电连接，用于求取第一电源A侧、第二电源B侧和负荷C侧的差动电流。 

为了实现电流模拟信号转换为数字信号，所述第一模数转换器、第二模 数转换器、第三模数转换器可以选用直接将电流模拟信号直接转换为数字信号的芯片，这类芯片属于本技术领域公知常识，不予赘述。也可以先将电流模拟信号通过电流电压转换电路转换为电压模拟信号，然后将电压模拟信号通过模数转换器转换为数字信号。电流电压转换电路属于本技术领域公知常识，不予赘述。 

比较电路120的输入端与加法电路110的输出端电连接，用于将所述差动电流与线路故障阈值进行比较，当所述差动电流超过线路故障阈值时输出高电平。具体地，比较电路120包括：数模转换器和电压比较器。 

所述数模转换器的输入端与所述减法器的输出端电连接，用于将所述差动电流数字信号转换为模拟电压信号。 

所述电压比较器的正极输入端与所述数模转换器的输出端电连接，所述电压比较器的负极输入端接线路故障阈值电压。 

驱动电路130的输入端与比较电路120的输出端电连接，驱动电路130的输出端分别与第一断路器KD1、第二断路器KD2、第三断路器KD3电连接，用于当比较电路120输出高电平时使第一断路器KD1、第二断路器KD2、第三断路器KD3同时断开第一电源A侧线路、第二电源B侧线路和负荷C侧线路。具体地，驱动电路130包括：开关三极管和继电器。 

所述开关三极管的基极与所述电压比较器的输出端电连接，当所述比较电路输出低电平时，所述开关三极管的集电极和发射极为断开状态，当所述比较器输出高电平时，所述开关三极管的集电极和发射极为导通状态。 

所述开关三极管的集电极和发射极接入所述继电器的线圈供电回路，所述继电器具有三个触点，分别接入第一断路器KD1、第二断路器KD2和第三断路器KD3的跳合闸控制回路，当所述开关三极管为导通状态时，所述继电器的线圈通电使所述三个常开触点闭合，使第一断路器KD1、第二断路器KD2和第三断路器KD3同时跳闸，断开第一电源A侧线路、第二电源侧B线路和 负荷C侧线路。 

作为优选的实施方式，所述开关三极管为达林顿三极管。由于所述继电器的线圈供电回路为大功率电路，而达林顿三极管具有放大倍数高的特点，用在此处作为理想的大功率开关，可靠保证所述继电器的线圈供电回路正常工作。 

作为驱动电路130的一个优选实施方式，驱动电路130包括：光电耦合器和继电器。 

所述光电耦合器的输入端与所述电压比较器的输出端电连接，当所述比较电路输出低电平时，所述光电耦合器的输出端为断开状态，当所述比较器输出高电平时，所述光电耦合器的输出端为导通状态。 

所述光电耦合器的输出端接入所述继电器的线圈供电回路，所述继电器具有三个触点，分别接入第一断路器KD1、第二断路器KD2和第三断路器KD3的跳合闸控制回路，当所述光电耦合器的输出端为导通状态时，所述继电器的线圈通电使所述三个常开触点闭合，使第一断路器KD1、第二断路器KD2和第三断路器KD3同时跳闸，断开第一电源A侧线路、第二电源B侧线路和负荷C侧线路。 

作为优选的实施方式，所述光电耦合器为达林顿型光电耦合器。由于所述继电器的线圈供电回路为大功率电路，而达林顿型光电耦合器具有大功率输出的特点，可靠保证所述继电器的线圈供电回路正常工作。 

如图2所示，当线路内部K1点发生短路故障时，短路电流由第一电源A、第二电源B侧向故障点K1流动，负荷C侧对故障点无电流，由第一电源A、第二电源B向故障点K1流动的电流均为正，IA+IB+IC＝IK，IK为K1点的短路电流。假设线路故障阈值电流为IS(与所述电压比较器的负极输入端所接线路故障阈值电压对应)，当IK>＝IS时，差动保护动作，全线速断，断开线路三侧断路器，实现电源与故障点之间的隔离；当IK<IS时，差动保 护不动作。 

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。 

Claims (7)

1.一种T接线路差动保护装置，设置在T接线路中，所述T接线路的始端为第一电源，终端为负荷，中间T接第二电源，其特征在于包括：

第一电流互感器，设置在所述第一电源侧，用于检测所述第一电源侧的电流；

第二电流互感器，设置在所述第二电源侧，用于检测所述第二电源侧的电流；

第三电流互感器，设置在所述负荷侧，用于检测所述负荷侧的电流；

第一断路器，设置在所述第一电源侧，用于在线路故障时断开第一电源侧线路；

第二断路器，设置在所述第二电源侧，用于在线路故障时断开第二电源侧线路；

第三断路器，设置在所述负荷侧，用于在线路故障时断开负荷侧线路；

差动保护单元，所述差动保护单元包括：

加法电路，所述加法电路的三个输入端分别与所述第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器电连接，用于求取所述第一电源侧、第二电源侧和负荷侧的差动电流；

比较电路，所述比较电路的输入端与所述加法电路的输出端电连接，用于将所述差动电流与线路故障阈值进行比较，当所述差动电流超过线路故障阈值时输出高电平；

驱动电路，所述驱动电路的输入端与所述比较电路的输出端电连接，所述驱动电路的输出端分别与所述第一断路器、第二断路器、第三断路器电连接，用于当所述比较电路输出高电平时使所述第一断路器、第二断路器、第三断路器同时断开第一电源侧线路、第二电源侧线路和负荷侧线路。

2.根据权利要求1所述的一种T接线路差动保护装置，其特征在于，

所述加法电路包括：

第一模数转换器，所述第一模数转换器的输入端与所述第一电流互感器电连接，用于将所述第一电源侧的电流模拟信号转换为数字信号；

第二模数转换器，所述第二模数转换器的输入端与所述第二电流互感器电连接，用于将所述第二电源侧的电流模拟信号转换为数字信号；

第三模数转换器，所述第三模数转换器的输入端与所述第三电流互感器电连接，用于将所述负荷侧的电流模拟信号转换为数字信号；

加法器，所述加法器的两个输入端分别与所述第一模数转换器、第二模数转换器输出端电连接，用于求取所述第一电源侧和第二电源侧电流之和；

减法器，所述减法器的一个输入端与所述第三模数转换器的输出端电连接，另一个输入端与所述加法电路的输出端电连接，用于求取所述第一电源侧、第二电源侧和负荷侧的差动电流，所述减法器的输出端与所述比较电路的输入端电连接。

3.根据权利要求1所述的一种T接线路差动保护装置，其特征在于，

所述比较电路包括：

数模转换器，所述数模转换器的输入端与所述加法电路的输出端电连接，用于将所述差动电流数字信号转换为模拟电压信号；

电压比较器，所述电压比较器的正极输入端与所述数模转换器的输出端电连接，所述电压比较器的负极输入端接线路故障阈值电压，所述电压比较器的输出端与所述驱动电路的输入端电连接。

4.根据权利要求1所述的一种T接线路差动保护装置，其特征在于，

所述驱动电路包括：

开关三极管，所述开关三极管的基极与所述比较电路的输出端电连接，当所述比较电路输出低电平时，所述开关三极管的集电极和发射极为断开状态，当所述比较电路输出高电平时，所述开关三极管的集电极和发射极为导通状态；

继电器，所述开关三极管的集电极和发射极接入所述继电器的线圈供电回路，所述继电器具有三个触点，分别接入所述第一断路器、第二断路器和第三断路器的跳合闸控制回路，当所述开关三极管为导通状态时，所述继电器的线圈通电使所述三个常开触点闭合，使所述第一断路器、第二断路器和第三断路器同时跳闸，断开第一电源侧线路、第二电源侧线路和负荷侧线路。

5.根据权利要求4所述的一种T接线路差动保护装置，其特征在于，所述开关三极管为达林顿三极管。

6.根据权利要求1所述的一种T接线路差动保护装置，其特征在于，

所述驱动电路包括：

光电耦合器，所述光电耦合器的输入端与所述比较电路的输出端电连接，当所述比较电路输出低电平时，所述光电耦合器的输出端为断开状态，当所述比较电路输出高电平时，所述光电耦合器的输出端为导通状态；

继电器，所述光电耦合器的输出端接入所述继电器的线圈供电回路，所述继电器具有三个触点，分别接入所述第一断路器、第二断路器和第三断路器的跳合闸控制回路，当所述光电耦合器的输出端为导通状态时，所述继电器的线圈通电使所述三个常开触点闭合，使所述第一断路器、第二断路器和第三断路器同时跳闸，断开第一电源侧线路、第二电源侧线路和负荷侧线路。

7.根据权利要求6所述的一种T接线路差动保护装置，其特征在于，所述光电耦合器为达林顿型光电耦合器。