CN206977038U - 一种集成接地选线功能的线路保护测控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集成接地选线功能的线路保护测控装置，包括CPU板、AC板、人机接口板和DIO板，其中，AC板上安装有相保护CT、相保护PT、零序CT和零序PT二次互感器，所有二次互感器的输出端均接入CPU板的AD芯片；CPU板由AD芯片和CPU模块组成，CPU模块包含一片FPGA和一个双核处理器，AD芯片与FPGA相连，FPGA与双核处理器相连，双核处理器与人机接口板、DIO板相连。本实用新型通过双核处理器实现装置的保护和测控功能以及接地选线功能。本实用新型可以有效解决目前小电流接地选线装置需要独立配置、成本高、二次回路复杂、不含跳闸功能等问题。

Description

一种集成接地选线功能的线路保护测控装置

技术领域

本实用新型涉及到一种集成接地选线功能的线路保护测控装置，属于继电保护技术领域。

背景技术

我国10~66kV供电系统普遍采用中性点不直接接地（小电流接地）的运行方式，其发生单相接地故障时，由于不构成低阻抗的短路回路，接地故障稳态电流较小，二次侧电流一般小于1安培，多数情况下可以自动熄弧。然而为防止绝缘破坏引发的相间短路及防止事故的扩大，系统在发生单相接地故障时，要求能够准确地选出故障线路，并予于快速切除。

目前在系统中实际应用的接地选线装置，通常可以同时采集多条线路的电压和电流信号，并根据暂态信号或稳态信号的选线方法从中识别出发生单相接地短路故障的线路，选线准确率可达90%以上。但是，由于选线装置与线路保护测控装置是分离的，选线装置自身并不具备延时跳闸功能，所以很难做到正确选线后及时切除故障线路。

具有快速切除故障线路功能的线路保护测控装置，为实现保护和测控的功能，其每周波采样24点即可，而该采样速率无法真实捕捉到暂态零序电流信号，因而现有的线路保护测控装置大多也不带接地选线功能。少数带有接地选线功能的线路保护测控装置，由于受其采样速率的限制，主要是通过零序电流或零序电压高次谐波分量的大小来判断接地故障的，当相应零序分量大于一定值时，装置将故障信息上传至主站，通过与主站配合来识别具体的故障线路。由于稳态零序分量的故障特征很不明显，导致选线的准确率不高，同时该功能依赖于主站的配合，因而在实际现场很少应用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种集成接地选线功能的线路保护测控装置，用于10~66kV电压等级继电保护的应用场合。

为解决上述技术问题，本发明提供一种集成接地选线功能的线路保护测控装置，包括CPU板、AC板、人机接口板和DIO板；

所述AC板上安装有相保护CT、相保护PT、零序CT和零序PT二次互感器，所有二次互感器的输出端均接入CPU板的AD芯片；

所述CPU板由AD芯片和CPU模块组成，所述CPU模块包含一片FPGA和一个处理器，所述AD芯片与FPGA相连；所述FPGA与处理器相连；

所述处理器与人机接口板、DIO板相连。

前述的线路保护测控装置接入10~66kV电压等级的电力系统中。

前述的AD芯片的采样速率为每周波240点。

前述的处理器为双核处理器，双核处理器包括内核1和内核2。

前述的FPGA对AD芯片的采样数据进行240点采样传输至双核处理器的内核2。

前述的FPGA对AD芯片的采样数据进行24点采样传输至双核处理器的内核1。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型可以有效解决目前小电流接地选线装置需要独立配置、成本高、二次回路复杂、不含跳闸功能等问题；同时，通过对采样数据抽点形式的区分实现了暂态量小电流接地选线与保护测控功能的集成优化，亦可有效解决传统保护测控装置稳态量选线准确率低、实用性差的问题；暂态量接地选线与保护测控功能的相互配合可大大提高装置选线的准确性和可靠性，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型的集成接地选线功能的线路保护测控装置架构图。

具体实施方式

下面对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本实用新型的集成接地选线功能的线路保护测控装置包括CPU板、AC板、人机接口板和DIO板。具体如下：

AC板上安装有相保护CT、相保护PT、零序CT和零序PT等二次互感器组成，通过这些二次互感器将电力系统中经一次互感器传变后的电压、电流值进一步传变为AD芯片可以直接采集的信号。所有二次互感器的输出端均接入CPU板的AD芯片。

CPU板由AD芯片和CPU模块组成，其中，CPU模块包含一片FPGA和双核处理器，双核处理器内核为内核1和内核2，实现不同功能。

CPU模块中的FPGA与CPU板上的AD芯片相连，并控制AD芯片以每周波240点的采样速率采集经互感器传变后的二次电压、电流值。

CPU模块中的FPGA对AD芯片的采样数据进行不同形式的抽点处理后分别传输给双核处理器的内核1和内核2，内核1对由FPGA传输过来的数据进行逻辑运算与处理，实现装置的线路保护和测控功能，该功能在业内非常成熟，采用现有技术进行编程数据处理即可实现；内核2对由FPGA传输过来的数据进行逻辑运算与判别，实现接地选线功能，该功能在业内非常成熟，采用现有技术进行编程数据处理即可实现。内核2使用每周波240点采样数据，执行以暂态接地选线判据为主、稳态选线判据为辅的综合选线判据。二者处理结果亦可相互配合，进而实现包括但不限于内核2确定本线路接地故障并跳闸后闭锁内核1的重合闸功能。本实用新型中，FPGA对AD芯片的采样数据进行24点采样传输至内核1，进行240点采样传输至内核2。

双核处理器与人机接口板相连，DIO板相连，从而构成装置完整的系统架构。人机接口板负责界面显示、按键操作响应、与外部通信等人机交互功能。DIO板负责延时跳闸操作。

本实用新型的工作原理如下：

基于本实用新型的集成接地选线功能的线路保护测控装置应用于10~66kV电压等级的电力系统中，当系统中某条线路发生单相接地短路故障时，该系统每条线路中都会产生一定大小的暂态零序电流和零序电压，本装置中的零序CT和零序PT将经一次互感器传变后的暂态零序电流和零序电压进一步传变为AD采样芯片可直接采集的信号，CPU板上的AD芯片以每周波240点的采样速率采集该采样数据并经FPGA全部抽点后送给双核处理器的内核2，内核2确定发生故障的线路；当内核2确定是本装置自身所保护的线路发生接地故障时，通过DIO板实现对本线路的延时跳闸功能。

由于装置自身内核1主要实现保护测控的功能，因而当内核2因故障选线跳开本条线路后，为防止内核1通过重合闸功能重合故障线路，内核2动作于跳闸时需发一闭锁信号闭锁内核1的相应重合闸功能，该内核2动作于跳闸时发送一闭锁信号闭锁内核1的相应重合闸采用简单的编程即可实现，属于业内非常成熟的技术。同时，由于人机接口板与双核处理器相连，内核2可将选线结果等信息通过人机接口板进行相应结果的显示和输出。

此外，系统中暂态零序电压、电流的大小受接地故障的类型、接地瞬时的相位以及各种实际运行条件等因素的影响，内核2通过对暂态零序信号的逻辑运算和判别后所确定的故障线路可能有误，这样可能会导致非故障线路的保护测控装置跳开。为减少上述误动产生的影响，内核2除需具备跳闸功能外，还应同时具备重合闸功能，即可在跳开对应线路后，如果判断故障未消失则可选择进行重合闸操作，从而提高实际选线的准确率，该重合闸的操作采用简单的编程即可实现，属于业内非常成熟的技术。

综上所述，本实用新型的集成接地选线功能的线路保护测控装置可以有效解决传统小电流接地选线装置不含跳闸功能的问题，通过对数据采样速率的区分实现了暂态量小电流接地选线与保护测控功能的集成优化，接地选线与保护测控功能的配合可大大提高装置实际选线的准确率和动作的可靠性，具有良好的应用前景。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种集成接地选线功能的线路保护测控装置，其特征在于，包括CPU板、AC板、人机接口板和DIO板；

所述AC板上安装有相保护CT、相保护PT、零序CT和零序PT二次互感器，所有二次互感器的输出端均接入CPU板的AD芯片；

所述CPU板由AD芯片和CPU模块组成，所述CPU模块包含一片FPGA和一个处理器，所述AD芯片与FPGA相连；所述FPGA与处理器相连；

所述处理器与人机接口板、DIO板相连。

2.根据权利要求1所述的一种集成接地选线功能的线路保护测控装置，其特征在于，所述线路保护测控装置接入10~66kV电压等级的电力系统中。

3.根据权利要求1所述的一种集成接地选线功能的线路保护测控装置，其特征在于，所述AD芯片的采样速率为每周波240点。

4.根据权利要求3所述的一种集成接地选线功能的线路保护测控装置，其特征在于，所述处理器为双核处理器，双核处理器包括内核1和内核2。

5.根据权利要求4所述的一种集成接地选线功能的线路保护测控装置，其特征在于，所述FPGA对AD芯片的采样数据进行240点采样传输至双核处理器的内核2。

6.根据权利要求4所述的一种集成接地选线功能的线路保护测控装置，其特征在于，所述FPGA对AD芯片的采样数据进行24点采样传输至双核处理器的内核1。