CN208782464U - 一种智能电弧光保护装置 - Google Patents

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李霞飞
张文兵
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Abstract

本实用新型涉及开关柜保护设备技术领域,尤其为一种智能电弧光保护装置,包括主控处理器、辅控处理器、双口RAM存储器、弧光传感器以及SDRAM存储器,所述主控处理器与辅控处理器之间通过双口RAM存储器双向总线连接,且连接到CPLD模块,所述SDRAM存储器分别双向总线连接到主控处理器、辅控处理器,所述弧光传感器通过连接A/D转换模Ⅰ块至CPLD模块,电流互感器连接到A/D转换模Ⅰ,所述CPLD模块串口连接到快速继电器,所述快速继电器与断路器连接。本实用新型,提高了装置系统的工作效率;使得出口跳闸时间小于大大降低,远快于传统的母线保护,大大缩短了开关柜的内部弧光故障总切除时间,极大地提高了响应速度。

Description

一种智能电弧光保护装置
技术领域
本实用新型涉及开关柜保护设备技术领域,具体为一种智能电弧光保护装置。
背景技术
目前国内用于中、低压母线的保护及其局限性,中、低压母线发生短路故障时,所产生的电弧光对设备及人员会造成极大的伤害。但是目前在国内中低压母线系统中一般不配置专用的快速母线保护,而是依赖上一级变压器的后备保护切除母线短路故障,这样导致了故障切除时间的延长,加大了设备的损伤程度,破坏严重时可能造成事故进一步扩大,威胁到系统的稳定运行。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种智能电弧光保护装置,以解决上述背景技术中提出的问题。所述智能电弧光保护装置提高了装置系统的工作效率;使得出口跳闸时间小于大大降低,远快于传统的母线保护,大大缩短了开关柜的内部弧光故障总切除时间,极大地提高了响应速度。
为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:
一种智能电弧光保护装置,包括主控处理器、辅控处理器、双口RAM存储器、弧光传感器以及SDRAM存储器,所述主控处理器与辅控处理器之间通过双口RAM存储器双向总线连接,且连接到CPLD模块,所述SDRAM存储器分别双向总线连接到主控处理器、辅控处理器,所述弧光传感器通过连接A/D转换模Ⅰ块至CPLD模块,电流互感器连接到A/D转换模Ⅰ,所述CPLD模块串口连接到快速继电器,所述快速继电器与断路器连接。
优选的,所述弧光传感器通过1-2倍增器连接A/D转换模Ⅰ,该A/D转换模Ⅰ输入口连接有与其互校的A/D转换模Ⅱ,该A/D转换模Ⅱ连接到CPLD模块。
优选的,所述主控处理器还连接有RS485分配器以及GPS对时模块。
优选的,所述辅控处理器还串口连接有总线收发器,该总线收发器连接液晶屏与键盘。
优选的,所述辅控处理器还串口连接有光电隔离模块,该光电隔离模块连接报警器连接以及工作电源。
优选的,所述电流互感器连接有无源低通滤波模块。
优选的,所述主控处理器采用TMS320C6713芯片,辅控处理器采用S32C2410芯片,双口RAM存储器采用CY7C006A芯片,CPLD模块为EP1C6Q240C8芯片,A/D转换模Ⅰ、A/D转换模Ⅱ以ADS1178作为数据采集芯片。
优选的,所述总线收发器采用SN74LVTH16245A芯片。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
具备强大的实时计算能力;主控处理器保护的是逻辑运算及出口跳闸功能;辅控处理器实现事件记录、人机接口、站内监控系统通信等功能。辅控处理器和辅控处理器分工明确,双方之间通过双口RAM存储器可方便地进行数据交互和资源共享,并通过SDRAM存储器,不断移除二者处理数据,保持运算内存,加快运算速度,提高了装置系统的工作效率;使得出口跳闸时间小于大大降低,远快于传统的母线保护,大大缩短了开关柜的内部弧光故障总切除时间,极大地提高了响应速度。
附图说明
图1为电弧光的危害示意图;
图2为本实用新型原理框图;
图3为本实用新型原理逻辑框图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1~3,本实用新型提供一种技术方案:
一种智能电弧光保护装置,包括主控处理器、辅控处理器、双口RAM存储器以及弧光传感器,所述主控处理器与辅控处理器之间双向总线连接,且连接到CPLD模块,所述双口RAM存储器分别双向总线连接到主控处理器、辅控处理器,所述弧光传感器通过连接A/D转换模Ⅰ块至CPLD模块,电流互感器连接到A/D转换模Ⅰ,所述CPLD模块串口连接到快速继电器,所述快速继电器与断路器连接。
弧光传感器安装在柜内各间隔中,可实现由简单到复杂、有选择性的保护。弧光传感器作为光感应元件,在发生弧光故障时检测突然增加的光强,并通过专用光纤将光信号传送给主控处理器,光电转换在A/D转换模Ⅰ完成。
主控处理器采用TMS320C6713芯片,作为核心芯片,外接CPLD模块、RS485分配器、GPS对时模块,弧光传感器把光信号传输到A/D转换模Ⅰ,通过1-2倍增器使光信号增大,便于ADS1178进行数据采集并转换成电流信号,抗干扰能力强,增加检测精度,然后CPLD模块实现接口控制电路,使装置能适时地调整自身硬件结构以满足保护控制需求,主控处理器TMS320C6713芯片对CPLD模块上传的电流信号,然后进行处理,完成模拟量数据采集功能、保护逻辑计算和以快速继电器控制断路器实现跳闸出口等功能,并有RS458分配器实现对整个装置和站内监控系统通信等功能(标准MODBUS通信)。
辅控处理器采用S32C2410芯片,通过双口RAM存储器与主控处理器之间实现数据交换,同时S32C2410芯片负责该装置系统的综合事务,其通过以SN74LVTH16245A芯片为核心的总线收发器外接液晶屏和键盘,实现人机交换;同时通过光电隔离模块接入了装置工作电源,而且还控制报警器进行报警输出。
主控处理器与辅控处理器进行同步数据高速运算处理,然后SDRAM存储器,可以适用于其结果数据的输入,不断移除处理数据保持运算内存,加快运算速度,同时通过一个同步时钟使TMS320C6713芯片、S32C2410芯片能够共享一个时钟周期,以相同的速度同步工作,不需要插入等待时钟,因此加大了二者工作效率。
电流互感器输入接入无源低通滤波模块,用于滤除每路模拟量中的干扰信号。电流互感器最多可提供36路开关量输入。输入电压可配置为110或220V,并含有光耦电压监视回路。
A/D转换模Ⅰ的采样数据用于保护元件动作行为计算,A/D转换模Ⅱ用于开放出口继电器正电源,A/D转换模Ⅰ与A/D转换模Ⅱ数据实时互校,一旦判别出数据不一致的情况,立即报警并闭锁保护。
选用快速继电器出口跳闸时间小于5ms,远快于传统的母线保护,对开关柜的内部弧光故障总切除时间可以控制在100ms。
如图3所示,本装置,电流采集单元为基础分组,总计36个弧光传感器可以整定关联到任意一组电流信号上。当弧光传感器把光信号传输到主控处理器时,并且同时电流启动元件(快速继电器驱动断路器)动作,电弧光保护动作,电流启动元件分为突变量启动元件和电流常量启动元件,两个元件取或逻辑;装置可选择弧光信号动作单判据作为动作逻辑判断。
通道异常检测:任意扩展模块若在主控模块整定为投入,若检测到扩展模块通道数据传输异常或通道中断,发该模块通信异常报告。
弧光传感器异常检测:若在弧光保护整定为弧光判据和电流判据取与逻辑时,若检测到探头动作超过5s且无电,流元件动作,则屏蔽该弧光传感器,并发传感器异常保护。而且该故障必须手动操作复归且检测到该弧光传感器恢复正常,方可再次开放该传感器。
电流单元异常检测:装置实时检测投入的电流单元的自检电压,当电流单元的自检电压异常时,屏蔽该电流单元且发电流单元异常报告。
TA异常检测:装置运行时检查交流电流。
相序检测:I2>0.25In且I2>4I1;持续时间1分钟;上述判据都满足时,认为TA相序接反,In为二次额定负荷电流(下同),I1为正序电流,I2为负序电流,发告警信号。
负载不对称检测:在最大相间电流差大于最大相电流的50%且最大电流相大于额定电流的25%时且持续1分钟,发告警信号。
装置告警:当装置检测到本身硬件故障时,发出告警信号,同时闭锁整套保护。硬件故障包括:采样回路故障、RAM出错、FALSHROM出错、定值出错等。
本装置为嵌入式安装,可以安装于合适位置的开关柜门;且可以实现如下目标:减少或降低电弧光对于人体的伤害;减少或降低电弧光短路故障对于设备的损害;避免变压器因近距离母线故障造成动稳定破坏,延长变压器的使用寿命;缩短电弧光故障切除时间,避免波及站内直流系统造成重大损失;减少因电弧光故障造成设备停运的时间,更快地恢复供电。
以及具有以下技术特点:满足所有电磁兼容(EMC)标准;符合中国继电保护设计标准要求;快速跳闸出口(小于5ms);采用过流及弧光双重判据;无源弧光传感器,具有过滤干扰光功能,可靠性高;7寸触摸大液晶显示,方便直观;跳闸出口逻辑可编程;可实现故障定位;对于不同类型的接线可灵活设置;感光强度可根据实际情况调整。
本实用新型,具备强大的实时计算能力;主控处理器保护的是逻辑运算及出口跳闸功能;辅控处理器实现事件记录、人机接口、站内监控系统通信等功能。辅控处理器和辅控处理器分工明确,双方之间通过双口RAM存储器可方便地进行数据交互和资源共享,并通过SDRAM存储器,不断移除二者处理数据,保持运算内存,加快运算速度,提高了装置系统的工作效率;使得出口跳闸时间小于大大降低,远快于传统的母线保护,大大缩短了开关柜的内部弧光故障总切除时间,极大地提高了响应速度。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种智能电弧光保护装置,包括主控处理器、辅控处理器、双口RAM存储器、弧光传感器以及SDRAM存储器,其特征在于:所述主控处理器与辅控处理器之间通过双口RAM存储器双向总线连接,且连接到CPLD模块,所述SDRAM存储器分别双向总线连接到主控处理器、辅控处理器,所述弧光传感器通过连接A/D转换模Ⅰ块至CPLD模块,电流互感器连接到A/D转换模Ⅰ,所述CPLD模块串口连接到快速继电器,所述快速继电器与断路器连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能电弧光保护装置,其特征在于:所述弧光传感器通过1-2倍增器连接A/D转换模Ⅰ,该A/D转换模Ⅰ输入口连接有与其互校的A/D转换模Ⅱ,该A/D转换模Ⅱ连接到CPLD模块。
3.根据权利要求1所述的一种智能电弧光保护装置,其特征在于:所述主控处理器还连接有RS485分配器以及GPS对时模块。
4.根据权利要求1-3中任意项所述的一种智能电弧光保护装置,其特征在于:所述辅控处理器还串口连接有总线收发器,该总线收发器连接液晶屏与键盘。
5.根据权利要求1-3中任意项所述的一种智能电弧光保护装置,其特征在于:所述辅控处理器还串口连接有光电隔离模块,该光电隔离模块连接报警器连接以及工作电源。
6.根据权利要求1所述的一种智能电弧光保护装置,其特征在于:所述电流互感器连接有无源低通滤波模块。
7.根据权利要求1所述的一种智能电弧光保护装置,其特征在于:所述主控处理器采用TMS320C6713芯片,辅控处理器采用S32C2410芯片,双口RAM存储器采用CY7C006A芯片,CPLD模块为EP1C6Q240C8芯片,A/D转换模Ⅰ、A/D转换模Ⅱ以ADS1178作为数据采集芯片。
8.根据权利要求4所述的一种智能电弧光保护装置,其特征在于:所述总线收发器采用SN74LVTH16245A芯片。
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