CN209119814U - 电压安全并列装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电压安全并列装置，包括电源变换模块、电压采集模块、逻辑控制模块、并列继电器、语音模块、触摸屏。本实用新型可实现电压并列前、并列中和解列后的全过程防误及监控功能，不仅为电压并/解列现场操作、检修提供安全防误保护，同时提供现场声光及报文安全警示，可有效杜绝电压并/解列误操作事件；同时其相应逻辑融入变电站综合诊断系统，可实现操作后台及监控中心实时监测告警信息功能。

Description

电压安全并列装置

技术领域

本实用新型涉及变电站综合自动化控制技术领域，特别是一种电压安全并列装置。

背景技术

当一段母线压变检修或故障，需要把电压进行并列，以确保检修段母线保护和计量装置正常工作。同时，为防止反送电造成人员伤亡及设备损坏，电压并列时需要一次设备完成并列后，二次才能并列。

由于变电站现场存在接线错误、二次并列继电器接点黏连及电压不平衡等问题，而电压并列操作仅靠人员经验把关，极易发生电压非正常并列情况，导致二次电压反送至检修侧，轻则造成空开跳开及设备损坏，重则造成现场人员伤亡。

现有的电压并列装置主要存在以下不足：

一是现有装置仅能实现一次设备并列后，二次才能并列；不能兼顾任一段电压不平衡等严禁并列因素，即不能实现安全并列的逻辑闭锁功能。

二是现有装置仅能显示正常并列和正常解列两个状态；不能实现操作前的现场允许/禁止并列声光警示，也不实现操作后的非正常并列、非正常解列等声光警示。

三是现有装置信号灯为红绿两个状态，没有变电站现场非正常状态声光报警，仅由现场运维/检修人员把关，在巡视操作期间不易引起重视，且不能在操作后台、监控中心上传异常报文进行实时监测，造成反送电事件频发。

实用新型内容

本实用新型的目的在于防止现场人员电压并/解列操作失误，提供一种能有效确保现场人员及设备安全、稳定性好、可实现安全防误及声光报警的电压安全并列装置。

实现本实用新型目的的技术方案为：一种电压安全并列装置，包括电源变换模块、电压采集模块、逻辑控制模块、并列继电器、语音模块和触摸屏；

电源变换模块将交流220V变换为直流±24V，供电压采集模块、逻辑控制模块、并列继电器、语音模块及触摸屏使用；

电压采集模块有两个，分别用于采集Ⅰ、Ⅱ段电压互感器二次电压，计算两段母线的相间电压差及母线间电压差，并将结果发送给逻辑控制模块；

逻辑控制模块将电压采集数据、开关量变位信息进行综合判断，并与设置的阈值进行比较运算，实现并列前不平衡电压、并列中的电压向量及解列后的电压向量逻辑判断与阈值比较，实现不平衡电压越限禁止并列、并列中及解列后的电压异常监测及发信功能；

并列继电器实现条件符合情况下压变二次电压的并列功能，同时辅助接点闭合，点亮并列指示灯；

语音模块根据逻辑控制模块的不同逻辑进行相应的语音报警功能；

触摸屏用于两段母线电压、开关及刀闸辅助接点、不平衡电压、同相间电压差的实时监测，报警信息窗进行报警信息展示，记录查询页面能够查找以前的报警记录。

逻辑控制模块包含电压向量比较模块、三相电压不平衡模块及声光报警模块；其中

电压向量比较模块包含第一与门、第一或门、第二或门以及第二与门，其中第一与门和第二或门的三个输入端均进行取反运算；

三相电压不平衡模块包含第三或门；声光报警模块包含第三与门、第四或门、第四与门、第五与门、第六与门、第七与门以及非门；

电压向量比较模块，根据进行两段母线同相间的向量比较判断，X＝A，B，C，当两段母线电压三相向量比较值均大于等于阈值，第一与门输出1，作为第四与门的开入条件；当任一相间向量比较值小于阈值，第一或门输出1，作为第五与门的开入条件；当任一相间向量比较值大于等于阈值，第二或门输出1，作为第六与门的开入条件；三相向量比较值均小于阈值，第二与门输出1，作为第七与门的开入条件；X指Ⅰ段母线三相电压ABC中的任一项，X′指Ⅱ段母线三相电压ABC中的任一项，

三相电压不平衡模块，根据比较同一段母线任意两相模的差值，再和另外一段母线任意两相间模的差值进行或运算，当任一段母线电压出现不平衡越限时，第三或门输出置1，发严禁并列信号，闭锁电压并列操作；

声光报警模块接受电压向量比较模块开入、三相电压不平衡模块信号，并进行逻辑判断；当第三或门输出置1时，发出严禁并列声光告警信号；当第三或门置0时，非门置1，发出可以并列声光告警信号；当第四与门置1时，发出正常解列声光告警信号；当第五与门置1时，发出非正常解列声光告警信号；当第六与门置1时，发出非正常并列声光告警信号；当第七与门置1时，发出正常并列声光告警信号。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点为：

(1)本实用新型不仅为现场操作、检修等人员提供安全逻辑防误功能，杜绝电压误并/解列操作事件，同时提供现场声光综合安全警示；

(2)本实用新型将逻辑融入变电站综合诊断系统，实现操作后台及监控中心实时监测功能，即电压并列信息以文字形式或光字牌显示在操作后台告警窗，并通过网络上传至监控中心进行实时监控，以及时发现并/解列操作等异常状况，提示现场工作人员，避免反送电造成人员伤亡及设备损坏。

附图说明

图1是电压安全并列装置系统原理图。

图2是电压安全并列装置逻辑图。

图3是从“三相电压采集模块”获取两段母线的三相电压示意图。

图4是计算三相不平衡电压及两段母线间电压差示意图。

图5是把计算结果传送给“逻辑控制器”示意图。

图6是三相不平衡电压及母线同相电压向量差逻辑图。

图7是并列前检查防误逻辑图。

图8是并列后判断依据图。

图9是并列后的检测逻辑图。

图10是解列后判断依据图。

图11是解列检测逻辑图。

图12是跳过开关的使用逻辑图。

具体实施方式

结合图1，一种电压安全并列装置，包括电源变换模块、电压采集模块、逻辑控制模块、并列继电器、语音模块和触摸屏；

电源变换模块将交流220V变换为直流±24V，供电压采集模块、逻辑控制模块、并列继电器、语音模块及触摸屏使用；

电压采集模块有两个，分别用于采集Ⅰ、Ⅱ段电压互感器二次电压，计算两段母线的相间电压差及母线间电压差，并将结果发送给逻辑控制模块；

逻辑控制模块将电压采集数据、开关量变位信息进行综合判断，并与设置的阈值进行比较运算，实现并列前不平衡电压、并列中的电压向量及解列后的电压向量逻辑判断与阈值比较，实现不平衡电压越限禁止并列、并列中及解列后的电压异常监测及发信功能；

并列继电器实现条件符合情况下压变二次电压的并列功能，同时辅助接点闭合，点亮并列指示灯；

语音模块根据逻辑控制模块的不同逻辑进行相应的语音报警功能；

触摸屏用于两段母线电压、开关及刀闸辅助接点、不平衡电压、同相间电压差的实时监测，报警信息窗进行报警信息展示，记录查询页面能够查找以前的报警记录。

结合图2，逻辑控制模块包含电压向量比较模块、三相电压不平衡模块及声光报警模块；其中

电压向量比较模块包含第一与门1、第一或门2、第二或门3以及第二与门4，其中第一与门1和第二或门3的三个输入端均进行取反运算；

三相电压不平衡模块包含第三或门7；声光报警模块包含第三与门5、第四或门6、第四与门8、第五与门9、第六与门10、第七与门11以及非门12；第三与门5的三个输入为DL合位、1G合位和2G合位，输出作为第六与门10、第七与门11的输入；第四或门6的输入端为DL分位，1G分位和2G分位，输出作为第四与门8、第五与门9的输入；

电压向量比较模块，根据进行两段母线同相间的向量比较判断，X＝A,B,C，当两段母线电压三相向量比较值均大于等于阈值，第一与门1输出1，作为第四与门8的开入条件；当任一相间向量比较值小于阈值，第一或门2输出1，作为第五与门9的开入条件；当任一相间向量比较值大于等于阈值，第二或门3输出1，作为第六与门10的开入条件；三相向量比较值均小于阈值，第二与门4输出1，作为第七与门11的开入条件；X指Ⅰ段母线三相电压ABC中的任一项，X′指Ⅱ段母线三相电压ABC中的任一项，

三相电压不平衡模块，根据比较同一段母线任意两相模的差值，再和另外一段母线任意两相间模的差值进行或运算，当任一段母线电压出现不平衡越限时，第三或门7输出置1，发严禁并列信号，闭锁电压并列操作；

声光报警模块接受电压向量比较模块开入、三相电压不平衡模块信号，并进行逻辑判断；当第三或门7输出置1时，发出严禁并列声光告警信号；当第三或门7置0时，非门12置1，发出可以并列声光告警信号；当第四与门8置1时，发出正常解列声光告警信号；当第五与门9置1时，发出非正常解列声光告警信号；当第六与门10置1时，发出非正常并列声光告警信号；当第七与门11置1时，发出正常并列声光告警信号。

(1)三相电压不平衡及母线间同相电压向量差

在逻辑控制模块内部，接收任一母线三相不平衡电压或母线间同相电压向量差，并将计算结果与设置的阈值进行比较逻辑判断，确定是否越限。

(2)并列前安全防误逻辑判断

在逻辑控制模块内部，根据并列把手的输入状态，首先根据现有条件，进行判断：只有在“I段不平衡电压”不越限、“II段不平衡电压”不越限、1G触点闭合、2G触点闭合、DL触点闭合，五个条件都同时满足，也就是“与”的关系，才能够正常并列。若不满足，则根据不同情况进行语音提示及声光报警。

(3)正常并列及并列异常判断

逻辑控制模块对并列后的电压进行监控，然后与预设的阈值进行比较，以作为并列之后判断是否并列成功的判断依据。条件满足，系统会发“正常并列”语音提示操作者。否则会报告“异常并列”。

(4)正常解列及解列异常判断

逻辑控制模块对于解列也有监控功能，对于系统是否正常解列进行逻辑判断。对解列后的电压正常解列和解列异常的进行逻辑判断，若都能满足，则确定正常解列状态；若任何一条件不满足，都会触发解列异常报警同时输出警示灯。

(5)防误解锁功能

本装置设置有一个解锁开关(X001)，可以用来在系统失效时，跨过不平衡电压禁止并列等逻辑判断，强制实现并列，此时将失去防误及监控功能，在非必要情况下慎重使用。

注意：跳过保护仅能跳过任一母线电压不平衡越限的安全防误功能，在1G、2G、DL没闭合时同样不能并列。

下面结合实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

结合图1，本实用新型的一种用于安全防误及声光报警的电压安全并列装置，包括电源变换模块、电压采集模块、逻辑控制模块、并列继电器、语音模块、触摸屏；

1.电源变换模块将交流220V变换为直流±24V，供电压采集、逻辑控制、并列继电器、语音模块及触摸屏使用；

2.电压采集模块有两个，分别用于采集Ⅰ、Ⅱ段电压互感器二次电压，计算两段母线的相间电压差及母线间电压差，通过RS485接口传送给触摸屏，触摸屏读取到电压值之后，除了提供界面的显示功能外，再传送给“逻辑控制模块”，如图3-5所示。

3.逻辑控制器工作原理与具体程序：逻辑控制模块将电压采集数据、开关量变位信息进行综合判断，并与设置的阈值进行比较运算，可实现并列前电压不平衡、并列中的电压向量及解列后的电压向量逻辑判断与阈值比较，可实现不平衡电压越限禁止并列、并列中及解列后的电压异常监测及发信功能；

3.1三相电压不平衡及母线间同相电压向量差逻辑

对计算结果与设置的阈值进行比较运算得到任一母线三相不平衡电压或母线间同相电压向量差是否越限的信号逻辑，如图6所示。

3.2并列前防误逻辑判断

在逻辑控制模块内部，根据并列把手的输入状态，首先根据现有条件，进行判断。条件满足，就允许并列。不满足，根据不同情况进行语音提示及声光报警。如图7所示。

根据图7可以知道，只有在“I段不平衡电压”不越限、“II段不平衡电压”不越限、1G触点闭合、2G触点闭合、DL触点闭合，五个条件都同时满足，也就是“与”的关系，才能够进行并列操作，第三或门7中，当任一母线三相不平衡电压越限，严禁并列会关闭并列的逻辑入口。

3.3正常并列及异常并列逻辑判断

逻辑控制模块也会对并列后的电压进行监控，然后与预设的阈值进行比较，以作为并列之后判断是否并列成功的判断依据。条件满足，系统会发“正常并列”语音提示操作者。否则会报告“异常并列”。如图8、图9所示：

根据图9第一行可以看出，并列后，M111、M112、M113、所代表的电压都不超过阈值，且1G、2G、DL触点都闭合，也就是六个条件的“与”逻辑判断，才判断正常并列。否则如图9所示，下面有一个条件不满足，也就是“或”逻辑，都会导致异常并列报警。

3.4正常解列及异常解列逻辑判断

逻辑控制模块对于解列也有监控功能，对于系统是否正常解列进行判断输出。判断过程是先对解列后的电压进行测。看是否超过阈值。对比逻辑如图10：

同时解列后根据以上逻辑，进行正常解列和异常解列的判断，并通过语音及声光提示。逻辑过程如图11所示。

解列后对M114、M115、M116以及1G、2G、DL触点的断开进行“与”逻辑判断，都能满足，则确定正常解列状态，否则根据如图11的后段，任何一相电压没超过阈值，都会触发解列异常报警同时输出警示灯。

3.5关于防误解锁功能

逻辑控制模块设置有一个解锁开关(X001)，可以用来在系统失效时，跨过不平衡电压禁止并列逻辑，强制实现并列，此时将失去防误及监控功能，在非必要情况下慎重使用。逻辑如图12：

跳过保护仅能跳过任一母线电压不平衡越限的安全防误功能，在1G、2G、DL没闭合时同样不能并列。

4.并列继电器工作过程及信号

当Ⅰ母、Ⅱ母A相有压时，装置外部面板中的Ⅰ母电压及Ⅱ母电压指示灯点亮，逻辑控制器进行逻辑判断，在“I段不平衡电压”不越限、“II段不平衡电压”不越限、1G触点闭合、2G触点闭合、DL触点闭合，当五个条件中任意一条不符合，则禁止并列，则面板中的报警指示灯点亮，同时显示器显示告警信息；当五个条件都同时满足，才允许正常并列，

此时将装置外部面板中并列把手打至并列位置，并列继电器线圈得电，内部三个常开辅助触点闭合，实现了二次电压并列，同时装置外部面板中并列指示灯点亮。此时，逻辑控制器进行并列中的逻辑判断，确定正常并列或并列异常并进行声光指示；

将装置外部面板中并列把手打至解列位置，并列继电器线圈失电，内部常开辅助触点断开，电压二次解列；同时装置外部面板中并列指示灯熄灭。此时，逻辑控制器进行解列后逻辑判断，确定正常解列或解列异常并进行声光指示；

本实用新型能够实现下述功能：

(1)电压安全并列装置的防误闭锁功能

当DL合位、1G合位、2G合位这些一次设备完成并列时，逻辑控制器可进行并列前的三相电压不平衡等逻辑的监测及判断，只有在“I段不平衡电压”不越限、“II段不平衡电压”不越限、1G触点闭合、2G触点闭合、DL触点闭合，五个条件都同时满足，也就是“与”的关系，才能够正常并列，否则不能并列，并发禁止并列声光报警及显示屏报文显示并记录。

(2)电压安全并列装置的全过程监控

并列过程中，将操作把手打至并列位置，并列继电器线圈得电，内部三个常开辅助触点闭合，实现了二次电压并列，同时并列指示灯点亮。此时，逻辑控制器进行并列中的逻辑判断，确定正常并列或并列异常，并能够进行声光指示。

解列操作后，即并列把手打至解列位置，并列继电器线圈失电，内部常开辅助触点断开，电压二次解列，同时并列指示灯熄灭。此时，逻辑控制器进行解列后逻辑判断，确定正常解列或解列异常，并能够进行声光指示。

(3)电压安全并列装置的防误解锁功能

逻辑控制模块设置有一个解锁开关，可以用来在系统失效时，跨过不平衡电压禁止并列逻辑，强制实现并列，此时将失去防误及监控功能，但仅能跳过任一母线电压不平衡越限的安全防误功能，在1G、2G、DL没闭合时同样不能并列。

(4)站端电压安全并/解列防误及监测功能

将图2所示电压安全并列装置逻辑与站内数字化电压、DL、1G、2G、BK信号融合成变电站电压安全并/解列防误及监测系统，能够在操作后台实现电压安全并/解列操作，并可持续监测其运行状况，实时告知现场操作、检修及其他工作人员，有效确保人身、设备的安全运行，完善变电站安全操作的综合智能诊断系统。

Claims (4)

1.一种电压安全并列装置，其特征在于，包括电源变换模块、电压采集模块、逻辑控制模块、并列继电器、语音模块和触摸屏；

电源变换模块将交流220V变换为直流±24V，供电压采集模块、逻辑控制模块、并列继电器、语音模块及触摸屏使用；

电压采集模块有两个，分别用于采集Ⅰ、Ⅱ段电压互感器二次电压，计算两段母线的相间电压差及母线间电压差，并将结果发送给逻辑控制模块；

逻辑控制模块将电压采集数据、开关量变位信息进行综合判断，并与设置的阈值进行比较运算，实现并列前不平衡电压、并列中的电压向量及解列后的电压向量逻辑判断与阈值比较，实现不平衡电压越限禁止并列、并列中及解列后的电压异常监测及发信功能；

并列继电器实现条件符合情况下压变二次电压的并列功能，同时辅助接点闭合，点亮并列指示灯；

语音模块根据逻辑控制模块的不同逻辑进行相应的语音报警；

触摸屏用于两段母线电压、开关及刀闸辅助接点、不平衡电压、同相间电压差的实时监测，报警信息窗进行报警信息展示，记录查询页面能够查找以前的报警记录。

2.根据权利要求1所述的电压安全并列装置，其特征在于，逻辑控制模块包含电压向量比较模块、三相电压不平衡模块及声光报警模块；其中

电压向量比较模块包含第一与门(1)、第一或门(2)、第二或门(3)以及第二与门(4)，其中第一与门(1)和第二或门(3)的三个输入端均进行取反运算；

三相电压不平衡模块包含第三或门(7)；声光报警模块包含第三与门(5)、第四或门(6)、第四与门(8)、第五与门(9)、第六与门(10)、第七与门(11)以及非门(12)；第三与门(5)的三个输入为DL合位、1G合位和2G合位，输出作为第六与门(10)、第七与门(11)的输入；第四或门(6)的输入端为DL分位，1G分位和2G分位，输出作为第四与门(8)、第五与门(9)的输入；

电压向量比较模块，根据进行两段母线同相间的向量比较判断，X＝A，B，C，当两段母线电压三相向量比较值均大于等于阈值，第一与门(1)输出1，作为第四与门(8)的开入条件；当任一相间向量比较值小于阈值，第一或门(2)输出1，作为第五与门(9)的开入条件；当任一相间向量比较值大于等于阈值，第二或门(3)输出1，作为第六与门(10)的开入条件；三相向量比较值均小于阈值，第二与门(4)输出1，作为第七与门(11)的开入条件；X指Ⅰ段母线三相电压ABC中的任一项，X′指Ⅱ段母线三相电压ABC中的任一项；

三相电压不平衡模块，根据比较同一段母线任意两相模的差值，再和另外一段母线任意两相间模的差值进行或运算，当任一段母线电压出现不平衡越限时，第三或门(7)输出置1，发严禁并列信号，闭锁电压并列操作；

声光报警模块接受电压向量比较模块开入、三相电压不平衡模块信号，并进行逻辑判断；当第三或门(7)输出置1时，发出严禁并列声光告警信号；当第三或门(7)置0时，非门(12)置1，发出可以并列声光告警信号；当第四与门(8)置1时，发出正常解列声光告警信号；当第五与门(9)置1时，发出非正常解列声光告警信号；当第六与门(10)置1时，发出非正常并列声光告警信号；当第七与门(11)置1时，发出正常并列声光告警信号。

3.根据权利要求2所述的电压安全并列装置，其特征在于，语音模块根据电压向量比较模块、三相电压不平衡越限模块、沿触发逻辑置位模块的开入进行判据，发出正常并列、并列异常、正常解列、解列异常、严禁并列语音。

4.根据权利要求1所述的电压安全并列装置，其特征在于，电压采集模块将电压测量结果通过RS485接口发送给触摸屏，触摸屏读取电压值，传送给逻辑控制模块。