CN212207598U - 一种断路器分合闸线圈实时监视装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种预警方法，具体涉及一种断路器分合闸线圈实时监视装置。断路器分合闸线圈实时监视装置包括合闸线圈和分闸线圈、断路器辅助触点和直流电压交流窜入监视部分；在合闸线圈旁设有合闸线圈电流监测支路，在分闸线圈旁设有分闸线圈电流监测支路；在断路器辅助触点上增加与之并联的可控光耦合继电器触点；在正负母线侧设有对地直流电压及其交流电压测量支路。本实用新型装置能有效发现直流操作线圈分合闸线圈接触不良、线圈断线等问题，排除断路器辅助触点和直流母线欠压干扰，以及监测交流电压窜入问题；采用隔离传感器实现分合闸线圈电流监测支路与分合闸线圈之间完全电隔离，且监测电流较小。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种预警方法，具体涉及一种断路器分合闸线圈实时监视装置。
背景技术
继电保护电路缺陷是导致故障扩大化的主要原因之一，直流操作线圈缺陷引起的保护不正确动作占相当高的比例，其中直流操作线圈或断路器辅助触点接触不良、线圈断线、直流欠压等是引起保护不正确动作的重要原因，因而对直流操作线圈进行有效的监视与预警是预防隐性故障、减少保护不正确动作的重要手段。
常规的红绿灯线圈直接监视或位置继电器常闭触点串信号线圈间接监视的方法，都属于非全工况监视，断路器合 (分) 闸后分 (合) 闸线圈失去监视。大多数厂家的综合保护装置具备上述的监测警示功能，但对断路器直流操作线圈分合闸线圈全工况监视装置研究还不够重视，目前单独从事对该方面深入开发的厂家不多，很明显这种非全工况监视存在安全隐患。针对以上问题，为保障十八项反措要求的顺利执行，防止存在缺陷的产品流入电网运行，非常有必要研发一种断路器直流操作线圈分合闸线圈监视装置。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对上述不足之处提供一种断路器分合闸线圈实时监视装置，通过分合闸线圈电流支路，分别在线监测流过分合闸线圈监测支路的电流值，并根据监测电流与预警设定值比较判断线圈是否存在断线问题，并且利用可控光耦合继电器触点的切换排除断路器辅助触点干扰，从而实现分合闸线圈的完整性监视；通过监测正负母线对地直流电压，并根据监测电压与预警设定值比较判断是否存在欠压问题，排除欠压干扰，同时通过监测直流电路的小交流信号，判断是否有母线交流窜入问题；该方法不仅可以实现直流操作线圈的完整性全工况监视，并且监测电流很小，抗干扰能力强，不会对系统正常运行造成影响。
本实用新型是采取以下技术方案实现的：
断路器分合闸线圈实时监视装置包括合闸线圈和分闸线圈、断路器辅助触点和直流电压交流窜入监视部分；在合闸线圈旁设有合闸线圈电流监测支路，在分闸线圈旁设有分闸线圈电流监测支路；在断路器辅助触点上增加与之并联的可控光耦合继电器触点；在正负母线侧设有对地直流电压及其交流电压测量支路。
所述合闸线圈电流监测支路包括依次相连的合闸线圈监视支路限流电阻、合闸线圈监视支路电流测量电阻及其第一隔离传感器、第一断路器常开辅助触点和合闸线圈的正端连接点；
所述分闸线圈电流监测支路包括依次相连的分闸线圈监视支路限流电阻、分闸线圈监视支路电流测量电阻及其第二隔离传感器、第一断路器常闭辅助触点和分闸线圈的正端连接点；
第一隔离传感器和第二隔离传感器分别监测合闸线圈监视支路电流测量电阻和分闸线圈监视支路电流测量电阻上的压降。
所述合闸线圈电流监测支路的第一断路器常开辅助触点两端并联第一光耦合继电器触点；所述分闸线圈电流监测支路的第一断路器常闭辅助触点两端并联第二光耦合继电器触点。
所述正负母线对地的直流电压及其交流分量监测电路中，正母线通过第三隔离传感器PTP获取直流正母线电压监视支路电压测量电阻（即第三分压测量电阻）RPP上的压降，负母线则通过第四隔离传感器PTN获取直流负母线电压监视支路电压测量电阻（即第四分压测量电阻）RPN上的压降。
本实用新型通过通过测量合闸线圈和分闸线圈电流监测支路的电流，并分别与设定的预设值的比较，可以判断合闸和分闸线圈是否存在断路问题，同时通过切换与断路器辅助触点并联的光耦合继电器，可以同时判断是否为断路器辅助触点的干扰；通过监测正负母线的直流电压，可以判断分合闸线圈的母线电压干扰，同时通过监测器交流分量，可以监测正负母线交流窜入问题。
本实用新型装置设计合理，结构科学，具备以下优点：
1）监测灵敏度高，能够有效发现直流操作线圈分合闸线圈接触不良、线圈断线等问题，同时还可排除断路器辅助触点和直流母线欠压干扰，以及监测交流电压窜入问题。
2）采用隔离传感器实现分合闸线圈电流监测支路与分合闸线圈之间完全电隔离，且监测电流较小，不会对断路器的控制主系统正常运行造成影响，而且精度高、响应快、体积小。
附图说明
图 1是本实用新型装置中合闸线圈电流监测支路的电路组成图；
图 2是本实用新型装置中分闸线圈电流监测支路的电路组成图；
图 3是本实用新型装置的合闸线圈电流监测电路原理图；
图 4是本实用新型装置的分闸线圈电流监测电路原理图；
图 5是本实用新型装置的合闸线圈断线判断逻辑图；
图 6是本实用新型装置的分闸线圈断线判断逻辑图；
图 7是本实用新型装置的直流电压和交流窜入监测支路结构图。
图1和图3中：
RLH表示合闸线圈监视支路限流电阻；
RCH表示合闸线圈监视支路电流测量电阻；
CTH表示合闸线圈监视支路电流测量传感器，即第一隔离传感器；
OPH表示合闸线圈监视支路第一断路器常开辅助触点两端并联触点，即第一光耦合继电器触点；
图2和图4中：
RLT表示分闸线圈监视支路限流电阻；
RCT表示分闸线圈监视支路电流测量电阻；
CTT表示分闸线圈监视支路电流测量传感器，即第二隔离传感器；
OPT表示分闸线圈监视支路第一断路器常闭辅助触点两端并联触点，即第二光耦合继电器触点；
图7中：
RLP表示直流正母线电压监视支路分压电阻；
RPP表示直流正母线电压监视支路电压测量电阻；
PTP表示直流正母线电压监视支路电压测量传感器，即第三隔离传感器；
RLN表示直流负母线电压监视支路分压电阻；
RPN表示直流负母线电压监视支路电压测量电阻；
PTN表示直流负母线电压监视支路电压测量传感器，即第四隔离传感器；
另外：
DSP表示数字信号处理器；
ADC1～ADC4表示模拟数字转换器；
其他符号为断路器操作回路常见的符号，不再描述。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
本实用新型提出一种断路器分合闸线圈实时监视装置，分别在常规合闸线圈和分闸线圈增加电流监测支路；分别在上述合闸线圈和分闸线圈电流监测支路中增加与辅助触点并联的光耦合继电器触点；增加正负母线对地的直流电压及其交流分量监测支路。
所述合闸线圈电流监测支路包括依次相连的合闸电流监测支路限流电阻RLH、合闸线圈监视支路电流测量电阻RCH及其第一隔离传感器CTH、第一断路器常开辅助触点、合闸线圈的正端连接点；
所述分闸线圈电流监测支路包括依次相连的分闸电流监测支路限流电阻RLT、分闸线圈监视支路电流测量电阻RCT及其第二隔离传感器CTT、第一断路器常闭辅助触点、分闸线圈的正端连接点；
第一隔离传感器CTH和第二隔离传感器CTT分别用于监测合闸线圈监视支路电流测量电阻RCH和分闸线圈监视支路电流测量电阻RCT上的压降。
所述合闸线圈电流监测支路的第一断路器常开辅助触点两端与第一光耦合继电器触点OPH相并联；所述分闸线圈电流监测支路的第一断路器常闭辅助触点两端与第二光耦合继电器触点OPT相并联。
所述正负母线对地的直流电压及其交流分量监测电路中，正母线通过第三隔离传感器PTP获取第三分压测量电阻（直流正母线电压监视支路电压测量电阻RPP）上的压降，负母线则通过第四隔离传感器PTN获取第四分压测量电阻（直流负母线电压监视支路电压测量电阻RPN）上的压降。
本实用新型通过测量合闸线圈和分闸线圈电流监测支路的电流，并分别与设定的预设值的比较，可以判断合闸和分闸线圈是否存在断路问题，同时通过切换与断路器辅助触点并联的光耦合继电器，判断是否为断路器辅助触点的干扰。
通过监测正负母线的直流电压，可以判断分合闸线圈的母线电压干扰，同时通过监测器交流分量，可以监测正负母线交流窜入问题。
合闸线圈电流监测过程如图1所示，包括：
该支路从正母线连接点出发，首先通过合闸线圈监视支路限流电阻RLH，然后采样合闸线圈监视支路电流测量电阻RCH，第一个断路器常开辅助触点QF3，合闸线圈的正端连接点。该电路不需要改变原有综合保护的其他控制线圈支路，仅需留出正母线连接点、合闸线圈的正端连接点和断路器常开辅助触点QF3。图3为上述电路具体的电路执行图，采样电阻分得200mV以内的电压，并通过第一隔离传感器以及对应调理电路送入DSP（数字信号处理器）的ADC1接口，DSP根据采集数据转化为对应的实际电流数值。实际电路流过的电流为10mA左右，因此通过采集的电流数值和预警设定值8mA比较，就可初步判断是否存在断路现象。此外，该装置在断路器常开辅助触点QF3两端并联了第一个光耦合常开继电器触点，在监测到的采集电流电流数值小于预警设定值8mA后，DSP通过启动对应IO1出口，使该光耦合常开继电器触点闭合，如果此后一小段时间内，监测到的采集电流电流数值仍然小于预警设定值8mA，就可基本判断存在断路现象。具体预警逻辑见图5，通过与操作，可以排除常开辅助触点和直流电压的干扰，并可以监测常开辅助触点未到位情况。
分闸线圈电流监测过程如图2所示，包括：
该支路从正母线连接点出发，首先通过限流电阻RLT，然后采样电阻RCT，第二个断路器常开辅助触点QF4，分闸线圈的正端连接点。具体的执行电路和过程与合闸线圈电流监测一样，详见图4，其对应具体预警逻辑见图6。
交流窜入预警的电路原理见图7，正负母线分压电阻（直流正母线电压监视支路电压测量电阻）RPP、（直流负母线电压监视支路电压测量电阻）RPN上的电压经各自的隔离传感器和调理电路后，分别进入DSP（数字信号处理器）的ADC3和ADC4，最后通过DSP的FFT计算后，求得对应的交流电压值，并和设定的参考值比较，如果任何一侧大于或两侧都大于设定的参考值（10V），就可断定正负母线存在交流窜入问题，立刻报预警信号。此外，该支路还需求取对应的直流电压值，并和直流电压欠压参考值（80%*220V或80%*110V）比较，参与图5和图6的逻辑判断，避免欠压引起分合闸线圈的错误报警。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本实用新型的权利要求保护范围之内。
Claims (5)
1.一种断路器分合闸线圈实时监视装置，其特征在于：包括合闸线圈和分闸线圈、断路器辅助触点和直流电压交流窜入监视部分；在合闸线圈旁设有合闸线圈电流监测支路，在分闸线圈旁设有分闸线圈电流监测支路；在断路器辅助触点上增加与之并联的可控光耦合继电器触点；在正负母线侧设有对地直流电压及其交流电压测量支路。
2.根据权利要求1所述的一种断路器分合闸线圈实时监视装置，其特征在于：所述合闸线圈电流监测支路包括依次相连的合闸线圈监视支路限流电阻、合闸线圈监视支路电流测量电阻及其第一隔离传感器、第一断路器常开辅助触点和合闸线圈的正端连接点。
3.根据权利要求2所述的一种断路器分合闸线圈实时监视装置，其特征在于：所述分闸线圈电流监测支路包括依次相连的分闸线圈监视支路限流电阻、分闸线圈监视支路电流测量电阻及其第二隔离传感器、第一断路器常闭辅助触点和分闸线圈的正端连接点；
第一隔离传感器和第二隔离传感器分别监测合闸线圈监视支路电流测量电阻和分闸线圈监视支路电流测量电阻上的压降。
4.根据权利要求3所述的一种断路器分合闸线圈实时监视装置，其特征在于：所述合闸线圈电流监测支路的第一断路器常开辅助触点两端并联第一光耦合继电器触点；所述分闸线圈电流监测支路的第一断路器常闭辅助触点两端并联第二光耦合继电器触点。
5.根据权利要求4所述的一种断路器分合闸线圈实时监视装置，其特征在于：所述正负母线对地的直流电压及其交流分量监测电路中，正母线通过第三隔离传感器PTP获取直流正母线电压监视支路电压测量电阻RPP上的压降，负母线则通过第四隔离传感器PTN获取直流负母线电压监视支路电压测量电阻RPN上的压降。
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