CN220797801U - 主动探测式线路保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种主动探测式线路保护装置，包括：CPU模块、AC模块、DIO模块和ADSG模块；CPU模块分别与AC模块、DIO模块、ADSG模块连接；ADSG模块分别与CPU模块和AC模块连接；电网发生故障时，CPU模块通过接收AC模块的模拟量采样数据并判断故障是否发生，当判断故障发生后，CPU模块向ADSG模块发送信号注入指令，ADSG模块将直流电源输入的直流电压逆变为交变的探测信号，探测信号输出至一次电压互感器和AC模块，CPU模块通过分析AC模块采集的探测信号研判电网故障性质，根据故障研判结果触动DIO模块跳闸。本实用新型解决分布式电源大规模接入电网后保护的可靠性和灵敏性不足的问题。

Description

主动探测式线路保护装置

技术领域

本实用新型涉及电力系统继电保护技术领域，尤其涉及一种主动探测式线路保护装置。

背景技术

随着碳排放要求的提高，我国配电网正在由传统的无源配电网转变为含高比例分布式电源的配电网，其故障处置面临新的挑战。

随着分布式电源的大量接入，配电网的故障特性发生了显著改变，传统依靠过流或者距离元件的故障定位、隔离方法受到了极大的挑战。多级保护定值配合困难，保护可靠性、选择性和速动性不足；运行方式改变或分布式电源大量接入情况下，保护的适应性差。电网故障时，分布式电源提供的短路电流较小，难以利用传统的过流保护实现故障隔离。另外，馈线自动化系统通过过流启动信号的检测来定位故障区段，由于分布式电源的大量接入，故障点两侧都有可能检测到过流启动信号，影响馈线自动化系统定位故障的准确性。

现有配电网线路保护装置普遍是采集电网故障时的电气来判别故障的，属于被动式保护，当故障信号不明显时将影响保护的可靠性和灵敏性。而已公开的主动探测式保护装置都不具备信号注入功能，都需要外部额外增加信号注入源，并且由保护装置与信号注入源相互配合完成主动探测保护功能。本实用新型专利公开一种保护装置与信号注入源合一的主动探测式保护装置，二者融为一体后，对外接口与原有线路保护装置相同，方便安装，便于控制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决背景技术中的至少一个技术问题，提供一种主动探测式线路保护装置。

为实现上述目的，本实用新型提供一种主动探测式线路保护装置，包括：CPU模块、AC模块、DIO模块和ADSG模块；

所述CPU模块分别与所述AC模块、所述DIO模块、所述ADSG模块连接；

所述ADSG模块分别与所述CPU模块和所述AC模块连接；

电网发生故障时，所述CPU模块通过接收所述AC模块的模拟量采样数据并判断故障是否发生，当判断故障发生后，所述CPU模块向所述ADSG模块发送信号注入指令，所述ADSG模块根据指令将直流电源输入的直流电压逆变为交变的探测信号，探测信号输出至一次电压互感器和所述AC模块，所述CPU模块通过分析AC模块所采集的探测信号研判电网故障性质，并根据故障研判结果触动所述DIO模块跳闸。

根据本实用新型的一个方面，还包括：HMI模块，与所述CPU模块连接，由按键、液晶显示、指示灯和通信接口组成，用于装置信息查看、参数设置及信息上送。

根据本实用新型的一个方面，还包括：POWER模块，与所述CPU模块、所述AC模块、所述DIO模块和所述HMI模块电连接，将外部输入的直流电压转换为供所述CPU模块、所述AC模块、所述DIO模块和所述HMI模块使用的工作电压。

根据本实用新型的一个方面，所述ADSG模块包括将直流电压逆变为交变的探测信号的整流桥电路；

逆变后的探测信号为正弦波、方波或者锯齿波。

根据本实用新型的一个方面，所述ADSG模块包括电力电子型探测信号发生器和探测信号电流互感器。

根据本实用新型的一个方面，所述CPU模块与所述ADSG模块通信连接，向所述ADSG模块发送信号注入启动与停止指令；

所述信号注入启动与停止指令为电缆开关量信号，或者采用以太网、串口通信方式传递。

根据本实用新型的一个方面，所述ADSG模块的输入端与所述POWER模块的输入端并联，所述ADSG模块的输出端与所述AC模块的电压输入端并联。

根据本实用新型的方案，本实用新型提出一种主动探测式线路保护装置，能够在线路发生故障后，通过装置内部的注入源主动向线路注入特征信号，并根据特征信号判别并隔离故障。该装置能够解决分布式电源大规模接入电网后保护的可靠性和灵敏性不足的问题，在不需要通信的情况下，就地精准隔离故障区段，缩小故障停电范围，减少停电时间，显著提升供电可靠性。本实用新型将变流器封装于装置内部，确保了装置对外接口与常规的线路保护装置相同，便于现场安装、更换及改造。

附图说明

图1示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的主动探测式线路保护装置的结构布置框图。

具体实施方式

现在将参照示例性实施例来论述本实用新型的内容。应当理解，论述的实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本实用新型的内容，而不是暗示对本实用新型的范围的任何限制。

如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。

图1示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的主动探测式线路保护装置的结构布置框图。如图1所示，在本实施方式中，主动探测式线路保护装置，包括：CPU模块1、AC模块2、DIO模块3、HMI模块4、POWER模块5和ADSG模块6；

其中，CPU模块1为处理器模块，AC模块2为模拟量采集模块，DIO模块3为开入开出模块，HMI模块4为人机接口模块，POWER模块5为电源模块，ADSG模块6为主动探测信号发生模块；

如图1所示，在本实施方式中，CPU模块1分别与AC模块2、DIO模块3、HMI模块4、ADSG模块6连接；

ADSG模块6分别与CPU模块1、AC模块2和POWER模块5连接；

在本实施方式中，电网发生故障时，CPU模块1通过接收AC模块2的模拟量采样数据并判断故障是否发生，当判断故障发生后，CPU模块1向ADSG模块6发送信号注入指令，ADSG模块6根据指令将直流电源输入的直流电压逆变为交变的探测信号，探测信号输出至一次电压互感器(PT)和AC模块2，CPU模块1通过分析AC模块2所采集的探测信号研判电网故障性质，并根据故障研判结果触动DIO模块3跳闸。

在本实施方式中，HMI模块与CPU模块连接，由按键、液晶显示、指示灯和通信接口组成，用于装置信息查看、参数设置及信息上送。

在本实施方式中，POWER模块与CPU模块、AC模块、DIO模块和HMI模块电连接，将外部输入的直流电压转换为供CPU模块、AC模块、DIO模块和HMI模块使用的工作电压。

进一步地，在本实施方式中，ADSG模块6包括将直流电压逆变为交变的探测信号的整流桥电路；

逆变后的探测信号为正弦波、方波或者锯齿波。

进一步地，在本实施方式中，ADSG模块6包括电力电子型探测信号发生器和探测信号电流互感器。如此设置，电力电子型探测信号发生器用于电网发生故障时，将外部直流电源输入逆变为交变的探测信号，并将探测信号输出至PT二次侧和AC模块，并最终耦合到电网中。探测信号电流互感器用于采集电力电子型探测信号发生器输出信号的电流。因为探测信号并联在AC模块上，因此AC模块中的电压互感器可以采集探测信号的电压值。基于探测信号的电压和电流值，可以研判电网的故障性质，并决定是否需要跳闸。

进一步地，在本实施方式中，CPU模块1与ADSG模块6通信连接，向ADSG模块6发送信号注入启动与停止指令；

信号注入启动与停止指令为电缆开关量信号，或者采用以太网、串口通信方式传递。

进一步地，在本实施方式中，ADSG模块6的输入端与POWER模块5的输入端并联，ADSG模块6的输出端与AC模块2的电压输入端并联。如此设置，ADSG模块6的输入端与POWER模块5的输入端并联，这样ADSG模块6就可以连接到直流电源输入端(通常为220V直流或者110V直流)，ADSG模块有了直流电源输入，就可以经电力电子信号发生器产生所需的特征探测信号。因为常规的线路保护装置也是要有电源输入，ADSG模块6的输入端与POWER模块5的输入端并联，这样装置对外接口就与常规保护装置保持一致，无需新增接线端子。进一步地，ADSG模块6的输出端与AC模块2的电压输入端并联，目的类似，ADSG模块6的输出为主动探测信号，该信号一方面要输出到电网的PT上，一方面要给装置AC模块2采集，所以并联至AC模块2的电压输入端，这样也无需新增接线端子。

根据本实用新型的上述方案，本实用新型提出一种主动探测式线路保护装置，能够在线路发生故障后，通过装置内部的注入源主动向线路注入特征信号，并根据特征信号判别并隔离故障，即向电网注入特征电压信号，如果电网有故障，则会产生相应的电流信号，根据电压与电流的关系，可以确定电网的故障性质，这就是所谓的判别并隔离故障。

进一步地，该装置能够解决分布式电源大规模接入电网后保护的可靠性和灵敏性不足的问题，在不需要通信的情况下，就地精准隔离故障区段，缩小故障停电范围，减少停电时间，显著提升供电可靠性。该装置中的主动探测式功能主要是用于提升保护的可靠性和灵敏性的。因为分布式电源提供的短路电流较小，传统的保护功能故障识别灵敏度低，可靠性不足。主动探测式保护装置具备特征信号注入能力，当电网故障时，通过注入电压信号，并采集特征电流信号，构建相应的保护软件，能够准确识别故障。差动保护也可以实现故障精准隔离，但需要装置之间相互通信，而本装置不要通信就可以精准隔离故障。

本实用新型将变流器封装于装置内部，确保了装置对外接口与常规的线路保护装置相同，便于现场安装、更换及改造。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.主动探测式线路保护装置，其特征在于，包括：CPU模块、AC模块、DIO模块和ADSG模块；

所述CPU模块分别与所述AC模块、所述DIO模块、所述ADSG模块连接；

所述ADSG模块分别与所述CPU模块和所述AC模块连接；

电网发生故障时，所述CPU模块通过接收所述AC模块的模拟量采样数据并判断故障是否发生，当判断故障发生后，所述CPU模块向所述ADSG模块发送信号注入指令，所述ADSG模块根据指令将直流电源输入的直流电压逆变为交变的探测信号，探测信号输出至一次电压互感器和所述AC模块，所述CPU模块通过分析AC模块所采集的探测信号研判电网故障性质，并根据故障研判结果触动所述DIO模块跳闸。

2.根据权利要求1所述的主动探测式线路保护装置，其特征在于，还包括：HMI模块，与所述CPU模块连接，由按键、液晶显示、指示灯和通信接口组成，用于装置信息查看、参数设置及信息上送。

3.根据权利要求2所述的主动探测式线路保护装置，其特征在于，还包括：POWER模块，与所述CPU模块、所述AC模块、所述DIO 模块和所述HMI模块电连接，将外部输入的直流电压转换为供所述CPU模块、所述AC模块、所述DIO 模块和所述HMI模块使用的工作电压。

4.根据权利要求1所述的主动探测式线路保护装置，其特征在于，所述ADSG模块包括将直流电压逆变为交变的探测信号的整流桥电路；

逆变后的探测信号为正弦波、方波或者锯齿波。

5.根据权利要求1所述的主动探测式线路保护装置，其特征在于，所述ADSG模块包括电力电子型探测信号发生器和探测信号电流互感器。

6.根据权利要求1所述的主动探测式线路保护装置，其特征在于，所述CPU模块与所述ADSG模块通信连接，向所述ADSG模块发送信号注入启动与停止指令；

所述信号注入启动与停止指令为电缆开关量信号，或者采用以太网、串口通信方式传递。

7.根据权利要求3所述的主动探测式线路保护装置，其特征在于，所述ADSG模块的输入端与所述POWER模块的输入端并联，所述ADSG模块的输出端与所述AC模块的电压输入端并联。