專利名稱：自動(dòng)識(shí)別母線運(yùn)行方式的微機(jī)型母線保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)母線保護(hù)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自動(dòng)識(shí)別母線運(yùn)行 方式的微機(jī)型母線保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)中，高壓配電母線保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)中最重要的元件之一，其安全 性及可靠性要求極高，在運(yùn)行過(guò)程中，如發(fā)生故障引起后果將會(huì)很嚴(yán)重。母線保護(hù)裝置對(duì)母 線上配出的各支路運(yùn)行方式的正確識(shí)別是一項(xiàng)關(guān)鍵的基礎(chǔ)功能與前提條件，特別是對(duì)于電 網(wǎng)中的雙母線接線系統(tǒng)，各連接元件經(jīng)常在兩段母線之間切換，因此，母線保護(hù)裝置需要實(shí) 時(shí)正確的跟隨母線運(yùn)行方式的變化，才能可靠實(shí)現(xiàn)母線保護(hù)的功能。目前，國(guó)外品牌的母線保護(hù)裝置如美國(guó)的SEL-487B保護(hù)裝置、ABB公司的母線保 護(hù)裝置均采用將母線連接的各支路上每一把母線刀閘的各一副常開型輔助接點(diǎn)與常閉型 輔助接點(diǎn)同時(shí)接入保護(hù)裝置，以確保裝置可靠地識(shí)別各支路的運(yùn)行方式。若上述母線保護(hù) 裝置僅接入母線刀閘的一副常開型輔助接點(diǎn)，則無(wú)法保證母線保護(hù)裝置對(duì)母線上配出的各 支路運(yùn)行方式的正確識(shí)別，此情況將影響母線保護(hù)的正確動(dòng)作性能及安全可靠性，可能造 成母線保護(hù)誤動(dòng)或配出支路的開關(guān)拒動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行造成重大影響，以及造成重大經(jīng) 濟(jì)損失或危害。但在對(duì)變電站母線已投入運(yùn)行的方式下實(shí)施母線保護(hù)裝置的改造時(shí)，若需要引入 雙輔助接點(diǎn)的微機(jī)型母線保護(hù)裝置時(shí)，須引入母線隔離刀閘的各一副常開型與常閉型輔助 接點(diǎn)，需增加輔助接點(diǎn)回路及相應(yīng)的電纜線路，即需為每個(gè)支路的母線刀閘增加一副常閉 型輔助接點(diǎn)(原設(shè)施一般僅有一副常開型的輔助接點(diǎn)接入常規(guī)的母線保護(hù)裝置)，不僅需 要增加接入保護(hù)裝置的電纜，同時(shí)增加大量的改造施工工作量，使改造投資費(fèi)用增多，此外 還不能保證在設(shè)備運(yùn)行條件下改造施工的安全性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述刀閘單一輔助接點(diǎn)接入母線保護(hù)裝置的問(wèn)題，而 提供一種自動(dòng)識(shí)別母線運(yùn)行方式的微機(jī)型母線保護(hù)裝置，以實(shí)現(xiàn)在母線上所有連接支路的 母線刀閘輔助接點(diǎn)，僅需要利用母線刀閘的單一常開型輔助接點(diǎn)的接入方式，即可在母線 無(wú)論因何種原因發(fā)生變位異常時(shí)，保護(hù)裝置均能自動(dòng)可靠地識(shí)別并實(shí)時(shí)跟隨母線運(yùn)行方 式，從而實(shí)現(xiàn)微機(jī)型母線保護(hù)裝置的安全可靠運(yùn)行。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案本實(shí)用新型提供了一種具有自動(dòng)識(shí)別母線運(yùn)行方式的微機(jī)型母線保護(hù)裝置，該裝 置包括工作電源模塊、開入電源模塊、具有多開入量的開入光電隔離模塊的開關(guān)量輸入回 路、母線交流電壓的輸入電路及交流電壓A/D轉(zhuǎn)換模塊、母線上各支路電流的輸入電路及 電流A/D轉(zhuǎn)換模塊、可編程處理器、高速數(shù)據(jù)處理器、微處理器、通訊接口模塊、人機(jī)監(jiān)控接 口模塊、以及出口信號(hào)模塊。其中[0008]所述工作電源模塊接入可編程處理器模塊，為保護(hù)裝置的逆變電源模塊，可將變 電站提供的直流電源逆變轉(zhuǎn)化為保護(hù)裝置內(nèi)部各模塊所需的弱電工作電源，其中，+15V 與-15V為保護(hù)裝置各信號(hào)處理模塊提供電源，+5V電源為微處理器芯片的電源；所述開入 電源模塊與開入光電隔離模塊連接并接入可編程處理器模塊，開入電源模塊可為開入光電 隔離模塊提供開關(guān)量輸入回路的直流電源。所述具有多開入量的開入光電隔離模塊的開關(guān)量輸入回路通過(guò)開入光電隔離模 塊與可編程處理器相連，輸入回路包括母線上各支路母線刀閘的輔助接點(diǎn)及母聯(lián)開關(guān)的位 置接點(diǎn)、各開關(guān)的失靈保護(hù)啟動(dòng)接點(diǎn)及相關(guān)開入接點(diǎn)，并且設(shè)置在開入光電隔離模塊的輸 入端；即在輸入回路上設(shè)置有信號(hào)復(fù)歸確認(rèn)按鈕、母線保護(hù)投入接點(diǎn)、失靈保護(hù)投入接點(diǎn)、 以及手動(dòng)互聯(lián)開關(guān)的開入接點(diǎn)。這些開關(guān)量輸入信號(hào)經(jīng)開入光電隔離模塊與可編程處理器 相連。所述母線交流電壓的輸入電路及交流電壓A/D轉(zhuǎn)換模塊是將母線交流電壓的模 擬檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，同時(shí)經(jīng)過(guò)數(shù)字低通濾波功能以濾除高次諧波，經(jīng)濾波后與可 編程處理器相連；所述母線上各支路電流的輸入電路及電流A/D轉(zhuǎn)換模塊，是將母線上各 支路二次交流電流的模擬檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，同時(shí)經(jīng)過(guò)數(shù)字低通濾波功能以濾除高 次諧波，經(jīng)濾波后與可編程處理器相連。所述可編程處理器通過(guò)數(shù)據(jù)總線與工作電源模塊、開入電源模塊、開入光電隔離 模塊、交流電壓A/D轉(zhuǎn)換模塊、電流A/D轉(zhuǎn)換模塊、高速數(shù)字處理器、微處理器、人機(jī)監(jiān)控接 口模塊、出口信號(hào)模塊相連接；用于對(duì)保護(hù)裝置的開關(guān)量輸入及輸出、模擬量數(shù)字信號(hào)、保 護(hù)功能及邏輯實(shí)時(shí)編程。所述高速數(shù)字處理器，與可編程處理器和微處理器相連，用于對(duì)數(shù)據(jù)的快速運(yùn)算 及處理。所述微處理器接入可編程處理器，為保護(hù)裝置的核心處理芯片，為32位處理器， 并與高速數(shù)字處理器、人機(jī)監(jiān)控接口以及通訊接口相連；所述人機(jī)監(jiān)控接口，連接于可編程 處理器和微處理器，用于保護(hù)裝置監(jiān)視控制的人機(jī)接口界面；所述通訊接口，與微處理器連 接，用于保護(hù)裝置對(duì)外的自動(dòng)化監(jiān)控的通訊接口。所述出口信號(hào)模塊與可編程處理器相連，出口信號(hào)模塊包括多個(gè)跳閘出口、多個(gè) 信號(hào)出口以及報(bào)警出口 ；出口信號(hào)是對(duì)開關(guān)量輸入信號(hào)與模擬量信號(hào)檢測(cè)后，由微處理器 進(jìn)行相應(yīng)的判斷處理，根據(jù)處理結(jié)果啟動(dòng)相應(yīng)的開關(guān)跳閘出口以及信號(hào)出口和報(bào)警出口。本實(shí)用新型所述工作電源模塊和開入電源模塊為各自獨(dú)立的電源模塊，分別具有 電源監(jiān)視報(bào)警功能，并且均使用Iiov或220V的直流電源。根據(jù)上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了將母線上各連接支路母線刀閘的單一常開 型輔助接點(diǎn)及該支路二次電流接入裝置，通過(guò)設(shè)置信號(hào)復(fù)歸確認(rèn)按鈕的開入、母線保護(hù)與 開關(guān)失靈保護(hù)啟動(dòng)與投入狀態(tài)的開入、母線手動(dòng)互聯(lián)的開入；并通過(guò)可編程處理器的編程， 在裝置檢測(cè)到母線支路刀閘發(fā)生變位時(shí)判斷該支路電流值是否處于運(yùn)行有電流狀態(tài)，自動(dòng) 識(shí)別與處理母線支路刀閘狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，從而自動(dòng)正確識(shí)別并實(shí)時(shí)跟隨母線運(yùn)行方 式，解決了現(xiàn)有保護(hù)裝置必須同時(shí)接入母線刀閘的各一副互為驗(yàn)證的常開接點(diǎn)與常閉輔助 接點(diǎn)的問(wèn)題。通過(guò)改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了母線連接支路，特別是對(duì)于雙母線上所有連接支路的母線刀 閘輔助接點(diǎn)無(wú)論因何種原因發(fā)生變位異常時(shí)，保護(hù)裝置均能自動(dòng)可靠地識(shí)別并實(shí)時(shí)跟隨母線運(yùn)行方式，發(fā)出相應(yīng)的母線刀閘識(shí)別異常的報(bào)警輸出，同時(shí)保證母線裝置正確實(shí)現(xiàn)電力 系統(tǒng)母線保護(hù)所要求的功能，實(shí)現(xiàn)微機(jī)型母線保護(hù)裝置以傳統(tǒng)的母線刀閘單一輔助接點(diǎn)方 式的安全可靠運(yùn)行，既節(jié)約了工程投資改造費(fèi)用又便于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的雙母線系統(tǒng)接線示意圖；圖2為本實(shí)用新型的雙母線系統(tǒng)中單一支路接入母線保護(hù)裝置的接線原理示意 圖；其中，IN-COM、IN207、IN208、IN209、IN210、102為保護(hù)裝置的多個(gè)端子。圖3為本實(shí)用新型的母線保護(hù)裝置的線路結(jié)構(gòu)原理框圖。附圖符號(hào)說(shuō)明110為工作電源模塊，120為開入電源模塊，200為開關(guān)量輸入電 路，300為開入光電隔離模塊，411及412各為母線交流電壓輸入電路及其A/D轉(zhuǎn)換模塊， 421及422各為母線各支路二次電流輸入電路及其A/D轉(zhuǎn)換模塊，500為可編程處理器 (CPLD)，600為高速數(shù)字處理器(DSP)，700為微處理器CPU，710為通訊接口模塊，800為人 機(jī)監(jiān)控接口模塊(MMI)，900為出口信號(hào)模塊。
具體實(shí)施方式
下面參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案和實(shí)施方式。其中，相同的標(biāo)號(hào) 始終表示相同的部件，本實(shí)用新型以SEL-487B型微機(jī)母線保護(hù)裝置為例進(jìn)行說(shuō)明。圖1是現(xiàn)有技術(shù)的雙母線系統(tǒng)接線的示意圖。如圖1所示，兩條母線，即I母線和 II母線可有多個(gè)支路L1、L2、L3。在此，支路Ll運(yùn)行于母聯(lián)情況，此時(shí)可使用本領(lǐng)域公知方 法對(duì)此進(jìn)行處理。由于本實(shí)用新型不涉及母聯(lián)情況的處理，在此不做詳細(xì)描述。本實(shí)用新 型以其中的支路L2為例，詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的原理及應(yīng)用實(shí)例，對(duì)于雙母線接線的其它 回路或單母線接線系統(tǒng)的回路接入母線保護(hù)裝置及應(yīng)用實(shí)例，與本實(shí)用新型的工作原理類 似。圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的雙母線系統(tǒng)中單一支路接入母線保護(hù)裝置的接 線原理示意圖。在圖2中，以圖1中的支路L2為例來(lái)說(shuō)明母線保護(hù)裝置的接線方式。其中， 標(biāo)號(hào)1143表示L2支路的開關(guān)編號(hào)。如圖2所示，以支路L2，即編號(hào)為1143開關(guān)的支路接入SEL-487B型微機(jī)母線保護(hù) 裝置。具體來(lái)講，支路L2上I母線、II母線的刀閘常開輔助接點(diǎn)以符號(hào)分別標(biāo)識(shí)為1143 1G_N0、1143 :2G_N0，對(duì)應(yīng)接入保護(hù)裝置的開入變量編號(hào)為IN207、IN209的開入回路中。圖 中的常閉輔助接點(diǎn)以符號(hào)分別標(biāo)識(shí)為1143 :1G_NC、1143 :2G_NC，其需要對(duì)應(yīng)接入保護(hù)裝置 的開入變量編號(hào)為IN208、IN210的開入回路中，本實(shí)用新型的貢獻(xiàn)就在于省去將該常閉輔 助接點(diǎn)接入保護(hù)裝置，只采用母線刀閘的單一常開型輔助接點(diǎn)的接入方式，從而解決了現(xiàn) 有保護(hù)裝置必須同時(shí)接入母線刀閘的常開接點(diǎn)與常閉輔助接點(diǎn)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站母線 已投入運(yùn)行的方式下進(jìn)行保護(hù)裝置的改造，節(jié)省改造成本，縮短改造工期，同時(shí)還能保證在 設(shè)備運(yùn)行條件下改造施工的安全性。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的母線保護(hù)裝置的模塊結(jié)構(gòu)原理框圖(以SEL-487B裝 置為例而進(jìn)行的改進(jìn))。如圖3所示的母線保護(hù)裝置包括工作電源模塊110、開入電源模 塊120、開關(guān)量輸入回路200及其開入光電隔離模塊300、母線交流電壓的輸入電路411及交流電壓A/D轉(zhuǎn)換模塊412 (包含低通濾波功能)、母線上各支路電流的輸入電路421及電 流A/D轉(zhuǎn)換模塊422 (包含低通濾波功能)、可編程處理器500、高速數(shù)據(jù)處理器600、微處理 器700及通訊接口 710、人機(jī)監(jiān)控接口模塊800、出口信號(hào)模塊900等功能模塊。其中，所述工作電源模塊110為保護(hù)裝置的逆變電源模塊，將變電站所提供的直 流電源逆變轉(zhuǎn)化為保護(hù)裝置內(nèi)部各模塊所需的弱電工作電源，其+15V與-15V為裝置各信 號(hào)處理模塊提供電源，+5V電源為所有微處理器芯片的電源；所述開入電源模塊120為開 入光電隔離模塊提供開關(guān)量輸入回路的直流電源；其電源監(jiān)視程序均接入到可編程處理器 500中，通過(guò)微處理器700中的程序處理后，經(jīng)過(guò)出口信號(hào)模塊900的報(bào)警出口輸出，經(jīng)人機(jī) 監(jiān)控接口模塊800及通訊接口 710發(fā)出報(bào)警標(biāo)識(shí)。所述具有多開入量的開入光電隔離模塊300的開關(guān)量輸入回路200包括母線上 各支路母線刀閘的輔助接點(diǎn)及母聯(lián)開關(guān)的位置接點(diǎn)、各開關(guān)的失靈保護(hù)投入接點(diǎn)及相關(guān)開 入接點(diǎn)，這些開關(guān)量輸入信號(hào)通過(guò)開入光電隔離模塊300和數(shù)據(jù)總線與可編程處理器500 相連，用于提供母線運(yùn)行方式的動(dòng)態(tài)檢測(cè)信號(hào)，圖中2-lG、2-2G、2-BFI符號(hào)的開關(guān)量輸入 分別表示第2個(gè)支路的I母、II母刀閘常開輔助接點(diǎn)及支路2的開關(guān)失靈保護(hù)啟動(dòng)投入接 點(diǎn)。開入光電隔離模塊300作用是將外部開關(guān)量輸入信號(hào)隔離轉(zhuǎn)化為裝置內(nèi)部識(shí)別的二進(jìn) 制數(shù)字信號(hào)，并具備開入回路抗干擾功能。開入光電隔離模塊300為本領(lǐng)域技術(shù)人員常用 的技術(shù)手段，因此不再對(duì)此詳細(xì)說(shuō)明。在具有多個(gè)開入量的開入光電隔離模塊300的開關(guān)量輸入回路200中接入有信號(hào) 復(fù)歸確認(rèn)按鈕FA、母線保護(hù)投入接點(diǎn)(開關(guān))K1、失靈保護(hù)投入接點(diǎn)(開關(guān))Κ2、手動(dòng)互聯(lián)開 關(guān)(也稱母線手動(dòng)互聯(lián)開關(guān))Κ3。其各自的作用如下通過(guò)可編程處理器500的實(shí)時(shí)邏輯編 程，以實(shí)現(xiàn)在保護(hù)裝置發(fā)出“母線刀閘識(shí)別異?！睍r(shí)，確認(rèn)已滿足復(fù)歸條件后，按下信號(hào)復(fù)歸 確認(rèn)按鈕FA，使“母線刀閘識(shí)別異?！钡母婢盘?hào)與標(biāo)識(shí)復(fù)歸；在需要投入母差保護(hù)時(shí)，此 母線保護(hù)投入開關(guān)Kl的接點(diǎn)閉合，保護(hù)裝置檢測(cè)到此閉合信號(hào)后，裝置的母差保護(hù)功能即 投入；在需要投入失靈保護(hù)時(shí)，此失靈保護(hù)投入開關(guān)Κ2的接點(diǎn)閉合，裝置檢測(cè)到此閉合信 號(hào)后，裝置的失靈保護(hù)功能即投入；在雙母線需要手動(dòng)互聯(lián)時(shí)，則投入此手動(dòng)互聯(lián)開關(guān)Κ3， 裝置檢測(cè)到此閉合信號(hào)后，將兩組母線的保護(hù)自動(dòng)合并為單組母線的保護(hù)，此時(shí)將發(fā)出“母 線互聯(lián)”的告警信號(hào)與標(biāo)識(shí)。所述母線交流電壓的輸入電路411及交流電壓A/D轉(zhuǎn)換模塊412，是將母線交流電 壓的模擬檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，同時(shí)經(jīng)過(guò)數(shù)字低通濾波功能以濾除高次諧波，經(jīng)濾波 后與可編程處理器500相連，分別用于母線保護(hù)的電壓閉鎖功能及電壓告警信號(hào)判別。所述母線上各支路電流的輸入電路412及電流A/D轉(zhuǎn)換模塊422，是將母線上各支 路二次交流電流的模擬檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，同時(shí)經(jīng)過(guò)數(shù)字低通濾波功能以濾除高次 諧波，經(jīng)濾波后與可編程處理器500相連，圖3中的101、102、一118，分別表示為支路1、 2、一、18的二次交流電流；用于母線故障的識(shí)別與處理。Ua、Ub、Uc分別表示為母線PT A、 B、C相的二次電壓，用于母線保護(hù)電壓閉鎖與電壓檢測(cè)告警信號(hào)用?？删幊烫幚砥?00，用于對(duì)保護(hù)裝置的開關(guān)量輸入及出口信號(hào)輸出、模擬量數(shù)字信 號(hào)、人機(jī)監(jiān)控接口模塊800及保護(hù)功能的邏輯實(shí)時(shí)編程?？删幊烫幚砥?00通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù) 總線與工作電源模塊110、開入電源模塊120、開入光電隔離模塊300、交流電壓A/D轉(zhuǎn)換模 塊412、電流A/D轉(zhuǎn)換模塊422、高速數(shù)據(jù)處理器600、微處理器700、人機(jī)監(jiān)控接口模塊800、出口信號(hào)模塊900等功能模塊連接，實(shí)現(xiàn)母線保護(hù)功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)論母線及母線各支路 因何種原因發(fā)生變位異常時(shí)，均能自動(dòng)可靠地識(shí)別并實(shí)時(shí)跟隨母線的運(yùn)行方式，以及時(shí)發(fā) 出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。所述高速數(shù)字處理器600，與可編程處理器500和微處理器700相連，用于對(duì)數(shù)據(jù) 進(jìn)行快速運(yùn)算與處理。所述微處理器700接入可編程處理器500，為保護(hù)裝置的核心處理芯片，為32位處 理器，并與高速數(shù)字處理器600、人機(jī)監(jiān)控接口模塊800以及通訊接口模塊710相連。所述人機(jī)監(jiān)控接口模塊800，連接于可編程處理器500和微處理器700，用于保護(hù) 裝置監(jiān)視控制的人機(jī)接口界面。所述通訊接口模塊710與微處理器700連接，用于保護(hù)裝 置的對(duì)外自動(dòng)化監(jiān)控通訊接口。所述出口信號(hào)模塊900與可編程處理器500相連，出口信號(hào)模塊900包括多個(gè)跳 閘出口 1、跳閘出口 2，至跳閘出口 m;多個(gè)信號(hào)出口 1至信號(hào)出口 n，以及報(bào)警出口。出口信 號(hào)是對(duì)開關(guān)量輸入信號(hào)與模擬量信號(hào)檢測(cè)后，由微處理器進(jìn)行相應(yīng)的判斷處理，根據(jù)處理 結(jié)果啟動(dòng)相應(yīng)的開關(guān)跳閘出口以及信號(hào)出口和報(bào)警出口。本實(shí)用新型所述的工作電源模塊和開入電源模塊為各自獨(dú)立的電源，分別具有電 源監(jiān)視報(bào)警功能，以確保保護(hù)裝置的可靠工作。兩種電源均使用Iiov或220V的直流電源， 提高了保護(hù)開入回路的抗干擾能力及可靠性。本實(shí)用新型的微機(jī)處理程序部分及母線保護(hù)基本功能為本領(lǐng)域的公知技術(shù)，根據(jù) 本實(shí)用新型所描述的各模塊的功能，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可進(jìn)行各種編程并可實(shí)現(xiàn)上述功 能，在此不作詳細(xì)描述。以下是具體實(shí)施例。實(shí)施例1)各支路檢測(cè)信號(hào)的接入將母線設(shè)備上每一支路的電流從其電流互感器的二次側(cè)接入保護(hù)裝置相應(yīng)的輸 入端子，每一支路上的兩組母線刀閘的各一副常開型輔助接點(diǎn)以空接點(diǎn)方式直接接入保護(hù) 裝置對(duì)應(yīng)的多個(gè)開關(guān)量輸入端子的開入光電隔離模塊300。例如，圖2所示的支路L2電流互感器的用于母線保護(hù)的二次繞組TA3的一端接 入母線保護(hù)裝置相應(yīng)的輸入端子102，另一端接到母線保護(hù)裝置的非極性電流端子(未示 出)，該非極性端子為接地的公共電流端子，與所有電流輸入回路的非極性端子相連，支路 L2的I組母線刀閘輔助常開接點(diǎn)(L2 :1G_N0或1143 :1G_N0)和支路L2的II組母線的刀 閘輔助常開接點(diǎn)(L2:2G_N0或1143:2G_N0)以空接點(diǎn)方式分別直接接入到保護(hù)裝置對(duì)應(yīng) 的IN207和IN209端子上，同時(shí)，其輔助常開接點(diǎn)1G_N0和2G_N0的另一端連接到母線保護(hù) 裝置的開入直流電源的公共端子(即開入COM端子，其為開入電源的正電源，其中，IN_C0M 為母線保護(hù)裝置內(nèi)部編號(hào)，開入COM為外部回路編號(hào))，從而形成刀閘開入回路。在圖3中，具有多個(gè)開入量的開入光電隔離模塊300的開關(guān)量輸入回路200上的 標(biāo)記2-lG、2-2G則分別對(duì)應(yīng)于支路2的I組母線刀閘輔助常開接點(diǎn)與II組母線的刀閘輔 助常開接點(diǎn)。以此類推，如母線中的其它支路可接入開關(guān)量輸入回路200上的標(biāo)記18-1G、 18-2G，則分別對(duì)應(yīng)支路18的I組母線刀閘輔助常開接點(diǎn)與II組母線的刀閘輔助常開接 點(diǎn)，101-118分別對(duì)應(yīng)于支路1至支路18的電流互感器二次電流的輸入，圖3中的標(biāo)記 I-BFl, 18-BF1為對(duì)應(yīng)支路1—18的失靈保護(hù)啟動(dòng)和開入的開關(guān)接點(diǎn)。Ua、Ub、Uc分別表示為母線PT A、B、C相的二次電壓，用于母線保護(hù)電壓閉鎖與電壓檢測(cè)告警信號(hào)用。2)微機(jī)保護(hù)裝置自動(dòng)識(shí)別運(yùn)行方式的自動(dòng)程序處理(a)根據(jù)圖3所示，由開入光電隔離模塊300的開關(guān)量輸入狀態(tài)經(jīng)可編程處理器 500編程處理后，由微處理器700按其程序處理，微處理器700檢測(cè)各支路的I母線刀閘的 常開輔助接點(diǎn)和II母線刀閘的常開輔助接點(diǎn)的閉合狀態(tài)，即微處理器700判定該支路是運(yùn) 行在I母線或II母線，并將該狀態(tài)標(biāo)識(shí)信息送入經(jīng)數(shù)據(jù)總線送入可編程處理器500、人機(jī)監(jiān) 控接口模塊800與通訊接口 710中，以共享該信息。(b)若保護(hù)裝置中的微處理器700檢測(cè)到支路的I母線刀閘接點(diǎn)由閉合位置到斷 開位置的變化，且其II母刀閘接點(diǎn)處于斷開狀態(tài)時(shí)，則經(jīng)高速數(shù)據(jù)處理器600處理后的交 流電流A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)，由微處理器700按其程序判斷該支路的運(yùn)行電流 是否超過(guò)運(yùn)行電流的閥值，該閥值根據(jù)保護(hù)裝置的檢測(cè)精度及最大允許倍數(shù)來(lái)確定，一般 該電流的閥值為0. 04IN，其中IN是電流互感器的額定二次電流，通常為5A或IA兩種規(guī)格， 對(duì)于5A的電流互感器，該門檻值小于0. 20A。若該支路檢測(cè)判別為運(yùn)行有電流的狀態(tài)，則 保護(hù)裝置的微處理器700處理后自動(dòng)將該支路識(shí)別為運(yùn)行在I母線，并在微處理器700中 設(shè)置“該支路的I母線刀閘狀態(tài)識(shí)別異?！钡臉?biāo)識(shí)。該標(biāo)識(shí)經(jīng)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線送入可編程處 理器500、人機(jī)監(jiān)控接口模塊800與通訊接口模塊710中設(shè)置，保護(hù)裝置通過(guò)出口信號(hào)模塊 900發(fā)出“母線刀閘識(shí)別異?！备婢敵鲂盘?hào)。該信號(hào)一直保持，直到滿足復(fù)歸條件時(shí)，該信 號(hào)才能復(fù)歸返回。如果該支路檢測(cè)判別為無(wú)電流的狀態(tài)，則保護(hù)裝置的微處理器700中程 序接受該支路的I母線刀閘接點(diǎn)的狀態(tài)返回的變化，即識(shí)別為正常的方式切換變化。(c)與(b)方法類似，若保護(hù)裝置中的微處理器700檢測(cè)到支路的II母線刀閘接 點(diǎn)由閉合位置到斷開位置的變化，且其I母線刀閘接點(diǎn)處于斷開狀態(tài)時(shí)，則由微處理器700 按其程序判斷檢測(cè)該支路的運(yùn)行電流是否超過(guò)運(yùn)行有電流的閥值，若該支路檢測(cè)判別為運(yùn) 行有電流的狀態(tài)，則保護(hù)裝置的微處理器700處理后自動(dòng)將該支路識(shí)別為運(yùn)行在II母線， 設(shè)置“該支路的II母刀閘狀態(tài)識(shí)別異?！钡臉?biāo)識(shí)，保護(hù)裝置通過(guò)出口信號(hào)模塊900發(fā)出“母 線刀閘識(shí)別異?！备婢敵鲂盘?hào)。該信號(hào)一直保持，直到滿足復(fù)歸條件時(shí)，該信號(hào)才能復(fù)歸 返回。如果該支路檢測(cè)判別為無(wú)電流的狀態(tài)，則保護(hù)裝置接受該支路的II母線刀閘接點(diǎn)的 狀態(tài)返回的變化，即識(shí)別為正常的方式切換變化。(d)若保護(hù)裝置的微處理器700中程序檢測(cè)判定支路同時(shí)運(yùn)行在I母與II母，或 者檢測(cè)由開入光電隔離模塊300送入的“母線手動(dòng)互聯(lián)”信號(hào)輸入時(shí)，則保護(hù)裝置經(jīng)微處理 器700中程序處理識(shí)別后經(jīng)出口信號(hào)模塊900發(fā)出“母線互聯(lián)”信號(hào)，并按“母線互聯(lián)”邏 輯自動(dòng)處理保護(hù)邏輯。(e)在發(fā)出“母線刀閘識(shí)別異?！备婢敵鲂盘?hào)后，滿足的復(fù)歸條件是指該母線 刀閘接點(diǎn)經(jīng)確認(rèn)檢查并處理恢復(fù)到其原來(lái)的正常閉合狀態(tài)后，或者檢測(cè)到該支路停運(yùn)，即 該支路的檢測(cè)電流小于運(yùn)行有電流的閥值，此時(shí)保護(hù)裝置的微處理器700識(shí)別到由開入光 電隔離模塊300送入的復(fù)歸確認(rèn)指令信號(hào)存在，則“母線刀閘識(shí)別異?！备婢敵鲂盘?hào)才能 復(fù)歸消失，否則該告警信號(hào)一直保持。(f)在多個(gè)開關(guān)量輸入電路200中接入有信號(hào)復(fù)歸確認(rèn)按鈕FA、母線保護(hù)投入開 關(guān)K1、失靈保護(hù)投入開關(guān)K2、手動(dòng)互聯(lián)開關(guān)K3。其各自的作用分別如下通過(guò)可編程處理器500的實(shí)時(shí)邏輯編程，以實(shí)現(xiàn)在保護(hù)裝置發(fā)出“母線刀閘識(shí)別異?！睍r(shí)，確認(rèn)已滿足復(fù)歸條件后而按下此按鈕FA而復(fù)歸“母線刀閘識(shí)別異?！钡母婢?號(hào)與標(biāo)識(shí)。在需要投入母差保護(hù)時(shí)，此母線保護(hù)投入開關(guān)Kl的接點(diǎn)閉合，裝置檢測(cè)到此閉 合信號(hào)后，裝置的母差保護(hù)功能即投入；在需要投入失靈保護(hù)時(shí)，此失靈保護(hù)投入開關(guān)K2 的接點(diǎn)閉合，裝置檢測(cè)到此閉合信號(hào)后，裝置的失靈保護(hù)功能即投入，1-BF1，-18-BF1是 1-18支路的開關(guān)失靈保護(hù)啟動(dòng)投入的接點(diǎn)，在需要投入某支路的開關(guān)失靈保護(hù)且具備開 關(guān)失靈啟動(dòng)的接點(diǎn)時(shí)，此回路即投入開關(guān)失靈保護(hù)。該信號(hào)經(jīng)開入光電隔離模塊300后由 可編程處理器500編程處理，再由微處理器700按其程序處理后，按失靈保護(hù)的功能啟動(dòng)相 應(yīng)出口(其處理方法按行業(yè)公知技術(shù)處理，在此就不細(xì)述)。在雙母線需要手動(dòng)互聯(lián)時(shí)，則 投入此手動(dòng)互聯(lián)開關(guān)K3，裝置檢測(cè)到此閉合信號(hào)后，將兩組母線的保護(hù)自動(dòng)合并為單組母 線的保護(hù)，此時(shí)將發(fā)出“母線互聯(lián)”的告警信號(hào)與標(biāo)識(shí)。 (g)將保護(hù)裝置的工作電源模塊110與開入電源模塊120獨(dú)立供電，各自均有電源 監(jiān)視報(bào)警功能。若開入電源或工作電源消失，通過(guò)可編程處理器500的編程定義，通過(guò)微處 理器700運(yùn)算處理后驅(qū)動(dòng)出口信號(hào)模塊900，由出口信號(hào)模塊900的一副常閉型觸點(diǎn)發(fā)出 “裝置異常”的告警接點(diǎn)輸出信號(hào)，其出口信號(hào)電路的告警出口接點(diǎn)閉合接通。在此，出口信 號(hào)模塊900有多個(gè)出口繼電器以滿足母線保護(hù)出口要求，分別由可編程處理器500編程定 義，并由微處理器700運(yùn)算處理后確定是否驅(qū)動(dòng)輸出。通過(guò)以上對(duì)母線支路與微機(jī)保護(hù)裝置的連接形式的改進(jìn)，以及通過(guò)微機(jī)型保護(hù)裝 置的程序與信號(hào)處理和控制，實(shí)現(xiàn)了僅接入支路母線刀閘的單一常開型輔助接點(diǎn)的異常變 位監(jiān)視及保護(hù)功能的安全監(jiān)視，使母線刀閘輔助接點(diǎn)無(wú)論因何種原因發(fā)生變位異常時(shí)，保 護(hù)裝置都能自動(dòng)判斷和修正為刀閘變位異常前一時(shí)刻的母線運(yùn)行方式或根據(jù)實(shí)際運(yùn)行環(huán) 境條件下的自適應(yīng)運(yùn)行方式，同時(shí)發(fā)出“母線刀閘識(shí)別異?！被颉澳妇€互聯(lián)”等告警出口信 號(hào)或告警標(biāo)識(shí)，避免保護(hù)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)，從而提高保護(hù)裝置的可靠性，同時(shí)保證了母線保 護(hù)的功能。本實(shí)用新型不需要對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行手動(dòng)強(qiáng)制干預(yù)設(shè)置支路設(shè)備運(yùn)行方式，也不需 要另外配置母線模擬指示盤來(lái)指示適應(yīng)母線運(yùn)行方式，不僅可以實(shí)現(xiàn)母線刀閘單輔助接點(diǎn) 接入方式下的母線保護(hù)裝置對(duì)雙母線接線方式下的可靠地自適應(yīng)實(shí)時(shí)跟隨母線運(yùn)行方式， 同樣也適用于單母線接線方式下自適應(yīng)跟隨母線上連接支路的運(yùn)行方式。即使在母線上各 支路的母線刀閘輔助接點(diǎn)狀態(tài)同時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，也能滿足自動(dòng)識(shí)別與報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)微機(jī) 型母線保護(hù)裝置的安全可靠運(yùn)行，節(jié)約母線保護(hù)改造的投資費(fèi)用與改造工作量。本實(shí)用新型按優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不以任何形式 限定本發(fā)明。凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù) 范圍。
權(quán)利要求一種自動(dòng)識(shí)別母線運(yùn)行方式的微機(jī)型母線保護(hù)裝置，其特征在于，所述保護(hù)裝置包括工作電源模塊、開入電源模塊、具有多開入量的開入光電隔離模塊的開關(guān)量輸入回路、母線交流電壓的輸入電路及交流電壓A/D轉(zhuǎn)換模塊、母線上各支路電流的輸入電路及電流A/D轉(zhuǎn)換模塊、可編程處理器、高速數(shù)據(jù)處理器、微處理器、通訊接口模塊、人機(jī)監(jiān)控接口模塊、以及出口信號(hào)模塊；其中，所述工作電源模塊接入可編程處理器模塊予以編程監(jiān)測(cè)，為保護(hù)裝置內(nèi)部各模塊提供所需工作電源；所述開入電源模塊與開入光電隔離模塊連接并接入可編程處理器模塊予以編程監(jiān)測(cè)，為開入光電隔離模塊提供開關(guān)量輸入回路的直流電源；所述具有多開入量的開入光電隔離模塊的開關(guān)量輸入回路通過(guò)開入光電隔離模塊與可編程處理器相連；所述母線交流電壓的輸入電路及交流電壓A/D轉(zhuǎn)換模塊，以及母線上各支路電流的輸入電路及電流A/D轉(zhuǎn)換模塊，均與可編程處理器模塊相連；所述可編程處理器通過(guò)數(shù)據(jù)總線與工作電源模塊、開入電源模塊、開入光電隔離模塊、交流電壓A/D轉(zhuǎn)換模塊、電流A/D轉(zhuǎn)換模塊、高速數(shù)字處理器、微處理器、人機(jī)監(jiān)控接口模塊、出口信號(hào)模塊相連接；用于對(duì)保護(hù)裝置的開關(guān)量輸入及輸出、模擬量數(shù)字信號(hào)、保護(hù)功能及邏輯實(shí)時(shí)編程；所述高速數(shù)字處理器，與可編程處理器和微處理器相連，用于對(duì)數(shù)據(jù)的快速運(yùn)算與處理；所述微處理器接入可編程處理器，為32位處理器，并與高速數(shù)字處理器、人機(jī)監(jiān)控接口以及通訊接口相連；所述人機(jī)監(jiān)控接口，連接于可編程處理器和微處理器，用于監(jiān)視控制的人機(jī)接口界面；所述出口信號(hào)模塊與可編程處理器相連，所述出口信號(hào)模塊包括多個(gè)跳閘出口、多個(gè)信號(hào)出口以及報(bào)警出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)型母線保護(hù)裝置，其特征在于所述工作電源模塊為逆變 電源模塊，將變電站所提供的直流電源逆變轉(zhuǎn)化為各模塊所需的弱電工作電源，其中，+15V 與-15V為裝置各信號(hào)處理模塊提供電源，+5V電源為所有微處理器芯片的電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)型母線保護(hù)裝置，其特征在于所述具有多開入量的開入 光電隔離模塊的開關(guān)量輸入回路設(shè)置有信號(hào)復(fù)歸確認(rèn)按鈕、母線保護(hù)投入接點(diǎn)、失靈保護(hù) 投入接點(diǎn)、以及手動(dòng)互聯(lián)開關(guān)的開入接點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)型母線保護(hù)裝置，其特征在于所述母線交流電壓的輸入 電路及交流電壓A/D轉(zhuǎn)換模塊，是將母線交流電壓的模擬檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，同時(shí) 經(jīng)過(guò)數(shù)字低通濾波功能以濾除高次諧波，經(jīng)濾波后與可編程處理器相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)型母線保護(hù)裝置，其特征在于所述母線上各支路電流的 輸入電路及電流A/D轉(zhuǎn)換模塊，是將母線上各支路二次交流電流的模擬檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù) 字信號(hào)，同時(shí)經(jīng)過(guò)數(shù)字低通濾波功能以濾除高次諧波，經(jīng)濾波后與可編程處理器相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)型母線保護(hù)裝置，其特征在于所述出口信號(hào)是對(duì)開關(guān)量 輸入信號(hào)與模擬量信號(hào)檢測(cè)后，由微處理器進(jìn)行相應(yīng)的判斷處理，根據(jù)處理結(jié)果啟動(dòng)相應(yīng)的開關(guān)跳閘出口以及信號(hào)出口和報(bào)警出口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)型母線保護(hù)裝置，其特征在于所述工作電源模塊和所述 開入電源模塊為各自獨(dú)立的電源模塊，并分別具有電源監(jiān)視功能。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)型母線保護(hù)裝置，其特征在于所述工作電源模塊和所述 開入電源模塊均使用IlOV或220V的直流電源。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種自動(dòng)可靠識(shí)別母線連接支路運(yùn)行方式的微機(jī)型母線保護(hù)裝置，適用于電力系統(tǒng)的保護(hù)。該裝置將母線上各連接支路母線刀閘的單一常開型輔助接點(diǎn)以及支路二次電流接入，設(shè)置信號(hào)復(fù)歸確認(rèn)按鈕的開入、母線保護(hù)與開關(guān)失靈保護(hù)投入狀態(tài)的開入、母線手動(dòng)互聯(lián)的開入，通過(guò)可編程處理器的處理，在裝置檢測(cè)到母線支路刀閘發(fā)生變位時(shí)判斷該支路電流值是否處于運(yùn)行有電流狀態(tài)，自動(dòng)識(shí)別與處理母線支路刀閘狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，從而自動(dòng)正確識(shí)別并實(shí)時(shí)跟隨母線運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)母線刀閘識(shí)別異常的告警輸出，保證母線裝置正確實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)母線保護(hù)所要求的功能，從而實(shí)現(xiàn)以傳統(tǒng)的母線刀閘單一輔助接點(diǎn)方式實(shí)現(xiàn)微機(jī)型母線保護(hù)裝置的安全可靠運(yùn)行。
文檔編號(hào)G01R19/25GK201639280SQ201020168619
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
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