專(zhuān)利名稱：高壓斷路器單相接地保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高壓斷路器單相接地保護(hù)測(cè)控裝備，屬于高壓開(kāi)關(guān)保護(hù)技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中有一種小電流接地選線裝置，該裝置安裝在變電站內(nèi)，它通過(guò)外置的 電壓互感器、電流互感器集中采集變電站的零序電壓及每條出線開(kāi)關(guān)的零序電流。當(dāng)電網(wǎng) 出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，小電流接地選線裝置利用比幅法、比相法或比幅比相法來(lái)判斷故障 線路。由于在變電站母線處，零序網(wǎng)不接地或經(jīng)消弧線圈接地，高壓系統(tǒng)零序網(wǎng)折算到母線 處的對(duì)地等值阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于各出線的零序阻抗，因此，零序電流流經(jīng)故障線路在母線處被 分流到各非故障線上。如果某健全線的零序阻抗較小，就可能使故障線的零序電流大小與 某條非故障線的零序電流相近，造成識(shí)別上的困難。另外電力系統(tǒng)運(yùn)行方式不同，配電網(wǎng) 線路負(fù)荷分配發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)零序阻抗就會(huì)發(fā)生變化，故障線的零序電流大小也會(huì)發(fā) 生變化，從而引起誤動(dòng)或產(chǎn)生拒動(dòng)。這些都是利用零序電流選線的不利因素?，F(xiàn)有的小電 流接地選線裝置的選線正確率不到50%，很多供電部門(mén)仍在使用拉線法確定故障出線。因 此，現(xiàn)有高壓斷路器不具有單相接地保護(hù)功能，不能檢測(cè)并判斷單相接地故障線路，不能實(shí) 現(xiàn)單相接地告警與保護(hù)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的是提供一種能方便、快速地檢測(cè)并判斷單相接地故障線路、實(shí)現(xiàn) 單相接地告警與保護(hù)的高壓斷路器單相接地保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)。本實(shí)用新型技術(shù)方案是測(cè)控系統(tǒng)包括斷路器，在所述斷路器內(nèi)一體化設(shè)置有三 相電流互感器、三相電容式電壓互感器、電壓調(diào)理電路和三相永磁線圈，所述測(cè)控系統(tǒng)還包 括由單相接地保護(hù)控制器、電源控制系統(tǒng)、人機(jī)操作界面和遠(yuǎn)程通訊接口組成的控制箱；所 述三相電流互感器的輸出端連接在單相接地保護(hù)控制器的一個(gè)輸入端上，所述三相電容式 電壓互感器通過(guò)的輸出端連接在所述電壓調(diào)理電路的輸入端，所述電壓調(diào)理電路的輸出端 在單相接地保護(hù)控制器的另一個(gè)輸入端上，所述單相接地保護(hù)控制器還分別與電源控制系 統(tǒng)、人機(jī)操作界面和遠(yuǎn)程通訊接口連接，所述三相永磁線圈連接在所述電源控制系統(tǒng)的輸 出端；所述單相接地保護(hù)控制器具有計(jì)算零序電壓、零序電流基波及3次與5次諧波、零序 功率，并判斷斷路器負(fù)載側(cè)故障、發(fā)出告警信號(hào)或給電源控制系統(tǒng)發(fā)出保護(hù)跳閘命令的裝 置。本實(shí)用新型由斷路器本體與控制箱兩大部分組成。斷路器與一次電流互感器、一 次電壓互感器一體化設(shè)計(jì)，三相電流互感器和三相電容式電壓互感器將線路上的一次電 流、電壓信號(hào)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換成微控制器可測(cè)量的二次電流、電壓信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了三相電流、三相電 壓的檢測(cè)，安裝簡(jiǎn)單方便?？刂葡渲饕蓡蜗嘟拥乇Ｗo(hù)控制器、人機(jī)操作界面、電源控制系 統(tǒng)、遠(yuǎn)程通訊模塊組成。本實(shí)用新型只需要采集本條線路的電氣特征量，而不是集中采集變電站所有出線的電氣特征量；當(dāng)線路負(fù)載側(cè)發(fā)生單相接地故障時(shí)，單相接地保護(hù)控制器能 夠及時(shí)檢測(cè)出來(lái)，發(fā)出保護(hù)跳間命令使斷路器本體跳間；而當(dāng)線路電源側(cè)發(fā)生單相接地故 障時(shí)，斷路器不會(huì)產(chǎn)生分閘動(dòng)作，從而達(dá)到隔離故障，縮小停電范圍的目的。本實(shí)用新型無(wú) 需外置電流互感器、電壓互感器，即可將三相電流信號(hào)與三相電壓信號(hào)的進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與 傳送。電容式電壓互感器技術(shù)是利用電容對(duì)交流電壓信號(hào)電荷的耦合以及電容分壓原 理，將一次線路的相電壓通過(guò)特制的耦合電容耦合并分壓得到設(shè)計(jì)的幅值范圍內(nèi)的電壓信 號(hào)，并將一次電壓和二次電壓可靠隔離。斷路器本體內(nèi)置的三相電容式電壓互感器，通過(guò)安 裝在本體單元箱體內(nèi)的電壓調(diào)理電路，其電壓誤差在額定電壓時(shí)小于士 1 %，相位誤差在額 定電壓時(shí)小于0. 3，保證一次電壓的測(cè)量精度。斷路器本體內(nèi)置的三相電流互感器，其電流 誤差在額定電流時(shí)小于士0.2%，相位誤差在額定電流時(shí)小于0.3，保證一次線路電流的測(cè) 量精度。單相接地保護(hù)控制器采用高速微控制器芯片，能夠連續(xù)采集交流電壓、交流電流 信號(hào)，并采用富氏算法與遞推運(yùn)算，在每個(gè)采樣點(diǎn)都計(jì)算提取出一次線路上的零序電壓與 零序電流的基波、3次與5次諧波及零序功率。當(dāng)一次線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障相電
壓降為零，非故障相電壓升高為相電壓的、斤倍，零序電壓值等于相電壓；對(duì)于中心點(diǎn)不接
地和經(jīng)電阻接地的系統(tǒng)，故障線路的零序電流為所有非故障線路的接地電容電流之和，同 時(shí)零序電流滯后零序電壓90°，根據(jù)這兩點(diǎn)特征來(lái)判別故障線路；對(duì)于經(jīng)消弧圈接地的系 統(tǒng)當(dāng)欠補(bǔ)償時(shí)，故障線路的對(duì)地電容電流變小，相對(duì)零序電壓的基波相位差并沒(méi)有變化， 而當(dāng)過(guò)補(bǔ)償時(shí)，故障點(diǎn)電流就呈感性電流，基波相位與非故障線路相位相同，但其零序電流 的5次諧波并沒(méi)有被補(bǔ)償，通過(guò)5次諧波的相位和突變量來(lái)判別故障線路。因此單相接地 保護(hù)控制器以零序電壓、零序電流基波及3次與5次諧波為啟動(dòng)值，以零序功率方向?yàn)榕卸?值，能夠準(zhǔn)確判斷出斷路器負(fù)載側(cè)故障，實(shí)現(xiàn)單相接地告警與保護(hù)。本實(shí)用新型將保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)與斷路器本體采用一體化設(shè)計(jì)，它實(shí)時(shí)采集配電線路 上開(kāi)關(guān)處的三相電流、三相電壓值，并從中提取出零序電壓與零序電流的基波、3次與5次 諧波及零序功率，根據(jù)單相接地故障時(shí)的故障特征，以零序電壓、零序電流基波及3次與5 次諧波為啟動(dòng)值，以零序功率方向?yàn)榕卸ㄖ?，?zhǔn)確判斷出斷路器負(fù)載側(cè)故障，發(fā)出單相接地 保護(hù)告警信號(hào)或給出保護(hù)跳閘命令，實(shí)現(xiàn)單相接地告警與保護(hù)。本實(shí)用新型整個(gè)保護(hù)測(cè)控 系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，保護(hù)速度快，可靠性高，特別適用于配網(wǎng)供電系統(tǒng)。

圖1為本實(shí)用新型的原理框圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型由斷路器本體1與控制箱2兩大部分組成。本實(shí)用新型斷 路器本體1由三相電流互感器、三相電容式電壓互感器、電壓調(diào)理電路和三相永磁線圈組 成，控制箱2內(nèi)設(shè)置單相接地保護(hù)控制器、人機(jī)操作界面、遠(yuǎn)程通訊模塊和電源控制系統(tǒng)。三相電流互感器的輸出端連接在單相接地保護(hù)控制器的一個(gè)輸入端上，三相電容 式電壓互感器通過(guò)的輸出端連接在電壓調(diào)理電路的輸入端，電壓調(diào)理電路的輸出端在單相
4接地保護(hù)控制器的另一個(gè)輸入端上，單相接地保護(hù)控制器還分別與電源控制系統(tǒng)、人機(jī)操 作界面和遠(yuǎn)程通訊接口連接，三相永磁線圈連接在所述電源控制系統(tǒng)的輸出端。A相電流互感器與A相耦合電容澆注在斷路器的A相單元內(nèi)，B相電流互感器與B 相耦合電容澆注在斷路器的B相單元內(nèi)，C相電流互感器與C相耦合電容澆注在斷路器的 C相單元內(nèi)。對(duì)每一臺(tái)斷路器，通過(guò)本體單元箱體內(nèi)的電壓調(diào)理電路，對(duì)輸出電壓信號(hào)進(jìn)行 了歸一化處理，使三相額定電壓時(shí)的二次電壓輸出幅值保持一致，相位差保持一致。單相接地保護(hù)控制器采用高速DSP芯片TMS320F2812或高速微控制器C8051F02X， 該芯片將程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)RAM、ADC通道、采樣保持電路、模擬開(kāi)關(guān)、定時(shí)器等集成在一片 芯片內(nèi)，并具有豐富的接口。人機(jī)操作界面包括LCD液晶顯示器與鍵盤(pán)輸入，可在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行分、合間操作、參數(shù) 設(shè)置或觀察實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與故障記錄。遠(yuǎn)程通訊模塊可以是GPRS模塊或光交換機(jī)等，可與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換， 進(jìn)行參數(shù)設(shè)置或遠(yuǎn)程監(jiān)控。電源管理系統(tǒng)為斷路器控制系統(tǒng)提供工作電源，并為操作機(jī)構(gòu)提供大功率的操作 電源。單相接地保護(hù)控制器對(duì)三相電壓與三相電流信號(hào)的每個(gè)周波進(jìn)行交流采樣，并在 每點(diǎn)采樣后計(jì)算提取出各種電氣特征量，根據(jù)保護(hù)的投退、動(dòng)作的整定值等來(lái)確定是否送 出保護(hù)動(dòng)作出口信號(hào)。對(duì)于中性點(diǎn)不接地或經(jīng)高電阻接地系統(tǒng)當(dāng)檢測(cè)到零序電壓大于 等于零序電壓整定值、零序電流基波大于等于零序電流基波整定值時(shí)，單相接地保護(hù)控制 器即判斷零序功率方向，以零序電流滯后零序電壓30° 150°為判據(jù)發(fā)出單相接地告警 或保護(hù)命令；對(duì)于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)當(dāng)檢測(cè)到零序電壓大于等于零序電壓整定 值、零序電流5次基波大于等于零序電流5次基波整定值時(shí)，單相接地保護(hù)控制器發(fā)出單相 接地告警或保護(hù)命令。電源控制系統(tǒng)收到單相接地保護(hù)命令后即為斷路器的永磁操作機(jī)構(gòu)提供分閘脈 沖電流，使斷路器保護(hù)跳閘。遠(yuǎn)程通訊模塊收到單相接地告警信號(hào)后即傳送到遠(yuǎn)程控制中心。
權(quán)利要求高壓斷路器單相接地保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)，所述測(cè)控系統(tǒng)包括斷路器，其特征在于在所述斷路器內(nèi)一體化設(shè)置有三相電流互感器、三相電容式電壓互感器、電壓調(diào)理電路和三相永磁線圈，所述測(cè)控系統(tǒng)還包括由單相接地保護(hù)控制器、電源控制系統(tǒng)、人機(jī)操作界面和遠(yuǎn)程通訊接口組成的控制箱；所述三相電流互感器的輸出端連接在單相接地保護(hù)控制器的一個(gè)輸入端上，所述三相電容式電壓互感器通過(guò)的輸出端連接在所述電壓調(diào)理電路的輸入端，所述電壓調(diào)理電路的輸出端在單相接地保護(hù)控制器的另一個(gè)輸入端上，所述單相接地保護(hù)控制器還分別與電源控制系統(tǒng)、人機(jī)操作界面和遠(yuǎn)程通訊接口連接，所述三相永磁線圈連接在所述電源控制系統(tǒng)的輸出端；所述單相接地保護(hù)控制器具有計(jì)算零序電壓、零序電流基波及3次與5次諧波、零序功率，并判斷斷路器負(fù)載側(cè)故障、發(fā)出告警信號(hào)或給電源控制系統(tǒng)發(fā)出保護(hù)跳閘命令的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的高壓斷路器單相接地保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于所述三相電流互 感器的電流誤差在額定電流時(shí)小于士0.2%，相位誤差在額定電流時(shí)小于0.3。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的高壓斷路器單相接地保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于所述三相電容式 電壓互感器經(jīng)過(guò)電壓調(diào)理電路處理后的電壓誤差在額定電壓時(shí)小于士 1%，相位誤差在額 定電壓時(shí)小于0. 3。
專(zhuān)利摘要高壓斷路器單相接地保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)，屬于高壓開(kāi)關(guān)保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。由斷路器本體與控制箱兩大部分組成，斷路器內(nèi)一體化設(shè)置有三相電流互感器、三相電容式電壓互感器、電壓調(diào)理電路和三相永磁線圈，測(cè)控系統(tǒng)還包括由單相接地保護(hù)控制器、電源控制系統(tǒng)、人機(jī)操作界面和遠(yuǎn)程通訊接口組成的控制箱，三相電流互感器和三相電容式電壓互感器將線路上的一次電流、電壓信號(hào)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換成微控制器可測(cè)量的二次電流、電壓信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了三相電流、三相電壓的檢測(cè)，安裝簡(jiǎn)單方便。
文檔編號(hào)G01R31/08GK201717619SQ20102017832
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者何常根, 向先直, 戴芬, 朱小平, 竇秋萍 申請(qǐng)人:揚(yáng)州新概念電氣有限公司