專利名稱：光纖電流差動(dòng)保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型光纖電流差動(dòng)保護(hù)裝置，該裝置是專為IlOkV以下電壓等級的配電線路提供保護(hù)和監(jiān)控一體化裝置，屬于配電線路保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化已是電網(wǎng)發(fā)展的方向，微電子元件的發(fā)展使得保護(hù)和監(jiān)控融為一體有了可能性，可以提高其可靠性和運(yùn)行管理水平，但是在變電站使用微機(jī)也有許多不利因素，例如高壓電磁場的干擾，變電站開關(guān)操作時(shí)有強(qiáng)烈的振動(dòng)，就地安裝環(huán)境的惡化對微機(jī)保護(hù)提出了防振、寬溫度范圍、低功耗、抗干擾、高靈敏度、高精度、工作可靠性、安裝維修方便等更高的要求，這些難題在現(xiàn)有的微機(jī)保護(hù)裝置中均未得到解決。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型所要解決的問題是提供一種光纖電流差動(dòng)保護(hù)裝置，將所有功能單元都模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化以插件的方式集成在箱體上，各插件之間互相不受干擾，整個(gè)工作過程能夠顯示出來，使整個(gè)裝置的靈敏度高、精度高、工作可靠性高、安裝維修方便，以電流差動(dòng)保護(hù)為主，還配置有電流保護(hù)和三相重合閘的成套線路保護(hù)裝置。為了解決上述問題，本實(shí)用新型采用的方案為光纖電流差動(dòng)保護(hù)裝置，工業(yè)平板電腦通過導(dǎo)線分別與DI輸入單元、AD采樣單元、DO輸出單元、通訊單元和電源單元相連； 所述DI輸入單元、AD采樣單元、DO輸出單元、通訊單元和電源單元均為模塊化集成，DI輸入單元、AD采樣單元、DO輸出單元、通訊單元和電源單元均通過模塊化集成固定在箱體的背板上；工業(yè)平板電腦固定在箱體的前面板上。上述前面板中上部左側(cè)設(shè)置有工業(yè)平板電腦，工業(yè)平板電腦的右側(cè)設(shè)置有指示燈，工業(yè)平板電腦的下方自左向右設(shè)置有調(diào)試安全連接片、接地分/合開關(guān)和運(yùn)行模式切換開關(guān)。上述背板上自左至右依次設(shè)置有邏輯和跳合間出口模塊、電源模塊、交流模塊。本實(shí)用新型光纖電流差動(dòng)保護(hù)裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果本裝置的所有功能單元都模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化以插件的方式集成在箱體上，箱體上只有內(nèi)部使用的5V和MV電壓等級回路連線，強(qiáng)弱電完全分開，可大大減少外部電磁干擾在弱電側(cè)的耦合，增強(qiáng)了本裝置的抗干擾能力，提高其可靠性和安全性。使本裝置在功能配置上具有很強(qiáng)的靈活性，可以根據(jù)用戶需求更換或增加部分模塊，擴(kuò)充或更改本裝置的功能； 本裝置可實(shí)現(xiàn)三相分相電流差動(dòng)保護(hù)、相間故障的兩段式相間電流保護(hù)、小電阻接地系統(tǒng)接地故障的兩段式零序電流保護(hù)、各段可整定成帶方向或不帶方向，相電流元件可分別設(shè)置成帶或不帶電壓閉鎖、三相重合閘、PT斷線自動(dòng)檢測、CT斷線自檢功能。

[0009]
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型光纖電流差動(dòng)保護(hù)裝置做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1為本實(shí)用新型光纖電流差動(dòng)保護(hù)裝置的系統(tǒng)框圖；圖2為本實(shí)用新型光纖電流差動(dòng)保護(hù)裝置的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2所示光纖電流差動(dòng)保護(hù)裝置中背板10的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1為平板電腦、2為DI輸入單元、3為AD采樣單元、4為DO輸出單元、5為通訊單元、6為電源單元、7為光纖、8為繼電器、9為箱體、10為背板、11為前面板、12為指示燈、13為調(diào)試安全連接片、14為接地分/合把手、15為運(yùn)行模式切換開關(guān)、16為邏輯和跳合閘出口模塊、17為電源模塊、18為交流模塊。
具體實(shí)施方式
如圖1至圖3所示，本實(shí)用新型光纖電流差動(dòng)保護(hù)裝置，工業(yè)平板電腦1通過導(dǎo)線分別與DI輸入單元2、AD采樣單元3、D0輸出單元4、通訊單元5和電源單元6相連；AD采樣單元3通過信號采集器采集光纖7的電流和電壓數(shù)據(jù)，DO輸出單元4與光纖7上的繼電器8相連；所述DI輸入單元2、AD采樣單元3、D0輸出單元4、通訊單元5和電源單元6均為模塊化集成，DI輸入單元2、AD采樣單元3、D0輸出單元4、通訊單元5和電源單元6均通過模塊化集成固定在箱體9的背板10上；工業(yè)平板電腦1固定在箱體9的前面板11上。上述前面板11中上部左側(cè)設(shè)置有工業(yè)平板電腦1，工業(yè)平板電腦1的右側(cè)設(shè)置有指示燈12，工業(yè)平板電腦1的下方自左向右設(shè)置有調(diào)試安全連接片13、接地分/合開關(guān)14 和運(yùn)行模式切換開關(guān)15。上述背板10上自左至右依次設(shè)置有邏輯和跳合閘出口模塊16、電源模塊17、交流模塊18。工業(yè)平板電腦1獲得采樣的數(shù)字信號后，進(jìn)行數(shù)字濾波和算法運(yùn)算獲得模擬量的幅值信息，分別經(jīng)保護(hù)軟件模塊的邏輯判斷、顯示處理、報(bào)告存儲(chǔ)、錄波等環(huán)節(jié)，當(dāng)滿足保護(hù)動(dòng)作條件后向出口回路發(fā)出跳閘、信號等命令；主程序中的初始化主要是整個(gè)系統(tǒng)為正常工作做好準(zhǔn)備，對于主變保護(hù)裝置來說，主程序主要包括工業(yè)平板電腦1初始化和對必要的參數(shù)設(shè)置默認(rèn)值；初始化完成后主程序進(jìn)入工作狀態(tài)，電腦屏幕上顯示相關(guān)的菜單，首先判斷是否需要進(jìn)行定值整定工作，如果需要?jiǎng)t轉(zhuǎn)入定值整定模塊，否則繼續(xù)向下執(zhí)行；在采集開關(guān)量和檢測屏幕按鍵環(huán)節(jié)中，如果檢測到開關(guān)量變位或有屏幕按鍵被按下，則由主程序發(fā)出信息并轉(zhuǎn)入信息處理模塊進(jìn)行處理，信息處理的結(jié)果再傳送到電腦屏幕進(jìn)行顯示， 否則程序繼續(xù)向下執(zhí)行信號采集與計(jì)算模塊；邏輯判斷模塊根據(jù)電壓無功的計(jì)算值和其他有關(guān)條件判斷是否需要?jiǎng)幼鳎?dāng)邏輯判斷模塊產(chǎn)生動(dòng)作指令后，通過檢測裝置出口繼電器是否動(dòng)作，以及檢測被測量設(shè)備的狀態(tài)來判斷動(dòng)作指令是否得到正確執(zhí)行，如果正確執(zhí)行則轉(zhuǎn)入下一次循環(huán)，否則將此異常信息傳送到信息處理模塊進(jìn)行處理，再將結(jié)果顯示在電腦屏幕上。DI輸入單元2為來自外部接點(diǎn)的輸入量，經(jīng)輸入回路光電隔離后，經(jīng)三態(tài)門電路向工業(yè)平板電腦1輸入，經(jīng)軟件邏輯判斷抗干擾處理，獲取輸入量信號；外部開關(guān)量(空接點(diǎn))取用裝置提供的24V信號電源，經(jīng)過電阻限流，輸入到光隔離器的輸入端，光隔離器的輸出端取用內(nèi)部的5V電源，接入到8路三態(tài)門器件，由工業(yè)平板電腦1經(jīng)總線讀取信號的 “0”或“1”狀態(tài)，以判別外部接點(diǎn)的開閉情況；采用光隔離器可以使外部開入電源與內(nèi)部5V電源沒有直接的電氣聯(lián)系，有效消除了外部電磁干擾對工業(yè)平板電腦1內(nèi)部電路的影響， 提高了可靠性。AD采樣單元3實(shí)現(xiàn)多路交流模擬信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換，并向工業(yè)平板電腦1提供實(shí)時(shí)的高精度的數(shù)字信號；電力系統(tǒng)中的電量一般都是模擬量，而數(shù)字繼電保護(hù)的實(shí)現(xiàn)則是基于由微型計(jì)算機(jī)對數(shù)字量進(jìn)行計(jì)算和判斷；所以為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)，必須對來自被保護(hù)單元設(shè)備的模擬電量進(jìn)行一系列預(yù)處理，從而得到所需形式的數(shù)字量提供給保護(hù)功能處理程序；在AD采樣單元3的電路設(shè)計(jì)中增設(shè)兩級阻容元件構(gòu)成的低通濾波回路，模擬量輸入信號經(jīng)過低通濾波回路，分別將信號接入兩片多路轉(zhuǎn)換開關(guān)器件的輸入，多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸出信號分別輸?shù)紸D轉(zhuǎn)換芯片的輸入回路，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，由工業(yè)平板電腦1定時(shí)來讀取AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果，作為每一路模擬量的原始采樣數(shù)據(jù)。DO輸出單元4執(zhí)行由工業(yè)平板電腦1發(fā)出的出口動(dòng)作命令，經(jīng)與門電路到光隔離器的輸入回路，光隔離器的輸出經(jīng)單向二極管驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作；光隔離器的輸入部分為工業(yè)平板電腦1內(nèi)部5V電源，輸出部分為24V電源，用以驅(qū)動(dòng)24V繼電器；通過光隔離器把工業(yè)平板電腦1內(nèi)部電路和繼電器驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行了隔離，有效防止了電磁干擾，提高了硬件電路的可靠性；為保證出口回路的可靠性，采用了多項(xiàng)閉鎖措施如采用啟動(dòng)元件開放出口正電源，采用硬件看門狗閉鎖出口等；工業(yè)平板電腦1發(fā)出出口命令的同時(shí)，必須發(fā)出解除閉鎖信號，同時(shí)驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)繼電器方能驅(qū)動(dòng)出口繼電器，發(fā)出跳閘命令。上述邏輯和跳合閘出口模塊16上部設(shè)置有1X01 - 1X16接線端子，共計(jì)16邏輯信號接點(diǎn)，下部設(shè)置有2X01 - 2X16接線端子，共計(jì)16跳合閘接點(diǎn)，具體包含壓力低禁止跳閘的輸入接點(diǎn)、壓力低禁止操作的輸入接點(diǎn)、壓力低禁止合閘的輸入接點(diǎn)、手動(dòng)跳閘輸入接點(diǎn)、手動(dòng)合間輸入接點(diǎn)、控制電源輸入接點(diǎn)、手跳繼電器輸出接點(diǎn)、合間出口接點(diǎn)、跳位繼電器輸出接點(diǎn)、遠(yuǎn)動(dòng)信號接點(diǎn)、斷路器合間位置重動(dòng)接點(diǎn)、斷路器跳間位置重動(dòng)接點(diǎn)、跳閘出口接點(diǎn)、合位繼電器接點(diǎn)、跳間入口接點(diǎn)。上述電源模塊17上部設(shè)置有3X01 — 3X16接線端子，共計(jì)16接點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)6路繼電器接點(diǎn)輸出，“保護(hù)動(dòng)作”遠(yuǎn)動(dòng)信號接點(diǎn)，“保護(hù)告警”遠(yuǎn)動(dòng)信號接點(diǎn)，“裝置故障”遠(yuǎn)動(dòng)信號接點(diǎn)，下部為4X01 - 4X08接線端子，共計(jì)8接點(diǎn)，為外部電源輸入，電源異常的輸出空接點(diǎn)、本裝置供電電源接點(diǎn)、接地點(diǎn)和空端子。上述交流模塊18設(shè)置6X01 — 6X24接線端子，共計(jì)M接點(diǎn)，其中上面16個(gè)為保護(hù)電流，下面16個(gè)為測量電流，具體為保護(hù)CT三相的輸入，零序保護(hù)CT的輸入，測量CT的三相輸入，母線電壓三相及N相輸入，線路電壓輸入。本裝置可實(shí)現(xiàn)流差動(dòng)保護(hù)、電流保護(hù)和三相重合閘保護(hù)功能。本實(shí)用新型的控制原理和電路連接與現(xiàn)有技術(shù)相同。
權(quán)利要求1.光纖電流差動(dòng)保護(hù)裝置，工業(yè)平板電腦(1)通過導(dǎo)線分別與DI輸入單元(2)、AD采樣單元(3)、DO輸出單元(4)、通訊單元(5)和電源單元(6)相連；其特征在于所述DI輸入單元(2)、AD采樣單元(3)、DO輸出單元(4)、通訊單元(5)和電源單元(6)均為模塊化集成，DI輸入單元(2)、AD采樣單元(3)、D0輸出單元(4)、通訊單元(5)和電源單元(6)均通過模塊化集成固定在箱體(9)的背板(10)上；工業(yè)平板電腦(1)固定在箱體(9)的前面板(11)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖電流差動(dòng)保護(hù)裝置，其特征在于上述前面板(11)中上部左側(cè)設(shè)置有工業(yè)平板電腦(1 )，工業(yè)平板電腦(1)的右側(cè)設(shè)置有指示燈(12)，工業(yè)平板電腦(1)的下方自左向右設(shè)置有調(diào)試安全連接片(13)、接地分/合開關(guān)(14)和運(yùn)行模式切換開關(guān)(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖電流差動(dòng)保護(hù)裝置，其特征在于上述背板(10)上自左至右依次設(shè)置有邏輯和跳合間出口模塊(16 )、電源模塊(17)、交流模塊(18 )。
專利摘要本實(shí)用新型光纖電流差動(dòng)保護(hù)裝置，屬于配電線路保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，所要解決的問題是提供一種光纖電流差動(dòng)保護(hù)裝置，將所有功能單元都模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化以插件的方式集成在箱體上，各插件之間互相不受干擾，以電流差動(dòng)保護(hù)為主，還配置有電流保護(hù)和三相重合閘的成套線路保護(hù)裝置；采用的技術(shù)方案是DI輸入單元、AD采樣單元、DO輸出單元、通訊單元和電源單元均為模塊化集成，DI輸入單元、AD采樣單元、DO輸出單元、通訊單元和電源單元均通過模塊化集成固定在箱體的背板上；工業(yè)平板電腦固定在箱體的前面板上；本裝置廣泛應(yīng)用于各變電站中。
文檔編號H02H3/26GK202231404SQ20112037285
公開日2012年5月23日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者趙張鋒 申請人:山西南自晉能自動(dòng)化有限公司