專利名稱：微機(jī)綜合接地保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電網(wǎng)系統(tǒng)中的一種保護(hù)裝置，特別是一種非有效接地系統(tǒng)的單相微機(jī)綜合接地保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
·[0002]我國35kV及以下的配電網(wǎng)，大多數(shù)采用中性點非有效接地方式，發(fā)生單相接地故障后，流經(jīng)故障點的電流較大，電弧不易熄滅，容易產(chǎn)生間隙性弧光接地過電壓，及由此而激發(fā)的鐵磁諧振過電壓，對系統(tǒng)的絕緣會產(chǎn)生很大的破壞。為了解決這類電網(wǎng)弧光接地產(chǎn)生長時間過電壓的問題，以前國內(nèi)大多采用經(jīng)自動跟蹤補(bǔ)償式消弧線圈接地的方式，也有少量采用中性點經(jīng)電阻接地的方式。但這兩種方式都存在一些問題。采用消弧線圈接地方式，主要問題有1)用電感電流去抵消電容電流時，無法準(zhǔn)確完全補(bǔ)充，且弧光接地時的高頻分量和有功分量部分無法抵消，所以補(bǔ)償后接地點殘流仍可能超過5A，無法完全滅弧。2)消弧線圈容量選擇過大，補(bǔ)償效果不好，容量選擇過小，不利于電網(wǎng)的遠(yuǎn)景規(guī)劃。3)消弧線圈組件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝置自身故障率較高。4)采用消弧線圈接地方式后，使得接地后選線裝置不能正確選線，增加了接地故障查找難度。而采用中性點經(jīng)電阻接地的方式，雖然能夠抑制弧光接地過電壓，克服消弧線圈存在的問題，但這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，人為增大了短路故障電流，對于弧光接地則加劇了故障點的燒損。針對目前小接地電流系統(tǒng)存在的問題，目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)了一種新的解決單相接地引起弧光接地過電壓的方法，即發(fā)生弧光接地時，將故障相直接短路到大地，通過轉(zhuǎn)移接地故障點，消除接地點的弧光。現(xiàn)有的這類型設(shè)備，如專利文獻(xiàn)201020620478. I公開的一種消弧柜中，消弧柜包括微機(jī)控制器、電壓互感器、高壓真空接觸器，消弧柜通過微機(jī)控制器辨別故障屬性，發(fā)出指令使故障相接地轉(zhuǎn)移，利用電抗器使流過故障點的電流過零，以達(dá)到熄滅電弧、保護(hù)系統(tǒng)和用電設(shè)備的目的。這種方法雖然克服了消弧線圈接地和電阻接地的缺點，也存在一些問題，如故障轉(zhuǎn)移后，使得原接地故障點查找困難，選線裝置完全失靈，極大增加了故障查找和排除的時間。如果發(fā)生一次單相接地后，其他相再次發(fā)生接地，將導(dǎo)致兩相短路故障，使事故擴(kuò)大化。

實用新型內(nèi)容本實用新型需要解決的技術(shù)問題是提供一種既能夠克服單相接地故障轉(zhuǎn)移法存在的問題，又能夠及時地消除接地引起的弧光過電壓及準(zhǔn)確判斷出故障線路的微機(jī)綜合接地保護(hù)裝置。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是微機(jī)綜合接地保護(hù)裝置，包括以DSP為處理核心的控制器、以及通過高壓隔離開關(guān)并聯(lián)設(shè)置在母線側(cè)的電壓互感器支路和高壓真空接觸器支路；還包括與電壓互感器支路并聯(lián)設(shè)置的過電壓限制器，所述過電壓限制器的一端連接于高壓隔離開關(guān)的下口側(cè)，另一端直接接地；所述電壓互感器支路中設(shè)置有PT熔斷器和電壓互感器，PT熔斷器串聯(lián)連接在高壓隔離開關(guān)和電壓互感器之間，所述電壓互感器由三個線圈組成，第一線圈與第二線圈成星星連接型式，第一線圈與第三線圈成星角連接型式，第二線圈與第三線圈成星角連接型式，電壓互感器的中性點直接接地，電壓互感器的二次開口三角側(cè)連接控制器的輸入端；所述高壓真空接觸器支路中設(shè)置有高壓限流熔斷器、高壓真空接觸器和電流互感器，所述高壓限流熔斷器的輸入端連接高壓隔離開關(guān)的下口，高壓限流熔斷器的輸出端連接高壓真空接觸器常開觸點的一端，高壓真空接觸器常開觸點的另一端經(jīng)電流互感器接地，所述高壓真空接觸器的線圈與控制器的輸出端連接；電流互感器的輸出端連接電流表。本實用新型的改進(jìn)在于所述電壓互感器的二次開口三角側(cè)與控制器之間串聯(lián)連接有用于消除諧振信號的二次消諧電阻。 所述控制器的具體結(jié)構(gòu)為所述控制器包括模擬量采集模塊、運算模塊、選線模塊、控制模塊以及通訊模塊，模擬量采集模塊的輸入端連接電壓互感器的輸出端，模擬量采集模塊的輸出端連接運算模塊的輸入端，控制模塊分別與運算模塊、選線模塊以及通信模塊間互相通信。由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型取得的技術(shù)進(jìn)步是本實用新型采用以DSP為處理核心的控制器，除了能夠完成單相接地故障轉(zhuǎn)移和選線外，還實現(xiàn)了故障點的自動隔離以及故障的快速處理。解決了目前單相故障轉(zhuǎn)移法存在的問題，對發(fā)生各種單相接地，由接地引起的弧光過電壓及鐵磁諧振等接地問題，在故障轉(zhuǎn)移法消除弧光接地過電壓的基礎(chǔ)上，增加判斷接地故障類型、選出故障線路、并可選擇性跳閘功能，用戶可以根據(jù)具體情況和線路的重要程度決定對發(fā)生接地故障的處理方法。既保證了重要負(fù)荷的運行可靠性，又加快了故障處理速度，極大提高了電網(wǎng)運行的安全性及供電的可靠性。

圖I為本實用新型電氣原理接線圖。圖2為本實用新型的工作原理流程圖。其中1.高壓隔離開關(guān)，2. PT熔斷器，3 .電壓互感器，4.控制器，5.高壓真空接觸器，6.高壓限流熔斷器，7.過電壓限制器，8. 二次消諧電阻，9.電流互感器。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明一種微機(jī)綜合接地保護(hù)裝置，其電氣原理圖如圖I所示。包括控制器4、隔離開關(guān)I以及并聯(lián)設(shè)置的電壓互感器支路、高壓真空接觸器支路和過電壓限制器7。高壓隔離開關(guān)I安裝于電網(wǎng)的連接端，用于安裝和維修時投切本實用新型的其他電氣設(shè)備。高壓隔離開關(guān)的上口與電網(wǎng)系統(tǒng)母線的三相高壓電源之間采用銅排、鋁排或電纜連接，高壓隔離開關(guān)的下口分別連接各支路的進(jìn)線端。所述電壓互感器支路中設(shè)置有PT熔斷器2和電壓互感器3。PT熔斷器2的輸入端連接高壓隔離開關(guān)的下口，PT熔斷器的輸出端連接電壓互感器3的輸入端。電壓互感器呈由三個線圈組成，第一線圈與第二線圈成星星連接型式，第一線圈與第三線圈成星角連接型式，第二線圈與第三線圈成星角連接型式，電壓互感器的中性點直接接地，電壓互感器的二次開口三角側(cè)連接控制器的輸入端。電壓互感器用于采集三相電壓信號和開口三角側(cè)的零序電壓信號，并傳輸給控制器參與運算。本實用新型的電壓互感器二次開口三角側(cè)與控制器之間還連接有二次消諧電阻，用于消除系統(tǒng)產(chǎn)生的鐵磁諧振。所述高壓真空接觸器支路中設(shè)置有高壓限流熔斷器6、高壓真空接觸器5和電流互感器9。高壓限流熔斷器6的輸入端連接高壓隔離開關(guān)I的下口，高壓限流熔斷器6的輸出端連接高壓真空接觸器5常開觸點的一端，高壓真空接觸器常開觸點的另一端經(jīng)電流互感器9接地，電流互感器的輸出端連接電流表，以顯示接地時的電流值。高壓真空接觸器5的線圈與控制器4的輸出端連接。 本實用新型中高壓真空接觸器采用單相控制的真空交流接觸器，共設(shè)置3只，分別連接在每一相與大地之間。正常運行時，真空交流接觸器的常開觸點均處于打開狀態(tài)，以保證本實用新型對系統(tǒng)的正常運行不產(chǎn)生影響。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，在控制器的指令下真空交流接觸器的線圈得電，常開觸點閉合，接地相直接接地。三相線路中的3只真空交流接觸器之間成互鎖狀態(tài)，當(dāng)其中任一相動作使該相母線接地后，其他兩相均不會再動作。過電壓限制器7的輸入端連接于高壓隔離開關(guān)I的下口側(cè)，另一端直接接地。用于限制當(dāng)接地故障解除真空交流接觸器常開觸點斷開時出現(xiàn)的短暫過電壓。所述控制器是本實用新型的核心控制部件，以高性能DSP為處理核心，主要包括模擬量采集模塊、運算模塊、選線模塊、控制模塊以及通訊模塊。模擬量采集模塊的輸入端連接電壓互感器的輸出端，模擬量采集模塊的輸出端連接運算模塊的輸入端，控制模塊分別與運算模塊、選線模塊以及通信模塊間互相通信。用于采集電壓互感器的二次相電壓、開口三角側(cè)的零序電壓、以及母線所帶出線的零序電流，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算判斷，作出選線和令真空交流接觸器動作的指令。本實用新型的控制器采用“群體比幅比相法”和“電流增量法”進(jìn)行綜合計算，極大地提高了接地選線的準(zhǔn)確率和可靠性。正常情況下，控制器實時采集系統(tǒng)的零序電壓信號。當(dāng)出現(xiàn)單相接地故障后，零序電壓信號大于啟動值UO，控制器采集各路饋線的零序電流信號和零序電壓信號，控制器首先對各饋線支路的零序電流信號進(jìn)行排序，取零序電流最大的三條線路；然后再進(jìn)行相位比較，故障線路的零序電流方向和非故障線路的零序電流方向相反，據(jù)此選出故障線路。對于弧光接地，控制器還要根據(jù)饋線支路的零序電流變化選線，高壓真空接觸器投入后，大部分故障電流直接從高壓真空接觸器流入大地，不再從故障點流入大地，所以故障線路的零序電流的變化最大，可以據(jù)此判斷出接地線路。本實用新型的具體工作過程如下所述參考圖2，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，控制器對采集到的電壓互感器二次側(cè)的相電壓Ua、Ub、Uc以及零序電壓UO進(jìn)行計算處理，判斷接地類型。根據(jù)接地類型分兩種計算判斷模式第一種模式當(dāng)接地故障是穩(wěn)定的金屬性接地或高電阻接地時，控制器發(fā)出故障相別及接地屬性信號，同時選出單相接地故障線路，并根據(jù)要求隔離故障線路，直到接地故障解除。第二種模式當(dāng)接地故障是不穩(wěn)定的間歇性弧光接地時，直接判定接地相別，同時發(fā)出指令使該相線路中的真空交流接觸器動作，將該相線路接地。此時，系統(tǒng)則由不穩(wěn)定的弧光接地轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的金屬性直接接地，故障相的對地電壓降為零，故障點弧光消失，而其他兩相的對地電壓不變，穩(wěn)定為在線電壓。故障相真空交流接觸器動作，使該相線路接地后，經(jīng)幾秒延時，控制器發(fā)出令真空交流接觸器恢復(fù)常態(tài)的指令。此時判斷真空交流接觸器斷開時系統(tǒng)是否還存在弧光接地故障現(xiàn)象，如果不存在了，說明接地故障是暫時性的，系統(tǒng)恢復(fù)正常運行狀態(tài)，控制器返回原始狀態(tài)。如果弧光接地故障現(xiàn)象仍然存在，控制器則判斷為該故障為永久性弧光接地，控制器再次發(fā)出令該相線路中的真空交流接觸器動作的指令，同時發(fā)出報警信號，并顯示故障發(fā)生的相別，將該相線路閉鎖，根據(jù)要求隔離故障線路，直到接地故障解除。當(dāng)故障解除時，控制器復(fù)位，同時該相線路中真空交流接觸器恢復(fù)常態(tài)，系統(tǒng)正常運行。在此過程中，當(dāng)真空交流接觸器斷開接地點的過程中會出現(xiàn)短暫的過電壓，可通過過 電壓限制器進(jìn)行限制，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。當(dāng)然本實用新型的控制器中還設(shè)置有跳閘控制模塊，當(dāng)選出故障線路后，如果故障線路的跳閘控制字為跳閘狀態(tài)，則當(dāng)跳閘延時時間到后，跳開故障線路，以實現(xiàn)接地故障的快速處理。
權(quán)利要求1.微機(jī)綜合接地保護(hù)裝置，包括以DSP為處理核心的控制器、以及通過高壓隔離開關(guān)(I)并聯(lián)設(shè)置在母線側(cè)的電壓互感器支路和高壓真空接觸器支路；其特征在于還包括與電壓互感器支路并聯(lián)設(shè)置的過電壓限制器(7)，所述過電壓限制器(7)的一端連接于高壓隔離開關(guān)(I)的下口側(cè)，另一端直接接地； 所述電壓互感器支路中設(shè)置有PT熔斷器(2)和電壓互感器(3)，PT熔斷器(2)串聯(lián)連接在高壓隔離開關(guān)(I)和電壓互感器(3)之間，所述電壓互感器(3)由三個線圈組成，第一線圈與第二線圈成星星連接型式，第一線圈與第三線圈成星角連接型式，第二線圈與第三線圈成星角連接型式，電壓互感器(3)的中性點直接接地，電壓互感器(3)的二次開口三角側(cè)連接控制器(4)的輸入端； 所述高壓真空接觸器支路中設(shè)置有高壓限流熔斷器(6)、高壓真空接觸器(5)和電流互感器(9)，所述高壓限流熔斷器(6)的輸入端連接高壓隔離開關(guān)(I)的下口，高壓限流熔斷器(6)的輸出端連接高壓真空接觸器(5)常開觸點的一端，高壓真空接觸器常開觸點的另一端經(jīng)電流互感器(9)接地，所述高壓真空接觸器(5)的線圈與控制器(4)的輸出端連接；電流互感器的輸出端連接電流表。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微機(jī)綜合接地保護(hù)裝置，其特征在于所述電壓互感器(3)的二次開口三角側(cè)與控制器(4)之間串聯(lián)連接有用于消除鐵磁諧振的二次消諧電阻(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2任一項所述的微機(jī)綜合接地保護(hù)裝置，其特征在于所述控制器包括模擬量采集模塊、運算模塊、選線模塊、控制模塊以及通訊模塊，模擬量采集模塊的輸入端連接電壓互感器的輸出端，模擬量采集模塊的輸出端連接運算模塊的輸入端，控制模塊分別與運算模塊、選線模塊以及通信模塊間互相通信。
專利摘要本實用新型公開了一種微機(jī)綜合接地保護(hù)裝置，包括控制器、隔離開關(guān)以及并聯(lián)設(shè)置的電壓互感器支路、高壓真空接觸器支路和過電壓限制器。控制器采集電壓互感器二次側(cè)的電壓信號以及線路中的零序電流信號，通過控制接地故障所在相的高壓真空接觸器投切來達(dá)到消弧的目的。既保證了重要負(fù)荷的運行可靠性，又加快了故障處理速度，極大提高了電網(wǎng)運行的安全性及供電的可靠性。
文檔編號G01R31/02GK202586308SQ20122003999
公開日2012年12月5日 申請日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月8日
發(fā)明者檀景麗, 解晨剛, 崔進(jìn)海, 胡春強(qiáng), 肖志紅 申請人:保定浪拜迪電氣股份有限公司, 保定金電兆通軟件有限公司, 廣東電網(wǎng)公司湛江供電局, 湛江高壓電器有限公司