專利名稱：工礦低壓電網(wǎng)縱橫向時(shí)序鑒別綜合選漏模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電網(wǎng)故障檢測(cè)、繼電保護(hù)與電氣安全領(lǐng)域，具體涉及中性點(diǎn)不
直接接地的工礦企業(yè)380V、 660V、 1140V低壓電網(wǎng)縱橫向時(shí)序鑒別綜合選漏模塊。
背景技術(shù)：
工礦企業(yè)低壓電網(wǎng)通常呈放射式，或稱樹狀。電力變壓器低壓側(cè)出線先經(jīng) 一個(gè)總開關(guān)到母線，然后經(jīng)各個(gè)分開關(guān)形成多個(gè)分支饋出線。20世紀(jì)80年代 之前，我國(guó)礦井低壓電網(wǎng)只在總開關(guān)處設(shè)置一臺(tái)無選擇性的漏電保護(hù)裝置，如 JY-82型檢漏繼電器，低壓電網(wǎng)任何一處發(fā)生漏電故障，都由該檢漏繼電器檢 測(cè)故障并作用于總開關(guān)跳閘，使整個(gè)低壓電網(wǎng)全停電；為避免引發(fā)瓦斯爆炸， 有關(guān)《規(guī)程》規(guī)定，在沒有尋找到漏電故障點(diǎn)并將它切除之前，不準(zhǔn)再送電。 因此，井下一旦發(fā)生漏電跳閘，常常引起長(zhǎng)時(shí)間停產(chǎn)。為此1986年我國(guó)將"井 下電網(wǎng)選擇性漏電保護(hù)系統(tǒng)及裝置的研究"列為國(guó)家"七五"科技攻關(guān)任務(wù)， 1980年代末以后，國(guó)內(nèi)先后研制出多種型號(hào)的礦井低壓選擇性漏電保護(hù)設(shè)備， 簡(jiǎn)稱選漏保護(hù)器，用以擔(dān)負(fù)各分路開關(guān)饋出線路的橫向選漏保護(hù)，總開關(guān)處仍 設(shè)置傳統(tǒng)的附加直流電源式檢漏保護(hù)器，稱總檢漏保護(hù)器，而為了避免分支線 單相漏電引起總檢漏保護(hù)越級(jí)動(dòng)作，通常將總檢漏保護(hù)器的縱向后備保護(hù)動(dòng)作 時(shí)間延長(zhǎng)一個(gè)時(shí)間段G00 500ms)。
這種兩級(jí)選漏保護(hù)系統(tǒng)已有近20年歷史，比20年前的單一無選擇性漏電 保護(hù)，技術(shù)上有顯著進(jìn)步。目前它存在的主要問題有兩點(diǎn) 一是分支路的選漏 保護(hù)器基本上都采用傳統(tǒng)的零序功率方向原理，不僅無法與零序電抗器補(bǔ)償功 能并存，而且選漏準(zhǔn)確率普遍較低，平均不到60%;其二是總檢漏保護(hù)裝置
3缺乏故障分析能力，只適于做簡(jiǎn)單的后備保護(hù)，不能把漏電故障進(jìn)一步分類、 分區(qū)，所以一旦總檢漏保護(hù)動(dòng)作使總開關(guān)跳閘，人們常常沿整個(gè)低壓電網(wǎng)尋找
漏電故障點(diǎn)，非常艱難！
申請(qǐng)人依據(jù)自己發(fā)明的"零序基波時(shí)序鑒別方法"于2002年4月申請(qǐng)了 專利號(hào)為ZL02110276.7的發(fā)明專利"小電流接地系統(tǒng)單相接地選線方法和裝 置"，該專利成果主要用來實(shí)現(xiàn)中壓(6KV 35KV)電網(wǎng)各饋出線單相接地故 障的集中選線保護(hù)；申請(qǐng)人又于2005年1月爭(zhēng)請(qǐng)了另一項(xiàng)專利號(hào)為 ZL200510042067.2的發(fā)明專利"礦井低壓電網(wǎng)時(shí)序鑒別選漏方法及保護(hù)器"
(單路)，該專利成果也已投入實(shí)際應(yīng)用。申請(qǐng)人還于2005年9月申請(qǐng)了又一 項(xiàng)專利號(hào)為ZL200510044820.1的發(fā)明專利"礦井低壓電網(wǎng)選漏保護(hù)系統(tǒng)的接 地補(bǔ)償方法"，該專利也己實(shí)施。依據(jù)上述三項(xiàng)發(fā)明專利，申請(qǐng)人能夠開發(fā)出 礦井低壓電網(wǎng)各饋出線的橫向"集中選漏模塊"及"集中選漏裝置"，但這里 也存在兩個(gè)缺點(diǎn)； 一個(gè)是饋出線漏電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間只做到小于80ms，還沒有 做到小于30ms,另一個(gè)缺點(diǎn)是居于電源進(jìn)線端的總檢漏保護(hù)器，仍只能做簡(jiǎn) 單的縱向后備保護(hù)，而不能將漏電故障按故障類別和故障區(qū)域進(jìn)一步細(xì)分。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明在上述ZL02110276.7、 ZL200510042067.2和 ZL200510044820.1三項(xiàng)發(fā)明專利成果的基礎(chǔ)上，針對(duì)礦井低壓電網(wǎng)漏電保護(hù) 系統(tǒng)的特殊情況和實(shí)際需求，提供一種"工礦低壓電網(wǎng)縱橫向時(shí)序鑒別綜合選 漏模塊"，不僅保證饋出線選漏迅速、準(zhǔn)確，而且能把三相對(duì)稱漏電和單相漏 電加以區(qū)別，還能把母線上的單相漏電和總檢后備保護(hù)分開顯示，并且不論低 壓電網(wǎng)是否具有零序電抗器補(bǔ)償功能，是欠補(bǔ)償或是過補(bǔ)償。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下零序電壓uo和零序電流io的提取方法與ZL200510042067.2類同，略有改 進(jìn)；單相漏電的檢選方法采用ZL02110276.7提出的"零序基波時(shí)序鑒別法"； 為了限制單相接地漏電電流，還采用ZL200510044820.1提出的零序電抗器分 散補(bǔ)償方法。
包含有從三相電抗器SK中性點(diǎn)對(duì)地經(jīng)電容隔直、變壓器降壓取出的零序 電壓uo、從各分路饋出線上安裝的零序電流互感器CT 二次回路取出的零序電 流io和低壓電網(wǎng)綜合檢漏時(shí)序鑒別器，還包含有絕緣電阻動(dòng)作值直流檢測(cè)信 號(hào)Udz，零序電壓uc分為2組，每組再分正負(fù)半波，分別經(jīng)濾波、移相、整形、 光耦等環(huán)節(jié)的信號(hào)處理，得U。jh、 IV.、 U,、 UQj2.4個(gè)基準(zhǔn)電壓方波信號(hào)， 各路零序電流io均分解為正負(fù)半波，即W、 W (n為饋出線編號(hào)，n=l、 2… 8或12)，分別經(jīng)過濾波、鑒幅、整形、光耦等環(huán)節(jié)的信號(hào)處理，得Io肝、I0n-，
將上述得到的U叩+、 U。jl、 Uoj2+、 UQj2.、IQn+、 I(ta-及UDZ輸入低壓電網(wǎng)綜合選
漏時(shí)序鑒別器，低壓電網(wǎng)綜合選漏時(shí)序鑒別器內(nèi)設(shè)置"饋出線單相漏電'XL'"、 "母線單相漏電'MXLD，"、"三相對(duì)稱漏電'SXLD，"及漏電故障的"總檢 后備保護(hù)'ZJHB'"等輸出信號(hào)，輸出電路分三路，分別用于驅(qū)動(dòng)跳閘、驅(qū)動(dòng) 計(jì)算機(jī)接口和驅(qū)動(dòng)LED燈顯。 本發(fā)明具有如下積極效果-
(1) 、由于將基準(zhǔn)電壓Uo;r增為4個(gè)，使每工頻周期可進(jìn)行4次時(shí)序鑒別 (以前為l次)，從而使饋出線的選漏保護(hù)動(dòng)作時(shí)間縮短為小于30ms，保證了
井下人員觸及低壓電網(wǎng)的安全性，且不論該低壓電網(wǎng)是否具有零序電抗器補(bǔ)償 網(wǎng)路對(duì)地電容電流的功能，也不論零序電抗器是處于欠補(bǔ)償還是過補(bǔ)償狀態(tài)。
(2) 、將"母線單相漏電保護(hù)"從過去的"總檢漏保護(hù)"中分解出來，不 僅使故障點(diǎn)尋找范圍顯著縮小，而且將電源母線區(qū)域人身觸電或單相漏電的保 護(hù)動(dòng)作時(shí)間從過去的300 500ms左右縮短為100ms以內(nèi)，這一技術(shù)創(chuàng)新對(duì)保證30mA ，S安全值以保障人身觸電安全和減少故障排除時(shí)間均具有顯著實(shí)效。
(3) 、把電網(wǎng)三相對(duì)地絕緣水平對(duì)稱均勻下降引起的"三相對(duì)稱漏電保護(hù)" 從傳統(tǒng)的"總檢漏保護(hù)"中分解出來，避免了 "總檢漏"動(dòng)作于跳閘后，井下 人員盲目尋找故障點(diǎn)的無效勞作。因?yàn)檫@種漏電故障沒有具體故障點(diǎn)，而需要 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作經(jīng)驗(yàn)，從使用年限最長(zhǎng)的或腐蝕較嚴(yán)重的一條或多條電纜線路中 分析、判斷。這一技術(shù)創(chuàng)新意義更為顯著。
(4) 、把真正的因饋出線漏電而分饋電開關(guān)未提前跳閘所引起的縱向"總 后備保護(hù)"，從傳統(tǒng)的"總檢漏保護(hù)"中分解出來，有利于追蹤"后備保護(hù)" 的動(dòng)作原因，進(jìn)而改善后備保護(hù)的性能。例如后備保護(hù)的動(dòng)作原因，可能是分 路選漏保護(hù)器動(dòng)作時(shí)間太長(zhǎng)或失效，或者是故障線路真空斷路器動(dòng)作時(shí)間太長(zhǎng) 或有故障，或者是"總后備保護(hù)"整定的動(dòng)作時(shí)間偏短或者是反映太靈敏等， 可具體分析、對(duì)癥治理。這一技術(shù)革新也有實(shí)際意義。
圖l為本發(fā)明的原理示意圖2為本發(fā)明的實(shí)用系統(tǒng)外圍器件及原理接線示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述-如圖l所示
(1) 、將從三相電抗器SK中性點(diǎn)對(duì)地經(jīng)電容C。隔直、變壓器TC。降壓取 出的零序電壓u。分為2組，每一組又分為正半波和負(fù)半波兩部分，分別經(jīng)過 濾波、移相、整形、光耦等"信號(hào)處理電路"取得4個(gè)基準(zhǔn)電壓方波信號(hào)1^1+、
U(p國(guó)、U0j2+、 U0j2-°
(2) 、將從各分路饋出線上安裝的零序電流互感器CT二次回路取出的零
序電流信號(hào)i(U、 io2、…ion分為正半波和負(fù)半波兩部分，并分別經(jīng)濾波、鑒幅、整形、光耦等"信號(hào)處理電路"取得方波信號(hào)101+、 1。廣、I()2+、 1()2-、 …1()n+、 IoiT
等。 ，
(3) 、 UDz是藉助傳統(tǒng)的附加直流電源法檢測(cè)得到的，反映電網(wǎng)對(duì)地絕緣 水平的"絕緣電阻動(dòng)作值"信號(hào)。
(4) 、低壓電網(wǎng)綜合選漏時(shí)序鑒別器是本發(fā)明的核心，它接受上述U附+、
U0jl-、 U0j2+、 U0j2_、 I01+、 I01-、 I02+、 I02-、…1on+、 Ito誦以及UDZ等輸入信號(hào)，這 些輸入信號(hào)經(jīng)過時(shí)序鑒別器內(nèi)部的邏輯運(yùn)算、分析和判斷，將故障鑒別結(jié)果輸
出，低壓電網(wǎng)綜合選漏時(shí)序鑒別器內(nèi)設(shè)置"饋出線單相漏電'XL'"、"母線單 相漏電'MXLD，"、"三相對(duì)稱漏電'SXLD，"及漏電故障的"總檢后備保護(hù) 'ZJHB，"等輸出信號(hào)，輸出信號(hào)電路分三路，分別用于故障跳閘"TZ"、故 障顯示"LED"和計(jì)算機(jī)接口 "JSJ"。 本發(fā)明以下簡(jiǎn)稱"綜合選漏模塊"。
如圖2所示，包括"礦井低壓供電系統(tǒng)"(供配電網(wǎng))和成套"低壓電網(wǎng) 縱橫向綜合選漏裝置"兩大部分。.
660V或1140V低壓供電系統(tǒng)主要包括一 臺(tái)總開關(guān)KBQ和多臺(tái)分路開關(guān)如 KBt、 KB2-KBn。每一臺(tái)分路開關(guān)(以第2臺(tái)化2為例)又包括主電路和輔助 電路兩部分，主電路以三相粗黑線表示，其中KB2為真空斷路器，KB2含有一組 三相主觸點(diǎn)和兩個(gè)輔助接點(diǎn)；輔助電路主要包括零序電流互感器CT2，三相電 抗器SK2、零序電抗器LK2及電容器C2。
成套"低壓電網(wǎng)縱橫向綜合選漏裝置"以"綜合選漏模塊"為核心，還 包括"絕緣監(jiān)視附加直流電源盒"、"單片機(jī)系統(tǒng)"及液晶顯示屏、聯(lián)網(wǎng)通訊接 口， "LED燈光指示"，以及SK。、 LKff、 TC。(變壓器)、On等。
成套"低壓電網(wǎng)縱橫向綜合選漏裝置"所需的零序電壓信號(hào)u。由三相電抗 器SK。的中性點(diǎn)對(duì)地經(jīng)C。隔直耦合和變壓器TC。降壓后輸入；它所需的電網(wǎng)絕緣電阻的檢測(cè)電流，由附加直流電源LK。z端輸出經(jīng)LK。、 SK。、 KB。輔助接點(diǎn)到三 相配電網(wǎng)，再經(jīng)電網(wǎng)三相對(duì)地絕緣電阻到大地，然后再回到"附加直流電源" 的接地端，由此構(gòu)成絕緣電阻檢測(cè)回路，絕緣電阻動(dòng)作值信號(hào)U。z從直流檢測(cè) 回路的分壓電阻上取出(分壓電阻在直流電源盒內(nèi)，未畫出)，分別送到"綜 合選漏模塊"和"單片機(jī)系統(tǒng)"的U。z端。
成套"低壓電網(wǎng)縱橫向綜合選漏裝置"與各分路開關(guān)設(shè)備(以KB2為例) 之間通過6芯控制電纜聯(lián)接。其中2芯線用于傳送零序電流互感器CL二次電 流i。2;另2芯線用來把檢選出的漏電故障跳閘信號(hào)TZ2傳到真空斷路器KB2的 跳閘機(jī)構(gòu)，還有2芯線用來將KB2 (輔助接點(diǎn))的閉合或斷開的狀態(tài)信息傳送 給單片機(jī)。
鑒于附圖2所示的原理接線圖，目前已有以下4種具體實(shí)施方案
方案1:將"綜合選漏模塊"用于"礦用隔爆型低壓電網(wǎng)縱橫向綜合選漏 裝置"，用在煤礦井下。該方案中，將上述成套的"低壓電網(wǎng)縱橫向綜合選漏 裝置"，安裝在特殊的隔爆型外殼內(nèi)，隔爆型外殼的上部接線箱具有16或12 個(gè)小喇叭口，用于將各條6芯控制電纜聯(lián)接到各臺(tái)"礦用隔爆型低壓饋電開關(guān)" KB^ KB2…KBn中；同時(shí)，用4芯電纜通過小喇叭口聯(lián)接到隔爆型總饋電開關(guān) KB。(其中2芯用于跳閘，另2芯用于開關(guān)狀態(tài)信息傳輸)。
方案2:將"綜合選漏模塊"及"絕緣監(jiān)視"小模塊安裝于改進(jìn)型"礦用 隔爆型總饋電開關(guān)"中，此方案可利用"總饋電開關(guān)"中原有的"綜合保護(hù)" 的單片機(jī)系統(tǒng)和液晶屏，以及"附加直流電源"等設(shè)施，從而省去圖2中的"單 片機(jī)系統(tǒng)"、"液晶顯示屏"和附加直流電源，更重要的是省去了特制的綜合選 漏裝置隔爆型外殼，但該"隔爆型總饋電開關(guān)"外殼需作局部改進(jìn)，主要是其 上部隔爆接線箱需適當(dāng)加大，并增加十幾個(gè)小喇叭口。
方案3:將成套"低壓電網(wǎng)縱橫向綜合選漏裝置"用于化工廠、棉紡廠等
8空氣中具有爆炸性混合物的場(chǎng)所且中性點(diǎn)不接地的660V或380V電網(wǎng)，其用法 與方案1大同小異。
方案4:將成套"低壓電網(wǎng)縱橫向綜合選漏裝置"用于選煤廠(也稱洗煤 廠)的660V電網(wǎng)，這里不需隔爆型外殼，配電網(wǎng)中的總開關(guān).、分開關(guān)都在低 壓柜中，所以安裝接線更為方便。
權(quán)利要求
1、一種工礦低壓電網(wǎng)縱橫向時(shí)序鑒別綜合選漏模塊，包含有從三相電抗器SK中性點(diǎn)對(duì)地經(jīng)電容隔直、變壓器降壓取出的零序電壓u0、從各分路零序電流互感器CT二次回路取出的零序電流i0和低壓電網(wǎng)綜合選漏時(shí)序鑒別器，其特征在于，還包含有絕緣電阻動(dòng)作值直流檢測(cè)信號(hào)UDZ，零序電壓u0分為2組，每組再分正負(fù)半波，分別經(jīng)濾波、移相、整形、光耦等環(huán)節(jié)的信號(hào)處理，得U0j1+、U0j1-、U0j2+、U0j2-4個(gè)基準(zhǔn)電壓方波信號(hào)，各路零序電流i0均分解為正負(fù)半波，即i0n+、i0n-(n為饋出線編號(hào)，n＝1、2…8或12)，分別經(jīng)過濾波、鑒幅、整形、光耦等環(huán)節(jié)的信號(hào)處理，得I0n+、I0n-，將上述得到的U0j1+、U0j1-、U0j2+、U0j2-、I0n+、I0n-及UDZ輸入低壓電網(wǎng)綜合選漏時(shí)序鑒別器，低壓電網(wǎng)綜合選漏時(shí)序鑒別器內(nèi)設(shè)置“饋出線單相漏電‘XL’”、“母線單相漏電‘MXLD’”、“三相對(duì)稱漏電‘SXLD’”及漏電故障的“總檢后備保護(hù)‘ZJHB’”等輸出信號(hào)，輸出電路分三路，分別用于驅(qū)動(dòng)跳閘、驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)接口和驅(qū)動(dòng)LED燈顯。
全文摘要
本發(fā)明在ZL02110276.7、ZL200510042067.2和ZL200510044820.1三項(xiàng)發(fā)明專利成果的基礎(chǔ)上，針對(duì)礦井低壓電網(wǎng)漏電保護(hù)系統(tǒng)的特殊情況和實(shí)際需求，提供一種工礦低壓電網(wǎng)縱橫向時(shí)序鑒別綜合選漏模塊，既能保證饋出線選漏迅速、準(zhǔn)確，又能把三相對(duì)稱漏電和單相漏電加以區(qū)別，還能把母線上的單相漏電和總檢后備保護(hù)分開顯示，且不論低壓電網(wǎng)是否具有零序電抗器補(bǔ)償，也不論零序電抗器是處于欠補(bǔ)償還是過補(bǔ)償狀態(tài)。
文檔編號(hào)H02H3/32GK101645594SQ200910018328
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月29日
發(fā)明者英 付, 傅桂興 申請(qǐng)人:傅桂興