專利名稱：小電流接地選線保護控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電力系統(tǒng)低壓配電網(wǎng)的設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種檢測并控制小電流系統(tǒng)線路單相接地故障的裝置。
背景技術(shù)：
國內(nèi)66kV及以下配電網(wǎng)普遍采用中性點非直接接地的接地方式，在這類電網(wǎng)中單相接地故障的發(fā)生率很高，占電力系統(tǒng)總故障率的70%以上，并且大多會進一步演變?yōu)橛谰眯缘南嚅g短路事故。由于單相接地故障不產(chǎn)生短路電流，且線電壓仍是對稱的，不影響正常供電，按規(guī)程要求允許繼續(xù)運行1 2小時，但是，帶故障繼續(xù)運行存在事故隱患，主要體現(xiàn)在以下兩個方面第一，由于接地點無法預(yù)知也無法控制，所以，如果接地點附近有人經(jīng)過則會形成跨步電壓，很容易造成人身傷害事故。第二，接地時的非故障相對地電壓會升高到原來的占倍，如果同時伴隨有鐵磁諧振，則會使相電壓升高到5倍甚至更高，形成過電壓，容易使絕緣損壞或擊穿，會進一步導(dǎo)致相間短路、電氣設(shè)備損毀等事故。因此，電力系統(tǒng)規(guī)程要求線路發(fā)生單相接地故障后，盡快找到并切除故障線路。傳統(tǒng)基于穩(wěn)態(tài)信號選線理論的小電流接地選線產(chǎn)品，由于受消弧線圈補償、互感器精度誤、系統(tǒng)接地方式等因素影響，選線正確率只有不到50%，達不到用戶求。研究和實踐表明，基于暫態(tài)信號選線原理不受上述因素影響，具有100%的選線正確率，因此，開發(fā)基于暫態(tài)信號選線原理的小電流接地選線保護控制器，在單相接地故障發(fā)生后，通過采用暫態(tài)信號原理選線算法，快速準確地選出故障線路并且快速動作于斷路器跳閘，能夠有效解決單相接地故障導(dǎo)致的人身傷害、事故擴大等潛在問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種小電流單相接地選線保護控制器，它主要解決現(xiàn)有保護控制設(shè)備在單相接地故障發(fā)生后不能夠在短時間內(nèi)準確地選出故障線路并快速發(fā)出警告或跳閘控制信號的問題。為了解決上述問題，本小電流接地選線保護控制器有一個以上的交流采樣模塊， 每一個所述的交流采樣模塊設(shè)有12對信號采集輸入端口，每一對信號采集輸入端口有一個采集自電流互感器零序電流信號的端口和一個采集電壓互感器零序電壓信號的端口，所述的這些信號采集輸入端口通過濾波器和運算放大器處理后，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器送到由現(xiàn)場可編程門陣列單元中，所述的交流采樣模塊用于對故障數(shù)據(jù)的采集；有一個以上的跳閘?？欤恳粋€所述的跳閘模塊有一個現(xiàn)場可編程門陣列單元， 該現(xiàn)場可編程門陣列單元通過一個密碼鎖電路單元控制有多路繼電器控制輸出端口 ；這種跳閘模塊用于對線路的跳閘方式進行設(shè)置，其中可設(shè)置獨立告警、獨立跳閘、同時告警和跳閘等三種模式，每一條線路都可以單獨進行跳閘和告警功能的投退，并對跳閘延時、告警延時等參數(shù)進行設(shè)置，各線路間的跳閘功能互不影響，有一個人機模塊，包含有顯示器和鍵盤，用于輸入數(shù)據(jù)和設(shè)置工作模式；有一個電源模塊，把DC220V轉(zhuǎn)變成24V和5V信號給供其它模塊使用；有一個故障數(shù)據(jù)分析與處理模塊，由中央處理器、存儲單元和包含有通訊串口，以太網(wǎng)接口的通信模塊構(gòu)成，該故障數(shù)據(jù)分析與處理模塊通過數(shù)據(jù)總線和控制總線與各個所述交流采樣模塊，跳間模塊和人機模塊相連接，該數(shù)據(jù)分析與處理模塊用于對故障數(shù)據(jù)進行分析，提取特征分量，采用暫態(tài)信號原理選線算法，準確選出故障線路。本實用新型可以解決小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的快速檢測與隔離問題，可以防止單相接地故障進一步誘發(fā)人身傷害事故、相間短路事故等其它事故的發(fā)生。本實用新型的設(shè)計方案如下本實用新型主要由數(shù)據(jù)高速采集、故障數(shù)據(jù)分析處理、跳閘邏輯設(shè)置、跳閘邏輯處理等模塊組成。數(shù)據(jù)高速采集模塊用于實時采集系統(tǒng)的零序電壓和各線路的零序電流。由于單相接地故障發(fā)生時，系統(tǒng)的零序電壓會突然升高，所以，裝置一旦檢測到系統(tǒng)零序電壓達到設(shè)置的電壓門檻值，就立即臨時存儲采樣數(shù)據(jù)，然后啟動選線算法。由于單相接地時故障產(chǎn)生的零序電流較小，暫態(tài)分量持續(xù)的時間很短，所以要求數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有較高的采樣速率和采樣精度，才能獲得有實際價值的故障數(shù)據(jù)。故障數(shù)據(jù)分析與處理模塊用于對故障數(shù)據(jù)進行分析，提取特征分量，采用暫態(tài)信號原理選線算法，準確選出故障線路。暫態(tài)信號原理選線算法是利用故障信號暫態(tài)分量進行選線，具有很高的選線準確率，能夠滿足保護可靠性要求。跳閘邏輯設(shè)置模塊用于對線路的跳閘方式進行設(shè)置。裝置的跳閘模式有獨立告警、獨立跳間、同時告警和跳間等三種模式供選擇使用，每一條線路都可以單獨進行跳閘和告警功能的投退，并對跳閘延時、告警延時等參數(shù)進行設(shè)置，各線路間的跳閘功能互不影響。跳閘邏輯處理模塊處理設(shè)定的跳閘邏輯，實現(xiàn)繼電器跳閘出口。裝置在選出故障線路后，經(jīng)過一系列跳閘邏輯判斷，然后驅(qū)動繼電器輸出一組空接點。工程應(yīng)用時，將這一組空接點串聯(lián)在斷路器的跳閘回路中，達到驅(qū)動斷路器路閘，切除故障線路的目的。

圖1是本實用新型的硬件功能模塊框圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖實例對本小電流接地選線保護控制器進一步說明如下圖1所示的小電流接地選線保護控制器的構(gòu)成如下有四塊交流采樣模塊7，每一個的交流采樣模塊設(shè)有12對信號采集輸入端口，接收來自零序電壓互感器(PT)的電壓信號和來自零序電流互感器(CT)的零序電流信號。每一對信號采集輸入端對應(yīng)一個交流變換器，變換出來的信號通過濾波器和運算放大器處理后送到模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器，經(jīng)模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后送到現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA) 單元；[0024]有一個故障數(shù)據(jù)分析與處理模塊，由中央處理器4、時鐘模塊3、存儲單元5和包含有通訊串口，以太網(wǎng)接口的通信模塊6構(gòu)成，該故障數(shù)據(jù)分析與處理模塊通過數(shù)據(jù)總線和控制總線與各個交流采樣模塊7，跳間模塊8和人機模塊2相連接；有四塊的跳閘模塊8，每一個的跳閘模塊有一個現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)單元， 該單元通過一個密碼鎖電路單元控制12路繼電器輸出；有一個由顯示器和鍵盤構(gòu)成的人機模塊2 ；還有一個向上述模塊供電的電源模塊1 ；圖1中功能模塊之間的單實線代表控制信號，粗實線代表地址、數(shù)據(jù)信號，箭頭表示的走向。
權(quán)利要求1. 一種小電流接地選線保護控制器，其特征在于有一個以上的交流采樣模塊，每一個所述的交流采樣模塊設(shè)有12對信號采集輸入端口，每一對信號采集輸入端口有一個采集自電流互感器零序電流信號的端口和一個采集電壓互感器零序電壓信號的端口，所述的這些信號采集輸入端口通過濾波器和運算放大器處理后，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器送到由現(xiàn)場可編程門陣列單元中；有一個以上的跳間?？欤恳粋€所述的跳間模塊有一個現(xiàn)場可編程門陣列單元，該現(xiàn)場可編程門陣列單元通過一個密碼鎖電路單元控制有多路繼電器控制輸出端口； 有一個人機模塊，包含有顯示器和鍵盤；有一個電源模塊，把DC220V轉(zhuǎn)變成24V和5V信號給供其它模塊使用； 有一個故障數(shù)據(jù)分析與處理模塊，由中央處理器、存儲單元和包含有通訊串口，以太網(wǎng)接口的通訊模塊構(gòu)成，該故障數(shù)據(jù)分析與處理模塊通過數(shù)據(jù)總線和控制總線與各個所述交流采樣模塊，跳間模塊和人機模塊相連接。
專利摘要本小電流接地選線保護控制器有一個以上交流采樣模塊，接收來自電網(wǎng)系統(tǒng)的零序電壓和零序電流信號，并將這些信號通過濾波器和運算放大器處理后送到由現(xiàn)場可編程門陣列單元中；有一個以上控制跳閘執(zhí)行繼電器的包括有可編程門陣列單元和密碼鎖電路單元的跳閘?？?；還有一個由中央處理器、存儲單元和包含有通訊串口，以太網(wǎng)接口的通迅模塊構(gòu)成的故障數(shù)據(jù)分析與處理模塊以及顯示器和鍵盤。這些構(gòu)件在內(nèi)設(shè)軟件的控制下運行，能夠快速檢測并隔離系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障的線路，在保證供電可靠性，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行的同時，能夠有效防止人身傷害事故以及進一步的相間短路事故的發(fā)生。
文檔編號H02H3/04GK201994647SQ201120000229
公開日2011年9月28日 申請日期2011年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月4日
發(fā)明者劉海鋒, 曾宇, 許良柱, 閻海山, 陳榮 申請人:廣西星宇智能電氣有限公司, 許良柱, 陳榮