專利名稱：智能檢漏接地電阻保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型有關(guān)一種接地保護(hù)裝置，特別是指一種用于煤礦的智能檢漏接地電阻保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
漏電保護(hù)是保證煤礦安全供電的三大保護(hù)(過流保護(hù)、漏電保護(hù)和保護(hù)接地)之一，是防止人身觸電的重要措施。煤礦井下低壓饋電線上應(yīng)裝設(shè)帶有漏電閉鎖的檢漏保護(hù)裝置或有選擇性的檢漏保護(hù)裝置，如果無此種裝置必須裝設(shè)自動(dòng)切斷漏電饋電線的檢漏裝置。煤礦企業(yè)的選煤廠等地面工業(yè)用電一般均采用三相三線制供電系統(tǒng)，額定電壓為1140V或660V或127V，其變壓器中性點(diǎn)經(jīng)高阻接地或不接地。當(dāng)發(fā)生漏電時(shí)，如果絕緣損壞，電動(dòng)機(jī)等電氣設(shè)備的外殼就會(huì)帶電，若操作工人不慎觸摸到帶電體，隨時(shí)可能發(fā)生人身觸電傷亡事故；此時(shí)的人身觸電電壓等于系統(tǒng)的相電壓,觸電電流高達(dá)200mA以上，遠(yuǎn)大于安全電流。且目前的漏電保護(hù)裝置當(dāng)進(jìn)行跳閘保護(hù)時(shí)，常會(huì)出現(xiàn)誤判和拒動(dòng)作的現(xiàn)象，選線準(zhǔn)確率不高，不能有效及時(shí)切斷故障電源，威脅到礦井及工人師傅的安全。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種選線正確率高且能對(duì)變壓器中性線進(jìn)行監(jiān)控的智能檢漏接地電阻保護(hù)裝置。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種智能檢漏接地電阻保護(hù)裝置，其包括有用于采集變壓器中性點(diǎn)的零序電壓和各饋出線的零序電流的信號(hào)采集裝置、接收所采集的零序電壓和零序電流并對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析以判斷出現(xiàn)故障的饋出線的至少一個(gè)下位機(jī)以及與該下位機(jī)進(jìn)行通訊并用以顯示漏電故障、零序電壓、零序電流的上位機(jī)。所述信號(hào)采集裝置包括有分別用于采集零序電壓和零序電流的零序電壓互感器和零序電流互感器。所述下位機(jī)包括有依次連接的能將零序電流信號(hào)和零序電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成可供DSP直接處理的電壓信號(hào)的CT/PT信號(hào)調(diào)理單元、對(duì)該電壓信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)處理以判斷出現(xiàn)故障的饋出線的DSP運(yùn)算處理單元和用以控制繼電器吸合的繼電器輸出單元，所述信號(hào)采集裝置將采樣到的零序電壓和零序電流直接送入該CT/PT信號(hào)調(diào)理單元，所述DSP運(yùn)算處理單元與所述上位機(jī)之間通過RS-485總線進(jìn)行通訊。所述CT/PT信號(hào)調(diào)理單元包括有信號(hào)隔離器、濾波器及信號(hào)調(diào)理器。每一所述下位機(jī)的DSP運(yùn)算處理單元具有第一接線端子、第二接線端子及第三接線端子，各接線端子為RS485通訊接口，其中一個(gè)DSP運(yùn)算處理單元的第一接線端子與所述上位機(jī)進(jìn)行通訊，其余相鄰兩個(gè)DSP運(yùn)算處理單元之間通過第三接線端子與第一接線端子連接，最末級(jí)的DSP運(yùn)算處理單元的第三接線端子并接一個(gè)120歐姆的電阻。每一所述下位機(jī)的DSP運(yùn)算處理單元具有第一接線端子、第二接線端子、第三接線端子及第四接線端子，各接線端子為RS485通訊接口，其中一個(gè)DSP運(yùn)算處理單元的第一接線端子與所述上位機(jī)進(jìn)行通訊，其余相鄰兩個(gè)DSP運(yùn)算處理單元之間通過第四接線端子與第一接線端子連接，最末級(jí)的DSP運(yùn)算處理單元的第四接線端子并接一個(gè)120歐姆的電阻。。本實(shí)用新型的智能檢漏接地電阻保護(hù)裝置與現(xiàn)有的煤礦各種開關(guān)里所使用的漏電保護(hù)裝置有著根本性的不同，本實(shí)用新型采用分散采集漏電信息、集中進(jìn)行判別的集散式方法，選線的正確率達(dá)到100%，真正實(shí)現(xiàn)了選擇性跳閘，可將事故的影響降低到最小。同時(shí)，由于動(dòng)作的快速性，當(dāng)發(fā)生人身觸電事故時(shí)，可保證達(dá)到30mA.s的安全參量，既能保護(hù)人身觸電不致死亡，又能縮小停電范圍，減少事故損失，是先進(jìn)、可靠的安全保護(hù)裝置。

圖1為本實(shí)用新型智能檢漏接地電阻保護(hù)裝置的原理框圖。
具體實(shí)施方式
為便于對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及達(dá)到的效果有進(jìn)一步的了解，現(xiàn)結(jié)合附圖并舉較佳實(shí)施例詳細(xì)說明如下。本實(shí)用新型的智能檢漏接地電阻保護(hù)裝置包括有上位機(jī)3、與上位機(jī)3進(jìn)行通訊的至少一個(gè)下位機(jī)及與下位機(jī)連接的信號(hào)采集裝置1，該信號(hào)采集裝置I采集變壓器中性點(diǎn)的零序電壓和各饋出線的零序電流，該信號(hào)采集裝置I將采集的零序電壓和零序電流輸送至下位機(jī)，該下位機(jī)對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行處理并判斷出是哪一路饋出線出現(xiàn)故障或干線出現(xiàn)故障并輸出跳閘信號(hào)，同時(shí)在上位機(jī)3上顯示漏電故障、零序電壓、零序電流。上位機(jī)3可為液晶顯示器，各下位機(jī)之間依序連接。本實(shí)用新型中的信號(hào)采集裝置I包括有零序電壓互感器和零序電流互感器，分別用于采集變壓器中性點(diǎn)的零序電壓和各饋出線的零序電流。如圖1所示，本實(shí)用新型中的下位機(jī)包括有依次連接的 CT/PT (Current Transformer/Potential Transformer,電流互感/電壓互感)信號(hào)調(diào)理單元20、DSP (Digital Signal Processing,數(shù)字信號(hào)處理)運(yùn)算處理單元21和繼電器輸出單元22，信號(hào)采集裝置I將采樣到的零序電壓和零序電流直接送入CT/PT信號(hào)調(diào)理單元20，DSP運(yùn)算處理單元21與上位機(jī)3之間通過RS-485總線進(jìn)行通訊，繼電器輸出單元22直接輸出跳閘信號(hào)。CT/PT信號(hào)調(diào)理單元20、DSP運(yùn)算處理單元21及繼電器輸出單元22插接于一母板上，該母板還插接有一為上述單元進(jìn)行供電的電源板，該電源板提供外接的交流電源接口。CT/PT信號(hào)調(diào)理單元20的基本任務(wù)是將零序電流互感器和零序電壓互感器采樣得到的模擬的電流信號(hào)和電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成可供DSP直接處理的模擬電壓信號(hào)，且進(jìn)行必要的信號(hào)調(diào)理、放大等工作；DSP運(yùn)算處理單元21主要負(fù)責(zé)將CT/PT信號(hào)調(diào)理單元傳來的模擬電壓信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理以判斷出現(xiàn)故障的饋出線，并控制繼電器輸出單元22，并負(fù)責(zé)與上位機(jī)3進(jìn)行通訊；該繼電器輸出單元22接收DSP運(yùn)算處理單元21傳來的信號(hào)以控制繼電器的吸合。該CT/PT信號(hào)調(diào)理單元20還包括有信號(hào)隔離器200、濾波器201與信號(hào)調(diào)理器202 (如圖1所示)，能對(duì)信號(hào)進(jìn)行隔離及濾波。本實(shí)用新型的接地電阻保護(hù)裝置當(dāng)控制28支路時(shí)DSP運(yùn)算處理單元21具有第一接線端子、第二接線端子及第三接線端子，各接線端子為RS485通訊接口，其中一個(gè)DSP運(yùn)算處理單元的第一接線端子與上位機(jī)3進(jìn)行通訊，其余相鄰兩個(gè)DSP運(yùn)算處理單元之間通過第三接線端子與第一接線端子連接，最末級(jí)的DSP運(yùn)算處理單元的第三接線端子并接一個(gè)120歐姆的電阻。若本實(shí)用新型的接地電阻保護(hù)裝置當(dāng)控制56支路時(shí)DSP運(yùn)算處理單元21具有第一接線端子、第二接線端子、第三接線端子及第四接線端子，各接線端子為RS485通訊接口，其中一個(gè)DSP運(yùn)算處理單元的第一接線端子與上位機(jī)3進(jìn)行通訊，其余相鄰兩個(gè)DSP運(yùn)算處理單元之間通過第四接線端子與第一接線端子連接，最末級(jí)的DSP運(yùn)算處理單元的第四接線端子并接一個(gè)120歐姆的電阻。通過安裝在各分支路的零序電流互感器和中性線的零序電壓采樣裝置，采樣各分支路零序電流和變壓器中性線零序電壓后經(jīng)過信號(hào)調(diào)理后，送入DSP運(yùn)算處理單元21進(jìn)行計(jì)算、判斷后，輸出給繼電器輸出端元22，并且進(jìn)行報(bào)警。同時(shí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)也通過串口總線送入10.4時(shí)液晶顯示器，該上位機(jī)安裝有相應(yīng)的軟件，實(shí)時(shí)顯示各分支路零序電流和中性線零序電壓，具備數(shù)據(jù)查詢和故障查詢功能，同時(shí)可以通過該軟件，對(duì)下位機(jī)DSP運(yùn)算處理單元的CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)的設(shè)定。本實(shí)用新型的接地電阻保護(hù)裝置采用零序功率方向式原理和零序電流群體比幅比相原理綜合判據(jù)對(duì)故障線路進(jìn)行判斷；當(dāng)采用零序功率方向式原理進(jìn)行判斷時(shí)，通過零序電壓互感器和電流互感器，下位機(jī)同步采集變壓器中性點(diǎn)電壓即零序電壓和各饋出線的零序電流，經(jīng)濾波、A/D轉(zhuǎn)換后，計(jì)算幅值和相位;CPU將所采集的零序電壓、零序電流大小與各定值進(jìn)行比較，并且比較二者的相位，確認(rèn)是本回路發(fā)生漏電故障時(shí)，可以準(zhǔn)確判斷故障出線，啟動(dòng)出口繼電器跳閘，同時(shí)在計(jì)算機(jī)液晶顯示屏上顯示漏電故障、零序電壓、零序電流；當(dāng)采用零序電流群體比幅比相原理時(shí)，通過零序電流互感器采集的電流，用電流相量的實(shí)部和虛部比較了各零序電流之間在幅值與相位上的關(guān)系，若其中一個(gè)支路互感器電流與另外兩個(gè)電流之間實(shí)部之積與虛部之積的和均小于零，則可以判斷單相漏電必定發(fā)生在該條支路上，該支路分開關(guān)進(jìn)行漏電保護(hù)動(dòng)作；若任意兩個(gè)電流之間實(shí)部之積與虛部之積的和均大于零，則可以判斷單相漏電必定發(fā)生在干線上，總開關(guān)進(jìn)行漏電保護(hù)動(dòng)作。系統(tǒng)無單相接地故障時(shí)，裝置處于監(jiān)視狀態(tài)，液晶屏顯示當(dāng)前日期與時(shí)間，當(dāng)零序電壓大于整定值(120V)時(shí)，表示系統(tǒng)發(fā)生單相接地，此時(shí)CPU將采集的零序電壓數(shù)據(jù)和所有的零序電流數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、排序、判斷、經(jīng)過多次綜合分析后，將接地故障信息(如接地起始時(shí)刻、故障線路號(hào)、故障累計(jì)時(shí)間等)，送液晶屏顯示，并將判斷結(jié)果送繼電器輸出報(bào)
目O本實(shí)用新型中的液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)中每一 DSP運(yùn)算處理單元中的零序電壓值和各支路零序電流值；一旦某條支路發(fā)生漏電故障，液晶顯示器就會(huì)顯示某某支路漏電保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)故障燈和保護(hù)燈會(huì)點(diǎn)亮，直到故障解除，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行；該液晶顯示器同時(shí)具有復(fù)位/關(guān)閉某條支路、修改整定值、修改增益等具體的功能。本實(shí)用新型的技術(shù)參數(shù):可同時(shí)監(jiān)測(cè)支線56條支路；接地方式:適用于中性點(diǎn)不接地或電阻接地系統(tǒng)；出線方式:電纜或架空線；電壓繼電器電壓大于60V(150mA)時(shí)，電阻柜發(fā)出聲光報(bào)警；大于等于120V(300mA)變壓器低壓進(jìn)線柜跳閘；漏電流繼電器電流大于等于150mA時(shí)動(dòng)作，電阻柜發(fā)出聲光報(bào)警；大于等于300mA時(shí)，變壓器低壓進(jìn)線柜跳閘；零序電流輸入范圍:0 IOOOmA ；零序電壓輸入范圍:0 120V ；報(bào)警輸出觸點(diǎn)容量:AC250V 5A ；DC12V IA ；額定工作電壓:AC/DC220V±20%;額定工作頻率:50Hz ；整機(jī)功耗:<25W;通信接口:RS232/485，波特率 9600bps。本實(shí)用新型采用分散采集漏電信息、集中判別、集中管理、獨(dú)立控制的集散式方法，選線的正確率達(dá)到100%，真正實(shí)現(xiàn)了選擇性跳閘，可將事故的影響降低到最??；并且該裝置也同時(shí)對(duì)變壓器中性線進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)達(dá)到報(bào)警值時(shí)，會(huì)進(jìn)行聲光報(bào)警，起到了分支線和中性線的雙重監(jiān)控。同時(shí)，由于動(dòng)作的快速性，當(dāng)發(fā)生人身觸電事故時(shí),可保證達(dá)到30mAs的安全參量，既能保護(hù)人身觸電不致死亡，又能縮小停電范圍，減少事故損失，同時(shí)便于查找故障線路，是先進(jìn)、可靠的安全保護(hù)裝置。該接地選線裝置，能在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，準(zhǔn)確、迅速地選出接地線路或母線。使用簡單方便，無需維護(hù)，可根據(jù)用戶需要將相關(guān)信息通過通信接口傳給上級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)，適用于無人值守變電站。本實(shí)用新型采用DSP信號(hào)處理技術(shù)具有功能強(qiáng)大、處理速度快、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，完全滿足選煤廠的惡劣環(huán)境，為研制該環(huán)境下的工控產(chǎn)品探索了一條新的技術(shù)途徑；所研制的零序電流互感器采用新型材料作為鐵芯，參數(shù)設(shè)計(jì)合理，其二次信號(hào)在較長距離的傳輸過程中失真小、負(fù)載能力強(qiáng)，是保證系統(tǒng)正確選線的重要器件，可作為獨(dú)立產(chǎn)品進(jìn)行推廣；本實(shí)用新型中的零序電壓采集是通過中性點(diǎn)電流/電壓變換的方法實(shí)現(xiàn)的，接線簡單、硬件成本低、對(duì)供電系統(tǒng)不產(chǎn)生任何影響，安全可靠；本實(shí)用新型的保護(hù)范圍為56條出線回路，完全滿足低壓供電系統(tǒng)的容量要求；本實(shí)用新型中作為上位機(jī)的液晶顯示器軟件采用VB編寫，界面友好，操作方便，口令保護(hù)，能夠保證操作安全；DSP程序采用匯編語言和C語言混合編寫，既保證了采樣的快速性又具有較強(qiáng)的運(yùn)算判斷能力；本實(shí)用新型采用分區(qū)獨(dú)立同步的模擬量信號(hào)采集方式，成功地解決了多路、高速同步采集過程中，運(yùn)算速度難以滿足漏電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間要求的問題。本實(shí)用新型中的零序電壓互感器與DSP運(yùn)算處理單元與繼電器輸出單元為市售產(chǎn)品，在此不做贅述。以上所述，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種智能檢漏接地電阻保護(hù)裝置，其特征在于，其包括有用于采集變壓器中性點(diǎn)的零序電壓和各饋出線的零序電流的信號(hào)采集裝置、接收所采集的零序電壓和零序電流并對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析以判斷出現(xiàn)故障的饋出線的至少一個(gè)下位機(jī)以及與該下位機(jī)進(jìn)行通訊并用以顯示漏電故障、零序電壓、零序電流的上位機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的智能檢漏接地電阻保護(hù)裝置，其特征在于，所述信號(hào)采集裝置包括有分別用于采集零序電壓和零序電流的零序電壓互感器和零序電流互感器。
3.如權(quán)利要求1所述的智能檢漏接地電阻保護(hù)裝置，其特征在于，所述下位機(jī)包括有依次連接的能將零序電流信號(hào)和零序電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成可供DSP直接處理的電壓信號(hào)的CT/PT信號(hào)調(diào)理單元、對(duì)該電壓信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)處理以判斷出現(xiàn)故障的饋出線的DSP運(yùn)算處理單元和用以控制繼電器吸合的繼電器輸出單元，所述信號(hào)采集裝置將采樣到的零序電壓和零序電流直接送入該CT/PT信號(hào)調(diào)理單元，所述DSP運(yùn)算處理單元與所述上位機(jī)之間通過RS-485總線進(jìn)行通訊。
4.如權(quán)利要求3所述的智能檢漏接地電阻保護(hù)裝置，其特征在于，所述CT/PT信號(hào)調(diào)理單元包括有信號(hào)隔離器、濾波器及信號(hào)調(diào)理器。
5.如權(quán)利要求3所述的智能檢漏接地電阻保護(hù)裝置，其特征在于，每一所述下位機(jī)的DSP運(yùn)算處理單元具有第一接線端子、第二接線端子及第三接線端子，各接線端子為RS485通訊接口，其中一個(gè)DSP運(yùn)算處理單元的第一接線端子與所述上位機(jī)進(jìn)行通訊，其余相鄰兩個(gè)DSP運(yùn)算處理單元之間通過第三接線端子與第一接線端子連接，最末級(jí)的DSP運(yùn)算處理單元的第三接線端子并接一個(gè)120歐姆的電阻。
6.如權(quán)利要求3所述的智能檢漏接地電阻保護(hù)裝置，其特征在于，每一所述下位機(jī)的DSP運(yùn)算處理單元具有第一接線端子、第二接線端子、第三接線端子及第四接線端子，各接線端子為RS485通訊接口，其中一個(gè)DSP運(yùn)算處理單元的第一接線端子與所述上位機(jī)進(jìn)行通訊，其余相鄰兩個(gè)DSP運(yùn)算處理單元之間通過第四接線端子與第一接線端子連接，最末級(jí)的DSP運(yùn)算處理單元的第四接線端子并接一個(gè)120歐姆的電阻。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種智能檢漏接地電阻保護(hù)裝置，其包括有用于采集變壓器中性點(diǎn)的零序電壓和各饋出線的零序電流的信號(hào)采集裝置、接收所采集的零序電壓和零序電流并對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析以判斷出現(xiàn)故障的饋出線的至少一個(gè)下位機(jī)以及與該下位機(jī)進(jìn)行通訊并用以顯示漏電故障、零序電壓、零序電流的上位機(jī)。本實(shí)用新型采用分散采集漏電信息、集中進(jìn)行判別的集中式方法，選線的正確率達(dá)到100％，真正實(shí)現(xiàn)了選擇性跳閘，可將事故的影響降低到最小。
文檔編號(hào)H02H3/32GK202940563SQ20122044480
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者成志宏, 王念彬, 張波, 閆立晶 申請(qǐng)人:南京德和電氣有限公司, 北京礦能科技有限公司