防止高壓電動隔離開關(guān)支柱絕緣子斷裂的方法
【專利摘要】一種防止高壓電動隔離開關(guān)支柱絕緣子斷裂的方法，所述方法采用穿心電流互感器對隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)運行的電流進(jìn)行采樣，選用由高速數(shù)字信號處理器構(gòu)建的隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)控制裝置，來檢測、分析、比較隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)運行電流波形特征，判斷是否有堵轉(zhuǎn)電流出現(xiàn)；控制裝置高速控制隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)運行的通斷，阻止支柱絕緣子受力繼續(xù)增大，檢查排除原因后，再繼續(xù)操作。從而減少高壓電動隔離開關(guān)支柱絕緣子因受力異常導(dǎo)致斷裂。本發(fā)明在高壓隔離開關(guān)電動操作回路加入DSP控制保護(hù)裝置后，克服了熱過載繼電器動作滯后的不足，可以有效防止在運行中或操作過程中發(fā)生支柱絕緣子斷裂事故。本發(fā)明適用于變電站高電壓一次設(shè)備中使用。
【專利說明】防止高壓電動隔離開關(guān)支柱絕緣子斷裂的方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種防止高壓電動隔離開關(guān)支柱絕緣子斷裂的方法，屬高電壓輸變電裝備【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0003]【背景技術(shù)】
為了控制高壓電動隔離開關(guān)的閉合和斷開而使用驅(qū)動電機(jī)，該驅(qū)動電機(jī)經(jīng)齒輪減速機(jī)構(gòu)將力矩通過轉(zhuǎn)動支柱絕緣子作用于隔離開關(guān)的運動部件。電機(jī)被驅(qū)動一段時間時，可以確保隔離開關(guān)的運動部件移位，使得隔離開關(guān)閉合和斷開。為了保證高壓設(shè)備裝置檢修時的安全，在需檢修的設(shè)備和其他帶電部分之間，用隔離開關(guān)形成一個明顯的斷開間隔，所以隔離開關(guān)不開合負(fù)載電流和故障電流，長期處于合閘狀態(tài)而較少進(jìn)行操作。
[0004]在電力系統(tǒng)生產(chǎn)運行實踐中，倒母線或檢修需要經(jīng)常進(jìn)行隔離開關(guān)的倒閘操作，雨水和空氣中的污穢會使得運動部件銹蝕卡澀，而由于作為保護(hù)器件的熱過載繼電器不能使驅(qū)動電機(jī)立即斷電，致使高壓電動隔離開關(guān)其兩端支柱絕緣子頸部受力過載較大，極易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。嚴(yán)重危及運行操作人員的生命安全，甚至?xí)斐纱竺娣e設(shè)備停電事故的發(fā)生，嚴(yán)重地影響了設(shè)備的供電可靠性和電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，對于那些生命線用戶將會造成不可估量的嚴(yán)重后果。
[0005]造成高壓電動隔離開關(guān)支柱絕緣子斷裂的原因是多方面的，其質(zhì)量劣化受多方面的因素影響，既與制造廠家選用的材料、配方、工藝流程有關(guān)，也與運行環(huán)境及其運行中承受的抗電負(fù)荷甚至外力的作用有關(guān)。
[0006]高壓電動隔離開關(guān)是電網(wǎng)中必不可少的重要部件，它的安全運行直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定和對用戶供電的可靠性。實踐證明，只有保障變電站內(nèi)重要部件的安全可靠支撐連接，才能安全輸送電能，防止大面積惡性停電事件發(fā)生。
[0007]現(xiàn)有的高壓電動隔離開關(guān)是由雙支柱絕緣子水平中間開啟式結(jié)構(gòu)，本體主要由底架、瓷支柱絕緣子和驅(qū)動電機(jī)及齒輪減速機(jī)構(gòu)、運動部件、觸頭結(jié)合而成，每相兩個瓷支柱絕緣子分別裝在底座兩端軸承座上以交叉連桿連接，操作時驅(qū)動電機(jī)利用齒輪減速機(jī)構(gòu)使瓷質(zhì)支柱絕緣子旋轉(zhuǎn)90度，將力矩通過運動部件遞于隔離開關(guān)的觸頭，實現(xiàn)斷開和閉合。支柱絕緣子一是起絕緣作用，二是起傳遞力矩作用。高壓電動隔離開關(guān)正常合分閘操作時，其支柱絕緣子承受的扭力、拉力不大，不會超出支柱絕緣子的設(shè)計應(yīng)力范圍；當(dāng)由于一些異常原因，如電動齒輪減速機(jī)構(gòu)及運動部件銹蝕、卡澀，使驅(qū)動電機(jī)斷續(xù)運行甚至堵轉(zhuǎn)，強(qiáng)大的堵轉(zhuǎn)電流產(chǎn)生的驅(qū)動力使支柱絕緣子在極短的時間受力異常。對于這一問題，現(xiàn)有高壓隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)操作回路中，用熱過載繼電器作為保護(hù)器件，較大的堵轉(zhuǎn)電流使熱過載繼電器發(fā)熱動作，切斷隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)的動力電源，使支柱絕緣子不繼續(xù)傳遞力矩。見圖1所示，但熱過載繼電器保護(hù)有滯后性，不能使隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)堵轉(zhuǎn)后立即停轉(zhuǎn)，強(qiáng)大的力矩又必須通過轉(zhuǎn)動支柱絕緣子傳送，致使高壓電動隔離開關(guān)支柱絕緣子脆弱的頸部承受過大的扭力，極易過載斷裂。因此，高壓電動隔離開關(guān)操作過程中，支柱絕緣子過載斷裂問題是變電站的一個長期未解決的問題。
[0008]本發(fā)明的目的是防止這種類型的可能帶來重大設(shè)備事故和安全性風(fēng)險的問題發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是，根據(jù)現(xiàn)有高壓隔離開關(guān)支柱絕緣子斷裂存在的問題，公開一種用于對高壓電動隔離開關(guān)支柱絕緣子進(jìn)行保護(hù)的方法。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案是，在分析高壓電動隔離開關(guān)結(jié)構(gòu)和運行情況的基礎(chǔ)上，針對支柱絕緣子斷裂與隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)運行工況有直接關(guān)系，為此，通過技術(shù)手段檢測、識另IJ、比較隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)運行中正常啟動電流(啟動電流最大值出現(xiàn)在驅(qū)動電機(jī)接通電源后的0.025S以內(nèi)，隨時間的推移按指數(shù)規(guī)律衰減)、堵轉(zhuǎn)電流波形特征(堵轉(zhuǎn)電流與啟動電流最大值相當(dāng)，不隨時間的推移減小并一直持續(xù)保持不變)的手段，一旦發(fā)現(xiàn)驅(qū)動電機(jī)堵轉(zhuǎn)后立即向光電隔離固態(tài)繼電器發(fā)出動作指令，通過光電隔離固態(tài)繼電器與原主控制電路的停止開關(guān)電路的串聯(lián)連接，使驅(qū)動電機(jī)立即失壓停止工作。從而避免高壓電動隔離開關(guān)支柱絕緣子承受過大的扭力，防止其斷裂。
[0011 ] 本發(fā)明采用穿心電流互感器對隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)運行的電流進(jìn)行采樣，選用由高速數(shù)字信號處理器(DSP)構(gòu)建的隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)控制裝置，來檢測、分析、比較隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)運行電流波形特征，判斷是否有堵轉(zhuǎn)電流出現(xiàn)；控制裝置高速控制隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)運行的通斷，阻止支柱絕緣子受力繼續(xù)增大，檢查排除原因后，再繼續(xù)操作；從而減少高壓電動隔離開關(guān)支柱絕緣子因受力異常導(dǎo)致斷裂。
[0012]本發(fā)明設(shè)計的隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)控裝置由一塊以數(shù)字信號處理器(DSP)為核心的控制電路板構(gòu)成?？刂齐娐钒迳涎b有數(shù)字信號處理器(DSP )、穿心電流互感器、電流波形采樣元件及輸入調(diào)理電路、光電隔離固態(tài)繼電器、聲光報警電路和電源開關(guān)、直流工作電源。輸入調(diào)理電路的輸入端接CTa ；CTb ；CTc穿心電流互感器二次側(cè)輸出，輸入調(diào)理電路的輸出端接數(shù)字信號處理器(DSP)的輸入端口 ；數(shù)字信號處理器(DSP)的輸出端口接光電隔離固態(tài)繼電器的控制回路，數(shù)字信號處理器(DSP)的另一個信號輸出端接聲光報警電路；光電隔離固態(tài)繼電器的輸出接電動機(jī)的控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，與原主控制電路的停止開關(guān)串聯(lián)連接；三相動力電源取其中兩相通過開關(guān)接入控制保護(hù)電路板的直流工作電源輸入端，直流工作電源的輸出端分別接輸入調(diào)理電路、數(shù)字信號處理器(DSP)和聲光報警電路，為它們提供工作電源。
[0013]在設(shè)計隔離開關(guān)控制裝置時，本發(fā)明用穿心電流互感器對隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)運行中的啟動電流、堵轉(zhuǎn)電流波形進(jìn)行采樣，選用穿心電流互感器是為了使控制保護(hù)電路與三相動力電源隔離開，其二次側(cè)輸出先經(jīng)過控制保護(hù)電路板中的輸入調(diào)理電路調(diào)理后，送入集成在數(shù)字信號處理器(DSP)內(nèi)部的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)。DSP根據(jù)工作程序不斷對A/D轉(zhuǎn)化后的數(shù)字波形信號進(jìn)行掃描、分析處理，由于數(shù)字信號處理器(DSP)的運算速度比較高，能快速判斷隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)正常運行電流波形和異常運行電流波形，判斷方法是將采樣波形特征(啟動電流最大值出現(xiàn)在驅(qū)動電機(jī)接通電源后的0.025S以內(nèi)，隨時間的推移按指數(shù)規(guī)律衰減；堵轉(zhuǎn)電流與啟動電流最大值相當(dāng)，不隨時間的推移減小并一直持續(xù)保持不變)與預(yù)先寫入DSP內(nèi)部存儲器的啟動電流、堵轉(zhuǎn)電流波形特征分析、比較，一旦識別有堵轉(zhuǎn)異常運行電流波形，數(shù)字信號處理器(DSP)立即發(fā)出指令控制光電隔離固態(tài)繼電器，切斷隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)的動力電源。選用固態(tài)繼電器也是為了使控制保護(hù)電路與三相動力電源隔離開，提高抗干擾性能。切斷隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)的動力電源的同時數(shù)字信號處理器(DSP)發(fā)出指令啟動聲光報警電路發(fā)出聲、光報警信號，待查明運行不暢的原因，排除故障后再繼續(xù)操作。這樣可預(yù)防隔離開關(guān)支柱絕緣子頸部異常受力而導(dǎo)致的斷裂現(xiàn)象。本發(fā)明裝置的控制電路原理框圖如圖2所示。
[0014]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明在高壓隔離開關(guān)電動操作回路加入DSP控制保護(hù)裝置后，克服了熱過載繼電器動作滯后的不足，可以有效防止在運行中或操作過程中發(fā)生支柱絕緣子斷裂事故。大大減小了支柱絕緣子斷裂幾率，提升了高壓輸變電設(shè)備完好率；有效提升了輸變電設(shè)備可靠性，從而避免了現(xiàn)場操作人員人身傷亡和大面積停電事故的發(fā)生，保障了高電壓輸配電網(wǎng)安全生產(chǎn)工作。具有極大的推廣價值和現(xiàn)時意義。
[0015]本發(fā)明適用于變電站高電壓一次設(shè)備中使用。
[0016]【專利附圖】

【附圖說明】
圖1是原高壓隔離開關(guān)電動操作回路原理框圖；
圖2是本發(fā)明裝置控制電路原理框圖；
圖中圖號:A、B、C為控制電源的三相；M為隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)；CTaSA相的穿心電流互感器；CTB為B相的穿心電流互感器；CTc為C相的穿心電流互感器。
【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明【具體實施方式】如圖2所示。
[0018]本發(fā)明實施例是這樣來實現(xiàn)的，以原主控制電路(見圖1)為基礎(chǔ)，加入由數(shù)字信號處理器(DSP)為核心的控制保護(hù)裝置(見圖2)。其方法步驟為:
1、選用C2000系列數(shù)字信號處理器，型號為:TMS320F2812，其內(nèi)部集成有16路12位的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，本實施例只用3路。
[0019]將CTa ；CTb ；CTc穿心電流互感器分別套入A、B、C三相動力電源。
[0020]2、將數(shù)字信號處理器(DSP)、輸入調(diào)理電路、光電隔離固態(tài)繼電器、聲光報警電路和直流工作電源等元器件檢查后焊接在控制保護(hù)電路板上。輸入調(diào)理電路的輸入端接CTa ；CTb ；CTc穿心電流互感器二次側(cè)輸出，輸入調(diào)理電路的輸出端接數(shù)字信號處理器(DSP)的輸入端口 ；數(shù)字信號處理器(DSP)的輸出端口接光電隔離固態(tài)繼電器的控制回路，數(shù)字信號處理器(DSP)的另一個信號輸出端接聲光報警電路；光電隔離固態(tài)繼電器的輸出接電動機(jī)的控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，與原主控制電路的停止開關(guān)串聯(lián)連接；三相動力電源取其中兩相通過開關(guān)接入控制保護(hù)電路板的直流工作電源輸入端，直流工作電源的輸出端分別接輸入調(diào)理電路、數(shù)字信號處理器(DSP)和聲光報警電路，為它們提供工作電源。
[0021]3、將裝好的控制保護(hù)電路板牢固地固定在金屬材料制成的屏蔽盒中，提高抗干擾性能。
[0022]4、調(diào)試控制保護(hù)裝置的直流工作電源正常。
[0023]5、用H或L電平信號，調(diào)試控制保護(hù)電路板的聲光報警電路使其工作正常。
[0024]6、用H或L電平信號，調(diào)試控制保護(hù)電路板的光電隔離固態(tài)繼電器使其工作正常。調(diào)試方法為，將萬用表電阻檔接隔離固態(tài)繼電器輸出端，在其輸入端通入H或L電平信號，隔離固態(tài)繼電器輸出端應(yīng)呈現(xiàn)通斷狀態(tài)。
[0025]7、用編程器將編制好的工作程序與各種電流波形特征寫入控制保護(hù)電路板中的數(shù)字信號處理器(DSP)的存儲器。
[0026]8、打開控制保護(hù)電路板的電源開關(guān)，檢測、調(diào)試數(shù)字信號處理器(DSP)為核心的控制保護(hù)電路，使其工作正常。
【權(quán)利要求】
1.一種防止高壓電動隔離開關(guān)支柱絕緣子斷裂的方法，其特征在于，所述方法采用穿心電流互感器對隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)運行的電流進(jìn)行采樣，選用由高速數(shù)字信號處理器構(gòu)建的隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)控制裝置，來檢測、分析、比較隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)運行電流波形特征，判斷是否有堵轉(zhuǎn)電流出現(xiàn)；控制裝置高速控制隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)運行的通斷，阻止支柱絕緣子受力繼續(xù)增大，檢查排除原因后，再繼續(xù)操作；從而減少高壓電動隔離開關(guān)支柱絕緣子因受力異常導(dǎo)致斷裂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止高壓電動隔離開關(guān)支柱絕緣子斷裂的方法，其特征在于，所述隔離開關(guān)驅(qū)動電機(jī)控制裝置由一塊以數(shù)字信號處理器為核心的控制電路板構(gòu)成；控制電路板上裝有數(shù)字信號處理器、穿心電流互感器、電流波形采樣元件及輸入調(diào)理電路、光電隔離固態(tài)繼電器、聲光報警電路和電源開關(guān)、直流工作電源；輸入調(diào)理電路的輸入端接CTa ；CTb ；CTc穿心電流互感器二次側(cè)輸出，輸入調(diào)理電路的輸出端接數(shù)字信號處理器的輸入端口 ；數(shù)字信號處理器的輸出端口接光電隔離固態(tài)繼電器的控制回路，數(shù)字信號處理器的另一個信號輸出端接聲光報警電路；光電隔離固態(tài)繼電器的輸出接電動機(jī)的控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，與原主控制電路的停止開關(guān)串聯(lián)連接；三相動力電源取其中兩相通過開關(guān)接入控制保護(hù)電路板的直流工作電源輸入端，直流工作電源的輸出端分別接輸入調(diào)理電路、數(shù)字信號處理器和聲光報警電路，為它們提供工作電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止高壓電動隔離開關(guān)支柱絕緣子斷裂的方法，其特征在于，所述穿心電流互感器是為了使控制保護(hù)電路與三相動力電源隔離開，其二次側(cè)輸出先經(jīng)過控制保護(hù)電路板中的輸入調(diào)理電路調(diào)理后，送入集成在數(shù)字信號處理器內(nèi)部的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止高壓電動隔離開關(guān)支柱絕緣子斷裂的方法，其特征在于，所述固態(tài)繼電器是為了使控制保護(hù)電路與三相動力電源隔離開，提高抗干擾性能。
【文檔編號】H02H3/50GK103560036SQ201310543293
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】焉華, 張宇 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)江西省電力科學(xué)研究院