大電流高速控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種大電流高速控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]短路故障在電力系統(tǒng)出現(xiàn)概率較高，短路電流是正常額定電流的幾倍，甚至幾十倍，如此大的短路電流流過(guò)電力設(shè)備時(shí)，會(huì)對(duì)電力設(shè)備造成巨大地沖擊性損傷。
[0003]高壓開(kāi)關(guān)柜是電力系統(tǒng)中對(duì)電力設(shè)備起保護(hù)作用的關(guān)鍵設(shè)備，它切斷短路電流的時(shí)間直接影響電力設(shè)備的使用壽命，對(duì)電力設(shè)備和高壓開(kāi)關(guān)柜考核的一個(gè)重要數(shù)據(jù)就是動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。短路電流、短路沖擊電流通過(guò)電力設(shè)備和高壓開(kāi)關(guān)柜時(shí)，相鄰載流導(dǎo)體間將產(chǎn)生巨大的電動(dòng)力，衡量電力設(shè)備和高壓開(kāi)關(guān)柜能否承受短路時(shí)最大電動(dòng)力的這種能力，稱作動(dòng)穩(wěn)定；短路電流通過(guò)電力設(shè)備和高壓開(kāi)關(guān)柜時(shí)，電力設(shè)備和高壓開(kāi)關(guān)柜要產(chǎn)生熱量，并且該熱量與電流的平方成正比，當(dāng)有短路電流通過(guò)電力設(shè)備和高壓開(kāi)關(guān)柜時(shí)，將產(chǎn)生巨大的熱量，能否承受短路時(shí)巨大熱量的能力為熱穩(wěn)定。
[0004]由此可見(jiàn)，動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定不僅和短路電流有關(guān)，還和短路電流流過(guò)電力設(shè)備和高壓開(kāi)關(guān)柜的時(shí)間有著因果性關(guān)系。如果能夠縮短高壓開(kāi)關(guān)柜的動(dòng)作時(shí)間，將大大縮短電力設(shè)備和高壓開(kāi)關(guān)柜遭受短路電流的沖擊，從而可有效延長(zhǎng)電力設(shè)備的使用壽命。如果要縮短高壓開(kāi)關(guān)柜動(dòng)作時(shí)間，只有縮短柜內(nèi)真空斷路器動(dòng)作時(shí)間和微機(jī)保護(hù)裝置的計(jì)算分析時(shí)間。目前真空斷路器的動(dòng)作時(shí)間是相對(duì)比較固定的，大約為20— 60mS之間，該技術(shù)領(lǐng)域的改進(jìn)空間已非常有限。故而在微機(jī)保護(hù)裝置的計(jì)算分析時(shí)間上做改進(jìn)以達(dá)到有效縮短高壓開(kāi)關(guān)柜動(dòng)作時(shí)間更為現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域所迫切需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種大電流高速控制器，有效縮短短路電流作用設(shè)備時(shí)間，繼而有效降低短路電力對(duì)電力設(shè)備形成的沖擊，降低電力設(shè)備的故障率，提尚電力設(shè)備的可使用壽命。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:大電流高速控制器，其特征在于:包括電流信號(hào)模塊、信號(hào)采樣模塊、信號(hào)表決模塊、供電模塊、信號(hào)觸發(fā)模塊及真空斷路器，所述電流信號(hào)模塊連通至信號(hào)采樣模塊，所述信號(hào)采樣模塊連通至信號(hào)觸發(fā)模塊，所述信號(hào)觸發(fā)模塊連通至真空斷路器，所述供電模塊分別連通至電流信號(hào)模塊、信號(hào)采樣模塊、信號(hào)表決模塊、信號(hào)觸發(fā)模塊，所述各模塊部件之間的連通方式均為單向輸送連通。
[0007]作為一種改進(jìn)，還包括MAX191A/D轉(zhuǎn)換器。以有效保證對(duì)電流信號(hào)的實(shí)時(shí)處理。
[0008]作為一種改進(jìn)，所述信號(hào)采樣模塊中設(shè)有可編程邏輯器件ispl032E(CPLD)芯片。將電流增長(zhǎng)率的計(jì)算方法通過(guò)軟件編程后下載在此芯片中，此算法要借助此芯片的運(yùn)算性能來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0009]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案，其有益效果在于:通過(guò)電流增長(zhǎng)率的計(jì)算來(lái)判斷電流值是否達(dá)到設(shè)定值，從而快速地判斷出流過(guò)高壓開(kāi)關(guān)柜的短路電流是否達(dá)到設(shè)定電流，快速得到準(zhǔn)確的判斷結(jié)果，其他智能模塊得到信號(hào)后迅速動(dòng)作反應(yīng)，從而減少短路電流流過(guò)電力設(shè)備和高壓開(kāi)關(guān)柜的時(shí)間，避免電力設(shè)備和高壓開(kāi)關(guān)柜遭到短路電流的巨大沖擊，以達(dá)到延長(zhǎng)電力設(shè)備和高壓開(kāi)關(guān)柜使用壽命的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0010]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0011]圖1是本實(shí)用新型各模塊工作流程的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本實(shí)用新型短路電流和設(shè)定電力運(yùn)算的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3是本實(shí)用新型實(shí)際電流波形導(dǎo)數(shù)的機(jī)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示本實(shí)用新型一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，大電流高速控制器，其特征在于:包括電流信號(hào)模塊、信號(hào)采樣模塊、信號(hào)表決模塊、供電模塊、信號(hào)觸發(fā)模塊及真空斷路器，所述電流信號(hào)模塊連通至信號(hào)采樣模塊，所述信號(hào)采樣模塊連通至信號(hào)觸發(fā)模塊，所述信號(hào)觸發(fā)模塊連通至真空斷路器，所述供電模塊分別連通至電流信號(hào)模塊、信號(hào)采樣模塊、信號(hào)表決模塊、信號(hào)觸發(fā)模塊，所述各模塊部件之間的連通方式均為單向輸送連通。
[0015]I)電流信號(hào)模塊的作用是將電流信號(hào)經(jīng)過(guò)磁隔離后轉(zhuǎn)換電壓信號(hào)；
[0016]2)信號(hào)采樣模塊的作用是對(duì)電流信號(hào)模塊輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大、A/D轉(zhuǎn)換、運(yùn)算等處理，如果電流信號(hào)的增長(zhǎng)率滿足條件，則發(fā)出動(dòng)作信號(hào)給信號(hào)表決模塊；
[0017]3)信號(hào)表決模塊的作用是對(duì)三個(gè)信號(hào)采樣模塊輸出的動(dòng)作信號(hào)進(jìn)行判斷，若三個(gè)信號(hào)采樣模塊中有二個(gè)信號(hào)采樣模塊發(fā)出動(dòng)作信號(hào)則信號(hào)表決模塊發(fā)出動(dòng)作信號(hào)給信號(hào)觸發(fā)模塊；
[0018]4)信號(hào)觸發(fā)模塊的作用是將信號(hào)表決模塊發(fā)出的動(dòng)作信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)輸出，從而驅(qū)動(dòng)高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的真空斷路器動(dòng)作。
[0019]5)供電模塊的作用是將直流電源進(jìn)行濾波處理后，供給電流信號(hào)模塊、信號(hào)采樣模塊、信號(hào)表決模塊和信號(hào)觸發(fā)模塊四個(gè)模塊使用。
[0020]本實(shí)施例中，還包括MAX191A/D轉(zhuǎn)換器。和處理速度達(dá)到納秒級(jí)的超大規(guī)模可編程邏輯器件ispl032E(CPLD)來(lái)保證對(duì)電流信號(hào)的實(shí)時(shí)處理，這樣，兩個(gè)采樣點(diǎn)的電流信號(hào)差值就是電流信號(hào)的增長(zhǎng)率，不需要再對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行計(jì)算來(lái)求電流增長(zhǎng)率，大大地加快的電流信號(hào)的處理速度，從而能夠保證在ISOuS內(nèi)完成對(duì)電流信號(hào)的分析判斷。同時(shí)為了保證對(duì)電流信號(hào)判斷的準(zhǔn)確性，本實(shí)施例中采取了三選二的冗余電路，對(duì)電流信號(hào)的判斷更加可靠、準(zhǔn)確，從而保證了動(dòng)作信號(hào)的準(zhǔn)確性。
[0021]本實(shí)施例中，所述信號(hào)采樣模塊中設(shè)有可編程邏輯器件ispl032E(CPLD)芯片。將電流增長(zhǎng)率的計(jì)算方法通過(guò)軟件編程后下載在此芯片中，此算法也是要借助此芯片的高速運(yùn)算能力才能實(shí)現(xiàn)的。
[0022]短路電流波形是一個(gè)正弦波形，它的周期20mS，而目前微機(jī)保護(hù)裝置的基本思想是使用通用信號(hào)處理器(DSP)，通過(guò)對(duì)一個(gè)周期電流的計(jì)算，計(jì)算出短路電流值，以便確定是否達(dá)到設(shè)定值。雖然此芯片的運(yùn)算速度和運(yùn)算能力比以前的單片機(jī)主快了很多，但還是要對(duì)信號(hào)進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算，這就不可避免的存在循環(huán)、比較的運(yùn)算步驟，導(dǎo)致會(huì)占用大量的運(yùn)算時(shí)間，故而微機(jī)保護(hù)裝置的判斷時(shí)間除了 20mS固有時(shí)間以外，還應(yīng)包括分析運(yùn)算的時(shí)間。
[0023]對(duì)于任何一個(gè)正弦波來(lái)說(shuō)，通過(guò)測(cè)量正弦波每一個(gè)點(diǎn)的增長(zhǎng)率，可以預(yù)知這個(gè)正弦波的峰值大小，從而可以判斷出電流是否超過(guò)設(shè)定值。本發(fā)明使用超大規(guī)模可編程邏輯器件，通過(guò)比較每一點(diǎn)的電流增長(zhǎng)率(di/dt)，連續(xù)測(cè)量10個(gè)點(diǎn)，考慮干擾因素，10個(gè)點(diǎn)中只要有8個(gè)點(diǎn)的電流增長(zhǎng)率均大于設(shè)定的電流波形的對(duì)應(yīng)點(diǎn)的電流增長(zhǎng)率，就可以判定流過(guò)高壓開(kāi)關(guān)柜的電流達(dá)到了設(shè)定值，即可以認(rèn)定線路中出現(xiàn)了短路故障。
[0024]如圖2所示，其中I表示設(shè)定電流的曲線Ii1= V 2X1 ^sincot(IiA) ;2表示短路電流的曲線i2= V 2XI2Xsinot(kA) !(IiVdt1表示在tl時(shí)亥I」，電流曲線I的電流增長(zhǎng)率；Ai1Zdt1= V 2X1 > ω X cos ω t! (kA/uS) ;di2/dt^示在 tl 時(shí)刻，電流曲線 2 的電流增長(zhǎng)率；di2/Clt1= V 2 X I 2 X ω X cos ω ^t1 (kA/uS)。
[0025]由圖2比較可知，計(jì)算設(shè)定電流I和短路電流2的電流值完全可以由計(jì)算設(shè)定電流I和短路電流2的電流增長(zhǎng)率來(lái)替代。
[0026]由于大電流高速控制器中采用了高速的數(shù)模轉(zhuǎn)換(A/D)，每一個(gè)點(diǎn)的采樣時(shí)間為15uS，這樣連續(xù)10個(gè)點(diǎn)的采樣時(shí)間就是150uS，同時(shí)由于超大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷怯蓴?shù)字電路一與、非門電路構(gòu)建而成，因此運(yùn)算速度達(dá)到了 nS級(jí)，在15uS以內(nèi)就能完成運(yùn)算，不會(huì)占用多余時(shí)間。
[0027]電流波形i = V 2XIXsinot是由多個(gè)點(diǎn)連接而成的，X軸方向的間隔表示時(shí)間At，Y軸方向的間隔表示電流差值Λ i，由這兩個(gè)邊圍成的三角形的斜邊的斜率就是Ai/At，如圖3所示，當(dāng)At足夠小時(shí)，Ai/At就等于電流波形在這點(diǎn)的導(dǎo)數(shù)，即電流增長(zhǎng)率=V 2X I X ω X COSO t，數(shù)模轉(zhuǎn)換(A/D)每15uS采樣一個(gè)電流值，那么兩次采樣的電流值的差就是電流增長(zhǎng)率。
[0028]這樣就不需要再進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算就可以直接得到電流增長(zhǎng)率，運(yùn)算時(shí)間大大地壓縮了。
[0029]除上述優(yōu)選實(shí)施例外，本實(shí)用新型還有其他的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本實(shí)用新型作出各種改變和變形，只要不脫離本實(shí)用新型的精神，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求所定義的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.大電流高速控制器，其特征在于:包括電流信號(hào)模塊、信號(hào)采樣模塊、信號(hào)表決模塊、供電模塊、信號(hào)觸發(fā)模塊及真空斷路器，所述電流信號(hào)模塊連通至信號(hào)采樣模塊，所述信號(hào)采樣模塊連通至信號(hào)觸發(fā)模塊，所述信號(hào)觸發(fā)模塊連通至真空斷路器，所述供電模塊分別連通至電流信號(hào)模塊、信號(hào)采樣模塊、信號(hào)表決模塊、信號(hào)觸發(fā)模塊，所述各模塊部件之間的連通方式均為單向輸送連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大電流高速控制器，其特征在于:還包括MAX191A/D轉(zhuǎn)換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大電流高速控制器，其特征在于:所述信號(hào)采樣模塊中設(shè)有可編程邏輯器件ispl032E(CPLD)芯片。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種大電流高速控制器，包括電流信號(hào)模塊、信號(hào)采樣模塊、信號(hào)表決模塊、供電模塊、信號(hào)觸發(fā)模塊及真空斷路器，所述電流信號(hào)模塊連通至信號(hào)采樣模塊，所述信號(hào)采樣模塊連通至信號(hào)觸發(fā)模塊，所述信號(hào)觸發(fā)模塊連通至真空斷路器，所述供電模塊分別連通至電流信號(hào)模塊、信號(hào)采樣模塊、信號(hào)表決模塊、信號(hào)觸發(fā)模塊，所述各模塊部件之間的連通方式均為單向輸送連通。通過(guò)電流增長(zhǎng)率的計(jì)算來(lái)判斷電流值是否達(dá)到設(shè)定值，從而快速地判斷出流過(guò)高壓開(kāi)關(guān)柜的短路電流是否達(dá)到設(shè)定電流，快速得到準(zhǔn)確的判斷結(jié)果，其他智能模塊得到信號(hào)后迅速動(dòng)作反應(yīng)，避免造成短路電流的巨大沖擊，以達(dá)到延長(zhǎng)電力設(shè)備和高壓開(kāi)關(guān)柜使用壽命的目的。
【IPC分類】H02H3-08
【公開(kāi)號(hào)】CN204407855
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520132958
【發(fā)明人】晉毓斌
【申請(qǐng)人】安徽康邁德電力保護(hù)設(shè)備有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年3月9日