CN103094881A

CN103094881A - 一种数字式变压器保护测控装置

Info

Publication number: CN103094881A
Application number: CN2012105437345A
Authority: CN
Inventors: 刘荣堂; 蔡勇; 李鹏; 戴礼智
Original assignee: ANRI ELECTRIC Co Ltd
Current assignee: ANRI ELECTRIC Co Ltd
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2032-12-14
Also published as: CN103094881B

Abstract

本发明公开了一种数字式变压器保护测控装置，包括有三组电流互感器采样回路，三组电流互感器采样回路分别接入一个AD采样电路，三个AD采样电路的信号输出端接入PowPC，PowPC连接有输入逻辑控制电路、输出逻辑控制电路、以太网控制电路，输入逻辑控制电路的信号输入端接有直流开入回路、交流开入回路，输出逻辑控制电路的信号输出端接有动作出口回路、告警出口回路，PowPC还外接有LCD液晶显示界面、声音报警输出、键盘及其接口。本发明结构简单，集成度高，采样精度高，线性范围广、响应速度快，环境适应能力强、功耗低、操作简单，同时支持交流开入和直流开入两种采样方式，具有显著的经济效益和社会效益。

Description

一种数字式变压器保护测控装置

技术领域：

本发明涉及一种微机保护装置，特别涉及一种用于110KV及以下电压等级的双圈、三圈变压器保护的数字式变压器保护测控装置。

背景技术：

电力变压器是发电厂和变电站中重要的电气设备，提高变压器工作的可靠性对保证电力***的安全运行具有非常重要的意义。目前生产的变压器在结构上比较可靠，故障机会较少，但实际运行中仍有可能发生各种类型的故障和不正常运行方式。为了保证电力***安全连续运行，并将故障和不正常运行方式对电力***的影响控制在最小范围，必须根据变压器的容量等级和重要程度配置必要的、性能良好及动作可靠的继电保护装置。

变压器的故障可分为内部故障和外部故障两种。内部故障是指变压器油箱里面发生的故障，主要是绕组的相间短路、单相匝间短路、单相接地短路等。发生内部故障是非常危险的，因为短路电流产生的高温电弧不仅会损坏绕组的绝缘，烧毁铁芯，而且绝缘材料和变压器油因受热分解而产生大量气体，有可能引起变压器油箱***，因此，在变压器内部故障时，必须迅速地将其切除。变压器常见的外部故障主要是变压器引出线上的相间短路，单相接地短路和绕组的匝间短路等，同样需要继电保护装置做出及时的处理。

发明内容：

针对变压器可能出现的各种故障，本发明提供了一种数字式变压器保护测控装置。

本发明采用的技术方案是：

一种数字式变压器保护测控装置，其特征在于：包括有三组电流互感器采样回路，三组电流互感器采样回路分别接入一个AD采样电路，三个AD采样电路的信号输出端接入PowPC，PowPC连接有输入逻辑控制电路、输出逻辑控制电路、以太网控制电路，输入逻辑控制电路的信号输入端接有直流开入回路、交流开入回路，输出逻辑控制电路的信号输出端接有动作出口回路、告警出口回路，PowPC还外接有LCD液晶显示界面、声音报警输出、键盘及其接口；一组变压器高压侧的CT二次电流、一组变压器中压侧的CT二次电流、一组变压器低压侧的CT二次电流分别接入到所述的三组电流互感器采样回路，各电流互感器采样回路分别将电流信号转换成小信号电流，再经AD采样电路调整为数字信号接入到PowPC，PowPC进行FFT快速运算，实时计算三侧电流有效值，并在1/4周波内计算出电流突变量；断路器位置、手车工作试验位置、接地刀位置等开入信号接入到直流开入回路或交流开入回路，并经输入逻辑控制电路进行降压、去除交流量后，转变为稳定的直流5V电压小信号，接入到PowPC，PowPC实时检测开入采样值，PowPC通过计算获得的电流值进行保护逻辑判断，实现差动速断、二次谐波制动的比率差动保护，以及变压器中、低压侧的CT二次电流的过流等保护功能，并通过动作出口回路开放跳闸出口，同时在LCD液晶显示界面上显示故障信息和二次电流值，通过报警出口回路驱动蜂鸣器，发出报警声音；PowPC还通过以太网控制电路，实现TCP/UDP报文的接收与发送。

所述的一种数字式线路保护测控装置，其特征在于：为插件式结构，由CPU主板、液晶面板、总线板、电流采样板、输入输出控制板、以太网通讯板共6块电路板构成；液晶面板包括LCD液晶显示模块、键盘及其接口以及声音报警输出；CPU主板包括PowPC芯片、AD采样电路、输入逻辑控制电路、输出逻辑控制电路以及底层驱动电路，其中PowPC采用32位FreeScale芯片；电流采样板包含三组电流互感器采样回路及一个装置电源模块；输入输出控制板包括动作出口回路、告警出口回路、交流开入回路、直流开入回路和继电器操作回路；以太网通讯板包括有以太网处理电路。

本发明的有益效果在于：

1、装置结构简单，集成度高，通过外置12位AD芯片采集电流电压数据，采样精度高，线性范围广，响应速度快，环境适应能力强且性价比高。

2、同时支持交流开入和直流开入两种采样方式，支持交流和直流两种操作回路。

3、支持双以太网通讯方式，支持TCP/UDP网络协议，支持多种电力通讯规约。

附图说明：

图1为本发明的电路原理框图。

图2为本发明的总体结构示意图。

附图标号说明：

310—总线板；311—液晶面板；312—电流采样板；314—CPU主板；313—输入输出控制板；315—以太网通讯板；

610—PowPC芯片；611—键盘及其接口；612—声音报警输出；613—输出逻辑控制电路；614—报警出口回路；615—动作出口回路；616—直流开入回路；617—交流开入回路；618—电流互感器回路1；619—电流互感器回路2；620—电流互感器回路3；621—AD采样电路；622—通用电源模块；623—LCD液晶显示；625—输入逻辑控制电路。

具体实施方式：

参阅图1所示，一种数字式变压器保护测控装置，包括有三组电流互感器采样回路618、619和620，三组电流互感器采样回路618、619和620分别接入一个AD采样电路621，三个AD采样电路621的信号输出端接入PowPC 610，PowPC 610连接有输入逻辑控制电路625、输出逻辑控制电路613、以太网控制电路624，输入逻辑控制电路625的信号输入端接有直流开入回路616、交流开入回路617，输出逻辑控制电路613的信号输出端接有动作出口回路615、告警出口回路614，PowPC 610还外接有LCD液晶显示界面623、声音报警输出612、键盘及其接口611；三组CT的二次电流接入到三组电流互感器采样回路618、619和620，电流互感器采样回路将电流信号转换成小信号电流，经AD采样电路621调整为数字信号并接入到PowPC 610，PowPC 610在一个周波内采集32个数据点，进行FFT运算，利用全波傅氏算法，滤去高次谐波，提取基波分量，实时计算出三组电流有效值及电流突变量。断路器位置、手车工作试验位置、接地刀位置等开入信号接入到直流开入回路616或交流开入回路617，并经输入逻辑控制电路625，进行降压、去除交流量后，转变为稳定的直流5V电压小信号，接入到PowPC 610，PowPC 610利用1ms定时器中断，实时检测开入采样值。PowPC 610通过计算获得的电流值进行保护逻辑判断，实现差动速断、二次谐波制动的比率差动保护，中、低侧过流等保护功能，并通过动作出口回路615开放跳闸出口，同时在LCD液晶显示界面623上显示故障信息和二次电流值，通过告警出口回路614驱动蜂鸣器，发出报警声音。PowPC 610还通过以太网控制电路624，实现TCP/UDP报文的接收与发送。

参阅图2所示，本发明为插件式结构，由液晶面板311、总线板310、CPU主板314、电流采样板312、输入输出控制板313、以太网通讯板315共6块电路板构成。液晶面板311包含LCD液晶显示界面623，键盘及其接口611以及声音报警输出612，主要用于人机交互，简单直观易懂是其主要特征； CPU主板 314包含FreeScale芯片610、AD采样电路621、输入输出逻辑控制电路625和613以及底层驱动电路，电路板采用4层设计，抗干扰强，是整个装置的核心处理部件，负责各种逻辑判据的处理；电流采样板312包含三组电流互感器采样回路617、618、619和装置电源模块622，负责变压器3组CT二次电流的采样接入，并提供装置的工作电源；输入输出控制板313包含告警出口回路614、动作出口回路615、交直流开入控制电路616、617，负责位置信号的采样接入和动作出口的开关控制；以太网通讯板315包括以太网控制电路624，实现以太网TCP/UDP网络通讯功能。

本发明结构简单，集成度高，采样精度高，线性范围广、响应速度快，环境适应能力强、功耗低、操作简单，同时支持交流开入和直流开入两种采样方式，集多种保护功能于一体，作为110KV及以下电压等级的双圈、三圈变压器的主保护，具有显著的经济效益和社会效益，目前已成功应用于多个项目中。

Claims

1.一种数字式变压器保护测控装置，其特征在于：包括有三组电流互感器采样回路，三组电流互感器采样回路分别接入一个AD采样电路，三个AD采样电路的信号输出端接入PowPC，PowPC连接有输入逻辑控制电路、输出逻辑控制电路、以太网控制电路，输入逻辑控制电路的信号输入端接有直流开入回路、交流开入回路，输出逻辑控制电路的信号输出端接有动作出口回路、告警出口回路，PowPC还外接有LCD液晶显示界面、声音报警输出、键盘及其接口；一组变压器高压侧的CT二次电流、一组变压器中压侧的CT二次电流、一组变压器低压侧的CT二次电流分别接入到所述的三组电流互感器采样回路，各电流互感器采样回路分别将电流信号转换成小信号电流，再经AD采样电路调整为数字信号接入到PowPC，PowPC进行FFT快速运算，实时计算三侧电流有效值，并在1/4周波内计算出电流突变量；断路器位置、手车工作试验位置、接地刀位置等开入信号接入到直流开入回路或交流开入回路，并经输入逻辑控制电路进行降压、去除交流量后，转变为稳定的直流5V电压小信号，接入到PowPC，PowPC实时检测开入采样值，PowPC通过计算获得的电流值进行保护逻辑判断，实现差动速断、二次谐波制动的比率差动保护，以及变压器中、低压侧的CT二次电流的过流等保护功能，并通过动作出口回路开放跳闸出口，同时在LCD液晶显示界面上显示故障信息和二次电流值，通过报警出口回路驱动蜂鸣器，发出报警声音；PowPC还通过以太网控制电路，实现TCP/UDP报文的接收与发送。

2.根据权利1所述的一种数字式线路保护测控装置，其特征在于：为插件式结构，由CPU主板、液晶面板、总线板、电流采样板、输入输出控制板、以太网通讯板共6块电路板构成；液晶面板包括LCD液晶显示模块、键盘及其接口以及声音报警输出；CPU主板包括PowPC芯片、AD采样电路、输入逻辑控制电路、输出逻辑控制电路以及底层驱动电路，其中PowPC采用32位FreeScale芯片；电流采样板包含三组电流互感器采样回路及一个装置电源模块；输入输出控制板包括动作出口回路、告警出口回路、交流开入回路、直流开入回路和继电器操作回路；以太网通讯板包括有以太网处理电路。