CN105490249A - 用于变压器中性点隔直设备的联动保护装置以及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于变压器中性点隔直设备的联动保护装置以及方法，包括：接入总线，连接N台隔直设备，N为大于等于2的正整数；主控制器，用于监控各个隔直设备的状态信息，在根据各个隔直设备的状态信息判断出隔直设备状态不完全一致时，发送指令触发已经动作的隔直设备控制对应的变压器中性点接地；数据转接模块，连接所述接入总线和主控制器，用于将接入总线中的数据转换为主控制器可识别数据，以及将主控制器下达的指令转换发送至接入总线。当某个隔直设备出现故障或者失电无法动作时，可跳开其余正常动作的隔直设备，使所有变压器均直接接地运行，共同分担直流电流，以避免某一变压器承受过大的直流电流；而且多台设备共用一联动保护装置，节省成本。

Description

用于变压器中性点隔直设备的联动保护装置以及方法

技术领域

本发明涉及变压器保护领域，尤其涉及一种用于变压器中性点隔直设备的联动保护装置以及方法。

背景技术

高压直流输电(highvoltagedirectcurrenttransmission,HVDC)***由于其送电距离远、输送容量大、控制灵活等特点得到了越来越广泛的应用,但交、直流混合运行的电网结构使得交、直流***之间的相互影响也越加明显。直流输电***单极接地或双极不平衡运行时,直流电流将通过接地极注入大地,地中直流电流通过变压器中性点接地线侵入交流***,对交流***产生影响,其中最显著的影响就是造成变压器直流偏磁现。

为了抑制直流输电对变压器运行的影响，目前越来越多的变电站或电厂加装了变压器中性点隔直设备，在直流电流超过限值时，隔直设备动作，变压器中性点通过电容或串接电阻等接地，起到隔离直流电流的作用。

但是，许多电厂或变电站有多台中性点接地变压器，如果在直流电流增大时，存在某一台变压器中性点隔直设备故障或设备失电无法动作的情况，此时该变压器单独承担了所有直流电流，无其他变压器分担，直流电流可能超过变压器设计限值，甚至造成变压器的损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种用于变压器中性点隔直设备的联动保护装置以及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于变压器中性点隔直设备的联动保护装置，包括：

接入总线，连接N台隔直设备，所述隔直设备用于在中性点直流电流超过保护限值时控制对应的变压器中性点的接地断开以及定时的将自身的状态信息发送到接入总线，N为大于等于2的正整数；

主控制器，用于监控各个隔直设备的状态信息，在根据各个隔直设备的状态信息判断出隔直设备状态不完全一致时，发送指令触发已经动作的隔直设备控制对应的变压器中性点接地；

数据转接模块，连接所述接入总线和主控制器，用于将接入总线中的数据转换为主控制器可识别数据，以及将主控制器下达的指令转换发送至接入总线。

在本发明所述的用于变压器中性点隔直设备的联动保护装置中，所述状态信息包括中性点直流电流以及隔直设备的接地刀闸状态，接地刀闸状态包括控制变压器中性点接地的闭合状态和控制变压器中性点接地断开的打开状态；

所述的发送指令触发已经动作的隔直设备控制对应的变压器中性点接地包括：主控制器判断出预设延时时间内接收的各个隔直设备的接地刀闸状态不完全一致时，核对隔直设备对应的中性点直流电流：如果主控制器判断出中性点直流电流小于保护限值则主控制器发送指令触发已经动作的隔直设备的接地刀闸进入闭合状态；如果中性点直流电流大于等于保护限值则主控制器发送指令触发未动作的隔直设备的接地刀闸进入打开状态，若在预设延时时间之后各个隔直设备的接地刀闸状态不完全一致，则主控制器发送指令触发已经动作的隔直设备的接地刀闸进入闭合状态。

在本发明所述的用于变压器中性点隔直设备的联动保护装置中，所述联动保护装置还包括与所述主控制器连接的报警模块，所述报警模块用于在隔直设备状态不完全一致时在主控制器的控制下启动报警。

在本发明所述的用于变压器中性点隔直设备的联动保护装置中，所述联动保护装置还包括与所述主控制器连接的人工交互模块，所述人工交互模块用于数据的查询以及对隔直设备的远程控制。

在本发明所述的用于变压器中性点隔直设备的联动保护装置中，所述联动保护装置还包括与所述主控制器连接的液晶显示器，所述液晶显示器用于接收并显示主控制器的数据及人工交互模块输入的信息。

在本发明所述的用于变压器中性点隔直设备的联动保护装置中，所述接入总线为RS485总线。

本发明还公开了一种用于变压器中性点隔直设备的联动保护方法，基于所述的联动保护装置实现，所述方法包括：

S1、隔直设备定时的将自身的状态信息发送到接入总线，主控制器通过数据转接模块实时接收隔直设备发送到接入总线中的状态信息；

S2、主控制器通过所述接入总线监控各个隔直设备的状态信息，根据各个隔直设备的状态信息判断出隔直设备状态不完全一致时，发送指令触发已经动作的隔直设备控制对应的变压器中性点接地。

在本发明所述的用于变压器中性点隔直设备的联动保护方法中，所述状态信息包括中性点直流电流以及隔直设备的接地刀闸状态；接地刀闸状态包括控制变压器中性点接地的闭合状态和控制变压器中性点接地断开的打开状态；

所述步骤S2包括：

S21、主控制器判断出预设延时时间内接收的各个隔直设备的接地刀闸状态不完全一致时进入步骤S22；

S22、主控制器核对隔直设备对应的中性点直流电流，如果中性点直流电流小于保护限值则执行步骤S23并结束，如果中性点直流电流大于等于保护限值则执行步骤S24并结束；

S23、主控制器发送指令触发已经动作的隔直设备的接地刀闸进入闭合状态；

S24、主控制器发送指令触发未动作的隔直设备的接地刀闸进入打开状态，若在预设延时时间之后各个隔直设备的接地刀闸状态不完全一致，则主控制器发送指令触发已经动作的隔直设备的接地刀闸进入闭合状态。

在本发明所述的用于变压器中性点隔直设备的联动保护方法中，所述步骤S2中，在隔直设备状态不完全一致时主控制器还控制报警模块启动报警。

在本发明所述的用于变压器中性点隔直设备的联动保护方法中，所述方法还包括：通过所述人工交互模块进行数据查询以及对隔直设备执行远程控制。

实施本发明的用于变压器中性点隔直设备的联动保护装置以及方法，具有以下有益效果：本发明通过接入总线和主控制器，实现对多台隔直设备的联动和保护，一旦发现隔直设备状态不完全一致时，发送指令触发已经动作的隔直设备控制对应的变压器中性点接地，因此当某个隔直设备出现故障或者失电无法动作时，可以跳开其余正常动作的隔直设备，使所有变压器均直接接地运行，共同分担直流电流，以避免某一台变压器承受过大的中性点直流电流；而且多台机组共用一台联动保护装置，节省设备成本；进一步的，主控制器实时监控各台变压器的的直流电流状态，并结合液晶显示器、人工交互模块可以实现远程控制功能。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的用于变压器中性点隔直设备的联动保护装置的结构示意图；

图2是本发明的用于变压器中性点隔直设备的联动保护装置的流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

参考图1，是本发明的用于变压器中性点隔直设备的联动保护装置的结构示意图；

本发明的联动保护装置，包括：接入总线、数据转接模块、主控制器，优选的，还包括报警模块、人工交互模块、液晶显示器。其中：

接入总线，连接N台隔直设备，所述隔直设备用于在中性点直流电流超过保护限值时控制对应的变压器中性点的接地断开以及定时的将自身的状态信息发送到接入总线，N为大于等于2的正整数；

其中，状态信息包括：中性点直流电流以及隔直设备的接地刀闸状态,接地刀闸状态包括控制变压器中性点接地的闭合状态和控制变压器中性点接地断开的打开状态。

优选的，可以采用RS485总线作为数据传输的总线，实现该联动保护装置接收各个隔直设备上传的状态数据、以及联动保护装置向各个隔直设备下达动作指令。RS485协议可以通过一条总线、地址识别的方式实现多个设备点对点的信息传输，节省了数据线的使用数量和敷设难度。

数据转接模块，连接所述接入总线和主控制器，用于将接入总线中的数据转换为主控制器可识别数据，以及将主控制器下达的指令转换发送至接入总线。若采用RS485总线，则数据转接模块可选用配套的RS485发送/接收模块。

主控制器，用于监控各个隔直设备的状态信息，在根据各个隔直设备的状态信息判断出隔直设备状态不完全一致时，发送指令触发已经动作的隔直设备控制对应的变压器中性点接地。

主控制器为整个装置的控制部件，可以通过普通的工业电脑并配备专门的程序软件实现功能。也可以通过PLC控制器，通过对PLC控制器进行编程来实现功能。

本发明通过接入总线和主控制器，实现对N台隔直设备的联动和保护，一旦发现隔直设备状态不完全一致时，发送指令触发已经动作的隔直设备控制对应的变压器中性点接地，因此当某个隔直设备出现故障或者失电无法动作时，可以跳开其余正常动作的隔直设备，使所有变压器均直接接地运行，共同分担直流电流，以避免某一台变压器承受过大的中性点直流电流；而且多台机组共用一台联动保护装置，节省设备成本。

具体的，主控制器判断出预设延时时间内接收的各个隔直设备的接地刀闸状态不完全一致时，即可判定隔直设备状态不完全一致，于是主控制器核对隔直设备对应的中性点直流电流：如果主控制器判断出中性点直流电流小于保护限值，表示已经动作的隔直设备出现误动作，则主控制器发送指令触发已经动作的隔直设备的接地刀闸进入闭合状态，以使变压器中性点接地；如果中性点直流电流大于等于保护限值，表示未动作的隔直设备出现拒动作，则主控制器发送指令触发未动作的隔直设备的接地刀闸进入打开状态，以使变压器中性点的接地断开，对中性点进行保护，若在预设延时时间之后各个隔直设备的接地刀闸状态不完全一致，则表示仍然有部分隔直设备的接地刀闸状态没有按照主控制器的指令动作，则主控制器发送指令触发已经动作的隔直设备的接地刀闸进入闭合状态，以保证所有的变压器中性点接地，进而共同分担中性点直流电流的影响。

其中，预设延时时间是考虑到数据发送接收会存在一定的延时。例如可以将预设延时时间设为5s，但是并不做限制，可以根据实际情况具体设置。

报警模块，与所述主控制器连接，所述报警模块用于在隔直设备状态不完全一致时在主控制器的控制下启动报警。例如警灯和蜂鸣器报警，当主控制器判断出隔直设备出现故障或者掉电时发出声光报警，提醒运行或巡检人员***中存在故障。

人工交互模块，与所述主控制器连接，例如键盘、鼠标，所述人工交互模块用于数据的查询以及对隔直设备的远程控制。

液晶显示器，与所述主控制器连接，所述液晶显示器用于接收并显示主控制器的数据及人工交互模块输入的信息。

主控制器实时监控各台变压器的直流电流状态，并结合液晶显示器、人工交互模块可以实现远程控制功能，例如：为满足特殊需要如调试、带电检修时，该装置可以将某台隔直设备强制在某一状态，如在变压器送电时，将隔直设备强制在接地刀闸闭合位置，避免送电时电流不平衡造成变压器跳闸，待送电后运行稳定了再取消强制信号。

参考图2，相应的，本发明还公开了一种用于变压器中性点隔直设备的联动保护方法，基于所述的联动保护装置实现，所述方法包括：

S1、隔直设备定时的将自身的状态信息发送到接入总线，主控制器通过数据转接模块实时接收隔直设备发送到接入总线中的状态信息；

S2、主控制器通过所述接入总线监控各个隔直设备的状态信息，根据各个隔直设备的状态信息判断出隔直设备状态不完全一致时，发送指令触发已经动作的隔直设备控制对应的变压器中性点接地。

其中，所述状态信息包括中性点直流电流以及隔直设备的接地刀闸状态；接地刀闸状态包括控制变压器中性点接地的闭合状态和控制变压器中性点接地断开的打开状态；

优选的，所述步骤S2中，在隔直设备状态不完全一致时主控制器还控制报警模块启动报警。

所述步骤S2包括：

S21、主控制器判断出预设延时时间内接收的各个隔直设备的接地刀闸状态不完全一致时进入步骤S22；

S22、主控制器核对隔直设备对应的中性点直流电流，如果中性点直流电流小于保护限值则执行步骤S23并结束，如果中性点直流电流大于等于保护限值则执行步骤S24并结束；

S23、主控制器发送指令触发已经动作的隔直设备的接地刀闸进入闭合状态；

S24、主控制器发送指令触发未动作的隔直设备的接地刀闸进入打开状态，若在预设延时时间之后各个隔直设备的接地刀闸状态不完全一致，则主控制器发送指令触发已经动作的隔直设备的接地刀闸进入闭合状态。

所述方法还包括：通过所述人工交互模块进行数据查询以及对隔直设备执行远程控制。

下面以具体的例子详细介绍本发明的工作原理：

以N等于4为例，每台变压器各自配备了一个隔直设备，每个隔直设备通过RS485总线将状态信息上传至联动保护装置上。若隔直设备动作时，则其对应的接地刀闸状态为打开状态，若隔直设备未动作时，则其对应的接地刀闸状态为闭合状态。

如果主控制器在某个时刻监控到某台隔直设备的接地刀闸状态为打开状态，则延时5s的预设延时时间后，判断是否有隔直设备的接地刀闸状态为闭合状态，如果还剩下2台的接地刀闸状态为闭合状态，则可以判断各个隔直设备状态不完全一致，有2台动作，2台未动作。但是此时并不确定是2台动作的出现误动作，还是2台未动作的出现拒动作。于是接下来主控制器查看中性点直流电流的电流值，根据中性点直流电流进行故障类型的判定。

如果电流值小于隔直设备的保护限值，则判定2台动作的隔直设备实质上属于误动作，主控制器向2台隔直设备发送指令，触发已经动作的隔直设备的接地刀闸进入闭合状态，并通过报警模块报警以及通过液晶显示器显示隔直设备误动作的信息；

如果电流值大于隔直设备的保护限值，则判定未动作的2台隔直设备出现拒动作，联动保护装置向未动作的2台隔直设备发送指令，触发其接地刀闸进入打开状态，并通过报警模块报警以及通过液晶显示器显示隔直设备拒动作的信息；如果5s的预设延时时间后，仍然有1台隔直设备未动作，即仍然有隔直设备上传的接地刀闸状态为闭合状态，则向其他正常动作的3台隔直设备发指令，触发其接地刀闸进入闭合状态，使所有变压器中性点直接接地，共同承担直流电流。

综上所述，实施本发明的用于变压器中性点隔直设备的联动保护装置以及方法，具有以下有益效果：本发明通过接入总线和主控制器，实现对N台隔直设备的联动和保护，一旦发现隔直设备状态不完全一致时，发送指令触发已经动作的隔直设备控制对应的变压器中性点接地，因此当某个隔直设备出现故障或者失电无法动作时，可以跳开其余正常动作的隔直设备，使所有变压器均直接接地运行，共同分担直流电流，以避免某一台变压器承受过大的中性点直流电流；而且多台机组共用一台联动保护装置，节省设备成本；进一步的，主控制器实时监控各台变压器的的直流电流状态，并结合液晶显示器、人工交互模块可以实现远程控制功能。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (11)

1.一种用于变压器中性点隔直设备的联动保护装置，其特征在于，包括：

接入总线，连接N台隔直设备，所述隔直设备用于在中性点直流电流超过保护限值时控制对应的变压器中性点的接地断开以及定时的将自身的状态信息发送到所述接入总线，N为大于等于2的正整数；

主控制器，用于监控各个隔直设备的状态信息，在根据各个隔直设备的状态信息判断出隔直设备状态不完全一致时，发送指令触发已经动作的隔直设备控制对应的变压器中性点接地；

数据转接模块，连接所述接入总线和所述主控制器，用于将所述接入总线中的数据转换为所述主控制器可识别数据，以及将所述主控制器下达的指令转换发送至所述接入总线。

2.根据权利要求1所述的用于变压器中性点隔直设备的联动保护装置，其特征在于，所述状态信息包括中性点直流电流以及隔直设备的接地刀闸状态，所述接地刀闸状态包括控制变压器中性点接地的闭合状态和控制变压器中性点接地断开的打开状态；

所述的发送指令触发已经动作的隔直设备控制对应的变压器中性点接地包括：所述主控制器判断出预设延时时间内接收的各个隔直设备的接地刀闸状态不完全一致时，核对隔直设备对应的中性点直流电流：如果所述主控制器判断出所述中性点直流电流小于保护限值则主控制器发送指令触发已经动作的隔直设备的接地刀闸进入闭合状态；如果所述中性点直流电流大于等于保护限值则主控制器发送指令触发未动作的隔直设备的接地刀闸进入打开状态，若在预设延时时间之后各个隔直设备的接地刀闸状态不完全一致，则所述主控制器发送指令触发已经动作的隔直设备的接地刀闸进入闭合状态。

3.根据权利要求1所述的用于变压器中性点隔直设备的联动保护装置，其特征在于，所述联动保护装置还包括与所述主控制器连接的报警模块，所述报警模块用于在隔直设备状态不完全一致时在所述主控制器的控制下启动报警。

4.根据权利要求1所述的用于变压器中性点隔直设备的联动保护装置，其特征在于，所述联动保护装置还包括与所述主控制器连接的人工交互模块，所述人工交互模块用于数据的查询以及对隔直设备的远程控制。

5.根据权利要求4所述的用于变压器中性点隔直设备的联动保护装置，其特征在于，所述联动保护装置还包括与所述主控制器连接的液晶显示器，所述液晶显示器用于接收并显示所述主控制器的数据及所述人工交互模块输入的信息。

6.根据权利要求1所述的用于变压器中性点隔直设备的联动保护装置，其特征在于，所述接入总线为RS485总线。

7.一种用于变压器中性点隔直设备的联动保护方法，其特征在于，基于权利要求1所述的联动保护装置实现，所述方法包括：

S1、隔直设备定时的将自身的状态信息发送到接入总线，主控制器通过数据转接模块实时接收隔直设备发送到接入总线中的状态信息；

S2、主控制器通过所述接入总线监控各个隔直设备的状态信息，根据各个隔直设备的状态信息判断出隔直设备状态不完全一致时，发送指令触发已经动作的隔直设备控制对应的变压器中性点接地。

8.根据权利要求7所述的用于变压器中性点隔直设备的联动保护方法，其特征在于，所述状态信息包括中性点直流电流以及隔直设备的接地刀闸状态；所述接地刀闸状态包括控制变压器中性点接地的闭合状态和控制变压器中性点接地断开的打开状态；

所述步骤S2包括：

S21、所述主控制器判断出预设延时时间内接收的各个隔直设备的接地刀闸状态不完全一致时进入步骤S22；

S22、所述主控制器核对隔直设备对应的中性点直流电流，如果所述中性点直流电流小于保护限值则执行步骤S23并结束，如果所述中性点直流电流大于等于保护限值则执行步骤S24并结束；

S23、所述主控制器发送指令触发已经动作的隔直设备的接地刀闸进入闭合状态；

S24、所述主控制器发送指令触发未动作的隔直设备的接地刀闸进入打开状态，若在预设延时时间之后各个隔直设备的接地刀闸状态不完全一致，则所述主控制器发送指令触发已经动作的隔直设备的接地刀闸进入闭合状态。

9.根据权利要求7所述的用于变压器中性点隔直设备的联动保护方法，其特征在于，所述步骤S2中，在隔直设备状态不完全一致时所述主控制器还控制报警模块启动报警。

10.根据权利要求7所述的用于变压器中性点隔直设备的联动保护方法，其特征在于，所述方法还包括：通过人工交互模块进行数据查询以及对隔直设备执行远程控制。

11.根据权利要求10所述的用于变压器中性点隔直设备的联动保护方法，其特征在于，所述方法还包括：液晶显示器接收并显示所述主控制器的数据及所述人工交互模块输入的信息。