CN115021244B - 防止用户供电开关在启动时频繁分合的控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种防止用户供电开关在启动时频繁分合的控制装置及方法，通过采集用户侧开关电压和电流自动判断用户侧线路是否存在故障，当有故障时通过断开用户供电开关合闸回路防止用户侧开关频繁分合。包括用于提供直流电源的逆变器，数据采集及控制装置；由直流220伏电源、合闸控制按钮、线路异常输出节点、防抖继电器和防抖继电器常开触组成的防抖动操作回路；由分闸控制按钮、分闸控制输出节点、直流220伏电源、合闸监测常开行程开关、分闸监测常闭行程开关和分闸继电器组成的分闸控制回路；由合闸控制按钮、合闸控制输出节点、直流220伏电源、分闸监测常开行程开关、合闸监测常闭行程开关、合闸继电器和防抖继电器常闭节点组成的合闸控制回路。

Description

防止用户供电开关在启动时频繁分合的控制装置及方法

技术领域

本发明涉及一种防止用户供电开关在启动时频繁分合的控制装置及方法，属于配电领域。

背景技术

目前配电领域涉及的大部分用户供电开关需手动进行分合闸操作，分合闸操作时间受操作人员及操作习惯影响，操作时间长短无法控制。同时，与配电专业对接的用户侧设备和线路情况复杂多样，因用户侧问题造成供电企业侧设备跳闸情况时有发生，许多综合性异常现象无法找到原因且彻底解决，这些都给为用户持续供电造成了难度。

用户供电线路分为二部分，一部分为归供电企业维护的供电侧线路，另一部分为归用户维护的用户侧线路，二部分线路使用用户供电开关分隔。一般情况下，用户会将多个用电设备或多个分歧用电支路接入用户侧线路，分歧用电支路上也会接入多个用电设备。当多个用电设备不使用独立开关，或多个用电设备的独立开关选型不正确时，用电设备故障会直接导致用户侧开关分闸。当用户侧开关合闸瞬间遇用电设备故障时，会导致用户侧开关频繁分合，造成用户侧线路上所有用电设备频繁启停，严重时会造成电力设备损坏，给供电企业和用户造成经济损失。

发明内容

本发明是要提出一种防止用户供电开关在启动时频繁分合的控制装置及方法。通过采集到的用户侧开关电压和电流自动判断用户侧线路是否存在故障，当用户侧线路出线故障时，通过断开用户供电开关合闸回路实现防止用户侧开关频繁分合的效果。在此基础上，增加延时合闸功能，当用户供电开关在遇短时故障跳闸后，自动重新合闸恢复供电，避免用户供电线路上的电力设备损坏。

本发明的技术解决方案是：一种防止用户供电开关在启动时频繁分合的控制装置，其特殊之处是：

使用逆变器提供四路220伏直流电源，分别为直流220伏电源输出一、直流220伏电源输出二、直流220伏电源输出三、直流220伏电源输出四；

每个用户供电开关配置一个数据采集及控制装置，数据采集及控制装置通过直流220千伏电源输出四供电，用户供电开关使用数据采集及控制装置监测流入用户供电开关的A相电流输入、B相电流输入、C相电流输入和流出用户供电开关的A相电流输出、B相电流输出、C相电流输出；将数据采集及控制装置中的任意三个开关分别定义为节点开关一、节点开关二和节点开关三；

使用防抖动操作回路控制防抖继电器励磁，所述防抖动操作回路包括直流220伏电源输出三、合闸控制按钮、线路异常输出节点、防抖继电器和防抖继电器常开触点，所述节点开关三两端即为所述线路异常输出节点，数据采集及控制装置通过闭合节点开关三使分闸控制输出节点导通；防抖继电器常开触点与防抖继电器并联后与直流220伏电源输出三、合闸控制按钮和线路异常输出节点串联；

用户供电开关通过分闸控制回路进行分闸操作，所述分闸控制回路包括分闸控制按钮、分闸控制输出节点、直流220伏电源输出二、合闸监测常开行程开关、分闸监测常闭行程开关和分闸继电器，所述分闸控制按钮与分闸控制输出节点并联后与直流220伏电源输出二、合闸监测常开行程开关、分闸监测常闭行程开关和分闸继电器和分闸继电器串联，所述节点开关二两端即为分闸控制输出节点，所述数据采集及控制装置通过闭合节点开关二使线路异常输出节点导通；当用户供电开关处于合闸状态时所述合闸监测常开行程开关闭合，当用户供电开关处于分闸时所述分闸监测常闭行程开关打开；

用户供电开关通过合闸控制回路进行合闸操作，所述合闸控制回路包括合闸控制按钮、合闸控制输出节点、直流220伏电源输出一、分闸监测常开行程开关、合闸监测常闭行程开关、合闸继电器和防抖继电器常闭节点，所述合闸控制按钮与合闸控制输出节点并联后与直流220伏电源输出一、分闸监测常开行程开关、合闸监测常闭行程开关、合闸继电器和防抖继电器常闭节点串联，所述节点开关一即为合闸控制输出节点，所述数据采集及控制装置通过闭合节点开关一使合闸控制输出节点导通；当用户供电开关处于分闸状态时所述分闸监测常开行程开关闭合，当用户供电开关处于合闸时所述合闸监测常闭行程开关打开。

采用上述控制装置防止用户供电开关在启动时频繁分合的控制方法，其特殊之处是：

步骤一

用户供电开关在分闸位置时，分闸监测常开行程开关闭合且合闸监测常闭行程开关闭合，如果此时防抖继电器常闭触点闭合、则按下合闸控制按钮或使合闸控制输出节点导通后，将使合闸继电器励磁，驱动用户供电开关合闸；

当用户供电开关在合闸位置时，合闸监测常开行程开关闭合且分闸监测常闭行程开关闭合，此时按下分闸控制按钮或使分闸控制输出节点导通，将使分闸继电器励磁，驱动用户供电开关分闸；

步骤二

用户供电开关合闸后，数据采集及控制装置实时采集A相电流输入、B相电流输入、C相电流输入的矢量合并与A相电流输出、B相电流输出、C相电流输出的矢量和进行比较，当两者差值≥1安培时，说明用户侧线路存在永久性故障，数据采集及控制装置闭合节点开关三使分闸控制回路节点导通、闭合节点开关二使线路异常输出节点导通，此时用户供电开关由合闸状态变为分闸状态；

步骤三

如果此时合闸控制按钮仍处于按下状态，由于线路异常输出节点导通，使防抖继电器励磁，驱动防抖继电器常开触点闭合，防抖继电器常闭触点打开，此时合闸控制回路处于断开状态，合闸继电器不能励磁，无法实现再次合闸；

步骤四

当分闸控制输出节点导通2秒后，数据采集及控制装置闭合节点开关一使合闸控制输出节点导通，驱动用户供电开关再次合闸，重复步骤三后结束操作。

进一步，步骤一所述的按下合闸控制按钮或使合闸控制输出节点导通时，检查分闸监测常开行程开关和合闸监测常闭行程开关以串联方式连接后的状态；按下分闸控制按钮或使分闸控制输出节点导通时，检查合闸监测常开行程开关和分闸监测常闭行程开关以串联方式连接后的状态；当用户供电开关出现合闸不到位、分闸不到位、合闸位置故障、分闸位置故障状态时，合闸控制回路及分闸控制回路形成开路状态，无法实现正常合闸或分闸操作。

进一步，步骤二所述，数据采集及控制装置实时采集A相电流输入、B相电流输入、C相电流输入的矢量合并与A相电流输出、B相电流输出、C相电流输出，所述A相电流输出、B相电流输出、C相电流输为供电线路电流流经用户所有负载后返回的电流，且与A相电流输入、B相电流输入、C相电流输入一一对应。根据串联回路电流相等的属性，正常情况下，A相电流输入＝A相电流输出，B相电流输入＝B相电流输出，C相电流输入＝C相电流输出；异常情况下上述三者不相等。

进一步，步骤四所示的当分闸控制输出节点导通2秒后，数据采集及控制装置闭合节点开关一使合闸控制输出节点导通，驱动用户供电开关再次合闸。如果操作人员按下分闸控制按钮则用户供电开关分闸，此时数据采集及控制装置不动作。

本发明的有益效果是：

1、使用户供电开关在永久性故障时只动作一次，防止供电侧线路重复向故障状态下的用户侧线路供电，避免造成事故进一步扩大。

2、防止用户侧线路上的用电设备频繁启停，防止用户供电开关频繁分合，避免用电设备用户供电开关损坏，增加使用寿命。

3、本发明所述方法是在分闸控制输出节点动作2秒后才会驱动用户供电开关再次合闸，即在用户供电开关在成功启动后再启动重合闸功能，这样可以防止供电线路重复向故障状态下的用电设备供电，增加重合闸启动成功率。

4、减少误操作和节点粘连异常对电器设备的损害。在合闸控制回路中串联接入分闸监测常开行程开关和合闸监测常闭行程开关，当用户开关处于合闸状态、非合闸且非分闸的中间状态时，通过断开合闸回路的方式使用户供电开关无法再重复执行合闸操作；在分闸控制回路中串联接入合闸监测常开行程开关和分闸监测常闭行程开关，当用户开关处于分闸状态、非合闸且非分闸的中间状态时，通过断开分闸回路的方式使用户供电开关无法再重复执行分闸操作。

5、使用线路异常输出节点控制合闸回路断开，当用户侧线路无故障时，不影响正常合闸操作。

6、本发明所述方法既能使用户供电开关够躲避短时故障造成的影响，又能最大限度保证用户侧连续供电。当分闸控制输出节点动作2秒后，数据采集及控制装置闭合节点开关一使合闸控制输出节点导通，使用户供电开关重新合闸。

附图说明

图1是本发明的电源回路电气原理图；

图2是本发明的数据采集及控制回路电气原理图；

图3防抖动回路电气原理图；

图4是本发明的分闸控制回路电气原理图；

图5是本发明的合闸控制回路电气原理图.

具体实施方式

为了便于理解本发明，以下结合具体实施例对本发明进行详细说明：

数据采集和控制装置使用长园深瑞PRS_3000设备，本发明所述控制回路可利用现有常规设备组合搭建或使用数据采集和控制装置软件实现。

10千伏新六线为用户直接供电，当用户侧线路有永久性故障时，按下合闸控制按钮使用户供电开关合闸期间。

假设供电线路存在永久性故障后按下合闸按钮驱动用户供电开关合闸：

未应用本发明之前

常规的用户供电开关保护装置会因监测到永久性故障，使用户供电开关立即分闸，如果此时合闸按钮仍未松开，则合闸控制回路会再次驱动用户供电开关合闸，之后常规的用户供电开关保护装置会因监测到永久性故障使用户供电开关第二次分闸，此种情况持续往复，会造成用户供电开关多次分合，此种情况会持续到合闸控制按钮松开后为止。

应用本发明之后

一种防止用户供电开关在启动时频繁分合的控制装置，包括使用逆变器提供四路220伏直流电源，分别为直流220伏电源输出一、直流220伏电源输出二、直流220伏电源输出三、直流220伏电源输出四(如图1所示)；

每个用户供电开关配置一个数据采集及控制装置，数据采集及控制装置通过直流220千伏电源输出四供电，用户供电开关使用数据采集及控制装置监测流入用户供电开关的A相电流输入、B相电流输入、C相电流输入和流出用户供电开关的A相电流输出、B相电流输出、C相电流输出；将数据采集及控制装置中的任意三个开关分别定义为节点开关一、节点开关二和节点开关三(如图2所示)；

使用防抖动操作回路控制防抖继电器励磁，所述防抖动操作回路包括直流220伏电源输出三、合闸控制按钮、线路异常输出节点、防抖继电器和防抖继电器常开触点，所述节点开关三两端即为所述线路异常输出节点，数据采集及控制装置通过闭合节点开关三使分闸控制输出节点导通；防抖继电器常开触点与防抖继电器并联后与直流220伏电源输出三、合闸控制按钮和线路异常输出节点串联(如图3所示)；

用户供电开关通过分闸控制回路进行分闸操作，所述分闸控制回路包括分闸控制按钮、分闸控制输出节点、直流220伏电源输出二、合闸监测常开行程开关、分闸监测常闭行程开关和分闸继电器，所述分闸控制按钮与分闸控制输出节点并联后与直流220伏电源输出二、合闸监测常开行程开关、分闸监测常闭行程开关和分闸继电器和分闸继电器串联，所述节点开关二两端即为分闸控制输出节点，所述数据采集及控制装置通过闭合节点开关二使线路异常输出节点导通；当用户供电开关处于合闸状态时所述合闸监测常开行程开关闭合，当用户供电开关处于分闸时所述分闸监测常闭行程开关打开(如图4所示)。

用户供电开关通过合闸控制回路进行合闸操作，所述合闸控制回路包括合闸控制按钮、合闸控制输出节点、直流220伏电源输出一、分闸监测常开行程开关、合闸监测常闭行程开关、合闸继电器和防抖继电器常闭节点，所述合闸控制按钮与合闸控制输出节点并联后与直流220伏电源输出一、分闸监测常开行程开关、合闸监测常闭行程开关、合闸继电器和防抖继电器常闭节点串联，所述节点开关一即为合闸控制输出节点，所述数据采集及控制装置通过闭合节点开关一使合闸控制输出节点导通；当用户供电开关处于分闸状态时所述分闸监测常开行程开关闭合，当用户供电开关处于合闸时所述合闸监测常闭行程开关打开(如图5所示)。

采用上述防止用户供电开关在启动时频繁分合的控制装置的控制方法，其具体步骤是：

步骤一

用户供电开关在分闸位置时，分闸监测常开行程开关闭合且合闸监测常闭行程开关闭合，如果此时防抖继电器常闭触点闭合、则按下合闸控制按钮或使合闸控制输出节点导通后，将使合闸继电器励磁，驱动用户供电开关合闸。

步骤二

数据采集及控制装置实时采集A相电流输入、B相电流输入、C相电流输入的矢量合并与A相电流输出、B相电流输出、C相电流输出的矢量和进行比较，当两者相差2安培时，说明用户侧线路存在接地点，有电流流出，存在永久性故障。数据采集及控制装置闭合节点开关三使分闸控制回路节点导通、闭合节点开关二使线路异常输出节点导通。此时用户供电开关由合闸状态变为分闸状态。

步骤三

此时线路异常输出节点导通且合闸控制按钮仍处于按下状态，则防抖继电器励磁，驱动防抖继电器常开触点闭合，防抖继电器常闭触点打开，此时合闸控制回路处于断开状态，合闸继电器不能励磁，无法实现再次合闸。

步骤四

当分闸控制输出节点动作2秒后，数据采集及控制装置闭合节点开关一使合闸控制输出节点导通，驱动用户供电开关再次合闸，重复步骤三。

用户供电开关合闸后，数据采集及控制装置实时采集A相电流输入、B相电流输入、C相电流输入的矢量合并与A相电流输出、B相电流输出、C相电流输出的矢量和进行比较，当两者差值≥1安培时，说明用户侧线路存在永久性故障，数据采集及控制装置闭合节点开关三使分闸控制回路节点导通、闭合节点开关二使线路异常输出节点导通，此时用户供电开关由合闸状态变为分闸状态；由于期间未按下用户供电开关合闸按钮，因此用户供电开关此次分闸后不会再次合闸；如果再次合闸时供电线路永久性故障消失，则数据采集及控制装置实时采集A相电流输入、B相电流输入、C相电流输入的矢量合并与A相电流输出、B相电流输出、C相电流输出的矢量和＜1安培时，数据采集及控制装置节点开关三不会闭合，用户供电开关不会再次分闸，将继续为用户供电。

Claims (5)

1.一种防止用户供电开关在启动时频繁分合的控制装置，其特征是：包括：

逆变器，通过逆变器提供四路220伏直流电源，分别为直流220伏电源输出一、直流220伏电源输出二、直流220伏电源输出三、直流220伏电源输出四；

数据采集及控制装置，配置给每个用户供电开关，所述数据采集及控制装置通过直流220千伏电源输出四供电，用户供电开关使用数据采集及控制装置监测流入用户供电开关的A相电流输入、B相电流输入、C相电流输入和流出用户供电开关的A相电流输出、B相电流输出、C相电流输出；将数据采集及控制装置中的任意三个开关分别定义为节点开关一、节点开关二和节点开关三；

防抖动操作回路，使用防抖动操作回路控制防抖继电器励磁，所述防抖动操作回路包括直流220伏电源输出三、合闸控制按钮、线路异常输出节点、防抖继电器和防抖继电器常开触点，所述节点开关三两端即为所述线路异常输出节点，数据采集及控制装置通过闭合节点开关三使分闸控制输出节点导通；防抖继电器常开触点与防抖继电器并联后与直流220伏电源输出三、合闸控制按钮和线路异常输出节点串联；

分闸控制回路，用户供电开关通过分闸控制回路进行分闸操作，所述分闸控制回路包括分闸控制按钮、分闸控制输出节点、直流220伏电源输出二、合闸监测常开行程开关、分闸监测常闭行程开关和分闸继电器，所述分闸控制按钮与分闸控制输出节点并联后与直流220伏电源输出二、合闸监测常开行程开关、分闸监测常闭行程开关和分闸继电器和分闸继电器串联，所述节点开关二两端即为分闸控制输出节点，所述数据采集及控制装置通过闭合节点开关二使线路异常输出节点导通；当用户供电开关处于合闸状态时所述合闸监测常开行程开关闭合，当用户供电开关处于分闸时所述分闸监测常闭行程开关打开；

合闸控制回路，用户供电开关通过合闸控制回路进行合闸操作，所述合闸控制回路包括合闸控制按钮、合闸控制输出节点、直流220伏电源输出一、分闸监测常开行程开关、合闸监测常闭行程开关、合闸继电器和防抖继电器常闭节点，所述合闸控制按钮与合闸控制输出节点并联后与直流220伏电源输出一、分闸监测常开行程开关、合闸监测常闭行程开关、合闸继电器和防抖继电器常闭节点串联，所述节点开关一即为合闸控制输出节点，所述数据采集及控制装置通过闭合节点开关一使合闸控制输出节点导通；当用户供电开关处于分闸状态时所述分闸监测常开行程开关闭合，当用户供电开关处于合闸时所述合闸监测常闭行程开关打开。

2.采用如权利要求1所述防止用户供电开关在启动时频繁分合的控制装置的控制方法，其特征是：

步骤一

用户供电开关在分闸位置时，分闸监测常开行程开关闭合且合闸监测常闭行程开关闭合，如果此时防抖继电器常闭触点闭合、则按下合闸控制按钮或使合闸控制输出节点导通后，将使合闸继电器励磁，驱动用户供电开关合闸；

当用户供电开关在合闸位置时，合闸监测常开行程开关闭合且分闸监测常闭行程开关闭合，此时按下分闸控制按钮或使分闸控制输出节点导通，将使分闸继电器励磁，驱动用户供电开关分闸；

步骤二

用户供电开关合闸后，数据采集及控制装置实时采集A相电流输入、B相电流输入、C相电流输入的矢量合并与A相电流输出、B相电流输出、C相电流输出的矢量和进行比较，当两者差值≥1安培时，说明用户侧线路存在永久性故障，数据采集及控制装置闭合节点开关三使分闸控制回路节点导通、闭合节点开关二使线路异常输出节点导通，此时用户供电开关由合闸状态变为分闸状态；

步骤三

如果此时合闸控制按钮仍处于按下状态，由于线路异常输出节点导通，使防抖继电器励磁，驱动防抖继电器常开触点闭合，防抖继电器常闭触点打开，此时合闸控制回路处于断开状态，合闸继电器不能励磁，无法实现再次合闸；

步骤四

当分闸控制输出节点导通2秒后，数据采集及控制装置闭合节点开关一使合闸控制输出节点导通，驱动用户供电开关再次合闸，重复步骤三后结束操作。

3.根据权利要求2所述防止用户供电开关在启动时频繁分合的控制方法，其特征是：步骤一中所述的按下合闸控制按钮或使合闸控制输出节点导通时，检查分闸监测常开行程开关和合闸监测常闭行程开关以串联方式连接后的状态；按下分闸控制按钮或使分闸控制输出节点导通时，检查合闸监测常开行程开关和分闸监测常闭行程开关以串联方式连接后的状态；当用户供电开关出现合闸不到位、分闸不到位、合闸位置故障、分闸位置故障状态时，合闸控制回路及分闸控制回路形成开路状态，无法实现正常合闸或分闸操作。

4.根据权利要求2所述防止用户供电开关在启动时频繁分合的控制方法，其特征是：其特征是：步骤二中所述数据采集及控制装置实时采集A相电流输入、B相电流输入、C相电流输入的矢量合并与A相电流输出、B相电流输出、C相电流输出，所述A相电流输出、B相电流输出、C相电流输为供电线路电流流经用户所有负载后返回的电流，且与A相电流输入、B相电流输入、C相电流输入一一对应；根据串联回路电流相等的属性，正常情况下，A相电流输入＝A相电流输出，B相电流输入＝B相电流输出，C相电流输入＝C相电流输出；异常情况下上述三者不相等。

5.根据权利要求2所述防止用户供电开关在启动时频繁分合的控制方法，其特征是：步骤四中当分闸控制输出节点导通2秒后，数据采集及控制装置闭合节点开关一使合闸控制输出节点导通，驱动用户供电开关再次合闸；如果操作人员按下分闸控制按钮则用户供电开关分闸，此时数据采集及控制装置不动作。