CN206865228U - 集成电压型和电流型的户外柱上分段开关保护控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种集成电压型和电流型的户外柱上分段开关保护控制装置，包括：外接模块，其连接至高压PT/CT的二次回路以及配电开关且包括数据采集电路以及继电器控制输出电路；中央处理模块，其连接至外接模块，用于数字化采集来自外接模块的电流及电压模拟量、捕捉来自外接模块的遥信开关量、进行逻辑判断以及IO控制输出；输入模块，用于将定值参数输入至中央处理模块；电源模块，用于为外接模块、中央处理模块以及输入模块提供电源。本实用新型保留了原有电压型稳定可靠的优点，在此基础上同时集合了电流型带来的故障恢复快速性和延长设备使用寿命的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及配网终端自动化控制技术，属于电力***配网自动化的馈线自动化(DA)技术领域。
背景技术
电力***配电自动化的意义，提高供电可靠性。及时了解配电网的运行状况，在发生故障时迅速进行故障定位，采取有效手段隔离故障以及对非故障区域恢复供电，从而尽可能地缩短停电时间，减少停电面积和停电用户数。目前实现配电线路快速故障定位、隔离故障区段的配电自动化装置使用最为广泛的有两种控制方式，主要包括以下两种：
电流型配网自动化由于引入了配电自动化主站***，由计算机***完成故障定位，因此故障定位迅速，可快速实现非故障区段的自动恢复供电，而且开关动作次数少，对配电***的冲击也小。缺点在于，需要高质量的通信通道及计算机主站，投资较大，工程涉及面广、复杂；尤其是对通信***要求较高，在线路故障时，要求相应的信息能够及时传送到上级主站，上级主站发送的控制信息也能迅速传送到馈线终端装置。
电压型控制方式由于不需要主站控制、对通信***没有要求而有一定的优势，但是就配电网络本身的改造来看，当地控制所依赖的重合器的价位要数倍于负荷开关，这在一定程度上妨碍了该方案的大范围使用。
目前两种技术都有各自的优点，也各自存在一定缺点，在这个技术背景下我们需要能有一种新技术能融合这两种技术的优点对各自的缺点进行互补。
电压-时间型馈线自动化方案是目前使用较多的基于日本东芝VSP5型负荷开关的电压-时间型馈线自动化方案。但该方案在馈线上发生的是瞬时性故障时也要按照永久性故障的时间顺序来处理，无法在短时间内恢复供电；另外该方案需要利用联络开关的开断功能重新进行二次故障定位，即使是瞬时性的馈线故障，故障恢复时间也较长；且原方案对于分支线一律采用断路器或重合器作分叉处的分支开关，从开关动作的分散性来看前各级断路器或重合器装置的保护定值设定较难把握；另外原方案也未充分考虑主干线及分支线发生单相接地故障时的处理。根据资料统计，架空线路的瞬时性故障占总线路故障比例的70％左右，因此，常用的电压-时间型馈线自动化方案在供电的可靠性、故障处理的及时性上有所欠缺。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种集成电压型和电流型的户外柱上分段开关保护控制装置，包括：
外接模块，所述外接模块连接至高压PT/CT的二次回路以及配电开关，并且包括数据采集电路以及继电器控制输出电路，其中所述数据采集电路用于采集电流输入、电压输入以及遥信开关量，以及其中所述继电器控制输出电路控制配电开关的分闸和合闸；
中央处理模块，所述中央处理模块连接至外接模块，用于数字化采集来自外接模块的电流及电压模拟量、捕捉来自外接模块的遥信开关量、进行逻辑判断以及IO控制输出；
输入模块，用于将定值参数输入至中央处理模块；
电源模块，用于为外接模块、中央处理模块以及输入模块提供电源。
优选地，所述输入模块包括一按键输入电路。
优选地，还包括一显示模块，所述显示模块包括一人机界面，用户能够通过该人机界面输入定值参数以供中央处理模块使用。
优选地，所述中央处理模块还包括一程序升级单元，用于引导升级程序。
优选地，所述外接模块还包括：电流、电压模拟量的转换电路；模拟量滤波电路；模拟量调理电路以及光电隔离开关量输入电路。
优选地，所述数据采集电路配置为采集4路遥信开关量、4路电流输入以及5路电压输入。
优选地，还包括用于存储集成电压型和电流型混合控制算法的存储模块。
优选地，所述中央处理模块配置为，当从所述数据采集电路接收数据后，结合集成电压型和电流型混合控制算法以及所输入的定值参数进行逻辑判断，并且根据逻辑判断结果通过继电器控制输出电路控制配电开关的分闸和合闸。
本实用新型的有益效果：
本实用新型通过提供一种集成电压型和电流型的户外柱上分段开关保护控制装置，保留了原有电压型稳定可靠的优点，在此基础上同时集合了电流型带来的故障恢复快速性和延长设备使用寿命的优点。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进行以下描述，本实用新型的特征及优点将变得显而易见，这些附图并不旨在限制本实用新型的范围，而是为了展示其某些属性，其中：
图1为根据本实用新型优选实施例的集成电压型和电流型的户外柱上分段开关保护控制装置的模块示意图；
图2A-2D为根据本实用新型优选实施例的中央处理模块中的各个电路示意图；
图3为根据本实用新型优选实施例的外接模块中的电压及电流采集电路示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本实用新型的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本实用新型中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本实用新型各组成部分的相互位置关系来说的。
本实用新型提供一种集成电压-时间型(以下简称电压型)和电流-时间型(以下简称电流型)的户外柱上分段开关控制装置，充分考虑了瞬时性故障处理的迅速性要求，同时也充分利用开关控制装置中的FTU捕捉主网上分段开关两侧的电压变化情况，使故障处理简便可靠，可最大限度地在短时间内恢复瞬时性故障全部线路或永久性故障时非故障线路的正常供电，并减少开关动作次数；对于分支线路不长、结构较为健康的分支线，分叉处开关可以选用具有分段功能且带看门狗功能的分界开关，当支线发生故障(含单相接地故障)时进行有效隔离；本方案同时充分考虑了单相接地故障时的处理。使用本实用新型的集成电压型和电流型的柱上分段开关控制装置合理选择、使用智能开关，不依赖主站、子站，实现配电网***馈线故障点的确定、隔离故障区段、恢复非故障区段的供电，提高10kV馈线的供电可靠性和运行的经济性。
本实用新型提供的集成电压型和电流型的户外柱上分段开关保护控制装置，既能检测开关两侧的电压及其变化情况，也要能检测流经开关的电流及其变化情况。具体如下:对于分支线路不长、结构较为健康的分支线，分叉处开关可以选用具有分段功能且带看门狗功能的开关，分叉处分段开关过流脉冲次数设置为2次，主网上的分段开关失电后的分闸设定为延时T时间执行(T时间用于躲过重合器第一次重合延时如0.3秒)。以上两方面可以保证不论是分支线上还是主网上出现故障，变电站出口重合器的第一次重合闸均用于排除瞬时性的线路故障，如果第一次重合闸成功，说明故障即为瞬时性故障，仅需零点几秒故障就可排除完毕；若第一次重合闸失败(一次重合不成功分闸)，即确认该次线路故障为非瞬时性故障而是永久性故障，该线路上的所有主网上的分段开关分闸，然后按照电压及其变化情况与时间配合隔离故障区段，恢复非故障区段的正常供电。若是短分支线上的永久性故障，该分支线分叉处分段开关在两次过流脉冲计数到且开关两侧失电后分闸并闭锁，实现故障区段的自动隔离。再次，本方案也充分考虑了单相接地故障时的处理，当分支线出现接地故障时，仅分支线分叉处开关按设定的允许单相接地后运行的时间分闸动作，既不影响主干线，又可以使故障线路得以有效隔离；当主干线上发生单相接地故障时，接地故障点两侧的开关也按按设定的允许单相接地后运行的时间分闸动作，将故障线路段有效隔离开来。
根据本实用新型的一实施例，参照图1，提供一种集成电压型和电流型的户外柱上分段开关保护控制装置，包括：外接模块，所述外接模块连接至高压PT/CT的二次回路以及配电开关，并且包括数据采集电路以及继电器控制输出电路，其中所述数据采集电路用于采集电流输入、电压输入以及遥信开关量，以及其中所述继电器控制输出电路控制配电开关的分闸和合闸；中央处理模块，所述中央处理模块连接至外接模块，用于数字化采集来自外接模块的电流及电压模拟量、捕捉来自外接模块的遥信开关量、进行逻辑判断以及IO控制输出；输入模块，用于将定值参数输入至中央处理模块；电源模块，用于为外接模块、中央处理模块以及输入模块提供电源。
根据本实用新型的优选实施例，所述输入模块包括一按键输入电路。
根据本实用新型的优选实施例，所述装置还包括一显示模块，所述显示模块包括一人机界面，用户能够通过该人机界面输入定值参数以供中央处理模块使用。
根据本实用新型的优选实施例，所述中央处理模块还包括一程序升级单元，用于引导升级程序。
根据本实用新型的优选实施例，所述外接模块还包括：电流、电压模拟量的转换电路；模拟量滤波电路；模拟量调理电路以及光电隔离开关量输入电路。
根据本实用新型的优选实施例，所述数据采集电路配置为采集4路遥信开关量、4路电流输入以及5路电压输入。
根据本实用新型的优选实施例，所述装置还包括用于存储集成电压型和电流型混合控制算法的存储模块。
根据本实用新型的优选实施例，所述中央处理模块配置为，当从所述数据采集电路接收数据后，结合集成电压型和电流型混合控制算法以及所输入的定值参数进行逻辑判断，并且根据逻辑判断结果通过继电器控制输出电路控制配电开关的分闸和合闸。
根据本实用新型的优选实施例，参照图2A-2D，其分别示出了外接模块中的CPU(图2A)及其***扩展电路，包括：图2B中示出的动作信号指示电路、按键采集电路、摇信采集电路；图2C中示出的电流和电压采集电路以及低通滤波电路；图2D中示出的程序升级和维护串口电路。
根据本实用新型的优选实施例，参照图3，其示出了外接模块中的电压以及电流采集电路。
根据本实用新型的优选实施例，电源模块将外部24V-48V直流电转换成直流5V电源供给其他模块。装置正常工作中通过外接模块连接配电开关和高压PT/CT的二次回路，具体的采集量包括4路遥信开关量、4路电流输入量、5路电压输入量。同时通过外接模块上两路的继电器输出控制配电开关的分闸、合闸。装置在运行前通过显示模块上的人机界面输入定值参数，中央处理模块计算从外接模块传输过来的电压、电流量、开关位置、储能机构位置，这些采集到的信息结合本装置的新型电压型和电流型混合算法与输入的定值进行逻辑判断，当判断的故障后，发出命令控制外接模块上的跳闸继电器把高压配电开关跳开切除高压线路上的故障电流，保证供电安全也保护高压设备免受损坏。
本实用新型提供的集成电压型和电流型的户外柱上分段开关保护控制装置在实际应用中的工作方式和动作流程大概分为以下的方式：
一、支线分界开关
1.智能终端通过CT监测流过开关的电流，若任一相电流Ix超过过流门槛的整定值Is(Is由用户整定)，随后电流又下降为零，且电压也降为零，则过流脉冲计数器OC计数一次；
2.此后，若开关得电后短时内又检测到过流脉冲(且过流后，电压和电流都降为0)，则计数器OC又累加一次；
3.若得电后2秒内双侧电压均保持正常，则计数器OC清零；
4.当计数器连续计数到设定的M次且开关两侧无压时，智能终端发出分闸、闭锁命令，M可以由用户整定，通常与前级开关的重合次数相同(M＝0～3)；
5.进入闭锁状态后，只有手动或遥控发出合闸命令，才能解除闭锁，将开关合闸。
二、主线分段开关
1.失电延时T秒后分闸(分段开关)。智能终端通过RCVT、CT检测开关双侧(六相)电压和三相电流，当电压UX下降至失压阈值US以下时(US一般是1/3的额定电压，可由用户设定)，且当线路的三相电流值为零、而且“短时失压分闸闭锁功能”功能未启动时，则自动触发失电延时定时器T启动计时，当延时T期满后、开关两侧的电压仍未恢复正常，智能终端发出命令控制开关执行分闸操作；设定值T可以由用户整定(0秒～7秒，要与后备保护设定参数相配合)。
2.一侧有电延时X秒后合(分段开关)。当前级开关(后备保护开关或上一级智能分段开关)合闸送电，则本级开关的智能终端检测到本分段开关单侧电压恢复(UX>US)，此时启动X延时定时器，当计时大于整定值X秒后，智能终端发出合闸命令，开关合闸(X时间可由用户设定，一般为2～30秒)
3.合闸Y时间内若检测到故障则分闸闭锁(分段开关)。分段开关在执行了一个合闸操作且开关双侧电压正常后，若智能终端在Y时间(可由用户设定，一般在2～10秒)内又检测到一个失压脉冲(或过流脉冲)，则智能终端发出分闸、闭锁命令，分段开关分闸并进入闭锁状态，仅当手动或遥控发合闸命令才能解除闭锁。
4.残压脉冲分闸、闭锁功能(分段开关、联络开关)。当分段开关处于分闸位置，且在X或XL时间内(指X或XL时间已经开始计时但计时未到)，智能终端检测到残压脉冲(一般在500～2000V，可由用户设定)后，发出闭锁命令，使开关在分闸位置闭锁，仅当手动或遥控发合闸命令才能解除闭锁。
5.短时闭锁失压分闸功能(分段开关)。当开关执行了一个合闸操作且在Y时间内开关双侧电压均正常，则自动启动短时闭锁失压分闸功能，闭锁时间Z可由用户设定，一般在2～650秒之间。
6.双侧均有正常电源电压时，禁止联络开关合闸(联络开关)。这项功能主要用在环网线路的联络开关上，防止联络开关误合，导致环网线路未检同期时合环运行。启动这项功能后，如果开关两侧都有电压，无论遥控或从控制器前面板的手动按扭操作均不能合闸。
7.一侧失压延时S时间启动XL延时(联络开关)。联络开关在一侧无压后延时S时间启动XL延时，在XL延时已经启动但延时未到的时间内，若开关失压的一侧有残压脉冲出现(一般在500～2000V)，则智能终端发出命令使开关在分闸状态下闭锁。S范围是0～10s，可设定(与环网馈线的变电站出口保护装置及重合器设置参数有关)，XL时间范围2～300s可设定。
以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (8)
1.集成电压型和电流型的户外柱上分段开关保护控制装置，其特征在于，包括：
外接模块，所述外接模块连接至高压PT/CT的二次回路以及配电开关，并且包括数据采集电路以及继电器控制输出电路，其中所述数据采集电路用于采集电流输入、电压输入以及遥信开关量，以及其中所述继电器控制输出电路控制配电开关的分闸和合闸；
中央处理模块，所述中央处理模块连接至外接模块，用于数字化采集来自外接模块的电流及电压模拟量、捕捉来自外接模块的遥信开关量、进行逻辑判断以及IO控制输出；
输入模块，用于将定值参数输入至中央处理模块；
电源模块，用于为外接模块、中央处理模块以及输入模块提供电源。
2.根据权利要求1所述的集成电压型和电流型的户外柱上分段开关保护控制装置，其特征在于，所述输入模块包括一按键输入电路。
3.根据权利要求1所述的集成电压型和电流型的户外柱上分段开关保护控制装置，其特征在于，还包括一显示模块，所述显示模块包括一人机界面，用户能够通过该人机界面输入定值参数以供中央处理模块使用。
4.根据权利要求1所述的集成电压型和电流型的户外柱上分段开关保护控制装置，其特征在于，所述中央处理模块还包括一程序升级单元，用于引导升级程序。
5.根据权利要求1所述的集成电压型和电流型的户外柱上分段开关保护控制装置，其特征在于，所述外接模块还包括：电流、电压模拟量的转换电路；模拟量滤波电路；模拟量调理电路以及光电隔离开关量输入电路。
6.根据权利要求1所述的集成电压型和电流型的户外柱上分段开关保护控制装置，其特征在于，所述数据采集电路配置为采集4路遥信开关量、4路电流输入以及5路电压输入。
7.根据权利要求1所述的集成电压型和电流型的户外柱上分段开关保护控制装置，其特征在于，还包括用于存储集成电压型和电流型混合控制算法的存储模块。
8.根据权利要求7所述的集成电压型和电流型的户外柱上分段开关保护控制装置，其特征在于，所述中央处理模块配置为，当从所述数据采集电路接收数据后，结合集成电压型和电流型混合控制算法以及所输入的定值参数进行逻辑判断，并且根据逻辑判断结果通过继电器控制输出电路控制配电开关的分闸和合闸。
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| CN109709373A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-05-03 | 内蒙古电力(集团)有限责任公司电力调度控制分公司 | 一种信号自适应采集电路及采集方法 |
| CN113156183A (zh) * | 2021-03-08 | 2021-07-23 | 上海宏力达信息技术股份有限公司 | 一种智能柱上双向电压检测装置 |
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