專利名稱：隔爆型相敏短路保護(hù)饋電開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及煤礦電力系統(tǒng)用的饋電開關(guān)。
背景技術(shù)：
在煤礦井下供電中，輸電線路長(zhǎng)，區(qū)域分布廣，負(fù)荷復(fù)雜多變，這樣使得影響供電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的因素增多，如電氣設(shè)備所處的環(huán)境惡劣、設(shè)備易受潮、絕緣自然老化、機(jī)械損傷及過電壓擊穿、人為誤操作等原因，都極易導(dǎo)致供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，其中常見的主要故障是相間短路以及變壓器、電動(dòng)機(jī)繞組的匝間短路等，如果保護(hù)不夠及時(shí)，輕者加快設(shè)備老化，嚴(yán)重的會(huì)造成斷路器粘連、開關(guān)報(bào)廢，甚至是整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。因此，在出現(xiàn)短路事故時(shí)，應(yīng)立即切除故障線路及設(shè)備，以防事故蔓延。目前，處理這種故障狀態(tài)的饋電開關(guān)的保護(hù)裝置主要由斷路器、控制電源部分、電壓互感器、電流互感器、控制器和分間執(zhí)行部分共同組成；控制方式有以下幾種一是靠過流保護(hù)來實(shí)現(xiàn)，其過流保護(hù)動(dòng)作值是按躲過最大容量電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流及其它同時(shí)運(yùn)行設(shè)備額定電流之和為依據(jù)整定的；此種整定方式在供電線路短路電流較大時(shí)，較容易滿足過電流保護(hù)靈敏度及電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的要求；但目前使用的電動(dòng)機(jī)，其起動(dòng)電流很大，與線路發(fā)生短路故障時(shí)的電流相接近，因而使短路時(shí)電流值的整定發(fā)生困難，有的保護(hù)裝置將短路電流的整定值設(shè)定為電動(dòng)機(jī)額定電流10倍以躲開起動(dòng)電流，這樣當(dāng)起動(dòng)電流較大時(shí)，不能分辨出是發(fā)生了三相短路還是電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)，容易發(fā)生誤動(dòng)作。二是有些保護(hù)裝置利用起動(dòng)時(shí)延時(shí)幾秒鐘再投入保護(hù)的方法，以躲開正常起動(dòng)過程；這樣也不合適，因?yàn)楫?dāng)起動(dòng)過程中正好發(fā)生短路故障時(shí)，無法對(duì)故障線路進(jìn)行保護(hù)。三是利用傳統(tǒng)的相敏保護(hù)插件；該保護(hù)插件是基于分立元件構(gòu)成的簡(jiǎn)單的采樣-比較-執(zhí)行電路，由于其電路上的簡(jiǎn)易性導(dǎo)致其邏輯判斷能力有限，并且其在智能型饋電開關(guān)中相應(yīng)的轉(zhuǎn)換也不多見。目前礦井下的負(fù)荷，由于大量使用鼠籠異步電動(dòng)機(jī)，其功率因數(shù)較低，一般在 0. 7-0. 8之間，輕載時(shí)，功率因數(shù)低于此值。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，盡管其起動(dòng)電流較大，但其功率因數(shù)較低，一般為0.35左右。而發(fā)生短路故障時(shí)，功率因數(shù)會(huì)很高。而且功率因數(shù)是電流和電壓的相位差的反映，因此采集供電線路電流和電壓的相位，得出相位差，計(jì)算出功率因數(shù)，再輔以幅值比較，就可以進(jìn)行較為復(fù)雜的邏輯判斷，達(dá)到很好的保護(hù)效果。將這一原理應(yīng)用到隔爆型饋電開關(guān)中，就可以一種新型的隔爆型相敏短路保護(hù)饋電開關(guān)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，利用相位差幅值比較原理，提出一種數(shù)字智能式隔爆型相敏短路保護(hù)饋電開關(guān)。一種數(shù)字智能式隔爆型相敏短路保護(hù)饋電開關(guān)，主要由斷路器、主回路電源側(cè)的控制電源部分、連接在斷路器主回路用電側(cè)的電壓互感器、連接在斷路器主回路用電側(cè)的電流互感器、控制器和分間執(zhí)行部分共同組成；其特征在于，所述的控制器由電流信號(hào)處理電路、電壓信號(hào)處理電路、幅值調(diào)整提取電路和數(shù)字信號(hào)處理器組成；主回路電源側(cè)的控制電源部分包括為數(shù)字信號(hào)處理器提供直流工作電源的電路和為饋電開關(guān)分間執(zhí)行部分提供直流工作電源的電路；其中，上述的電流信號(hào)處理電路由串聯(lián)的I-V變換電路、幅值調(diào)整電路、低通濾波電路串聯(lián)組成；I-V變換電路與輸入端與電流互感器輸出端連接，低通濾波電路輸出端與幅值調(diào)整提取電路輸入端連接；上述的電壓信號(hào)處理電路由串聯(lián)的u取樣電路、幅值調(diào)整電路、低通濾波電路串聯(lián)組成；u取樣電路輸入端與電壓互感器輸出端連接，低通濾波電路輸出端與幅值調(diào)整提取電路輸入端連接；上述的幅值調(diào)整提取電路由幅值調(diào)整電路、濾波電路、幅值提取電路并聯(lián)而成；其輸出端與數(shù)字信號(hào)處理器輸入端連接；上述的數(shù)字信號(hào)處理器優(yōu)選16位DSP芯片TMS320LFM07A，其工作在頻率40MHz， 其輸出端與分閘執(zhí)行部分連接。工作原理是，先由主回路電源側(cè)的控制電源部分給智能保護(hù)器和各控制回路供電，再由檢測(cè)電路對(duì)主回路負(fù)荷側(cè)通過電壓互感器和電流互感器同時(shí)進(jìn)行電壓和電流的采樣工作，電流互感器和電壓變壓器進(jìn)來的三相電流和三相電壓信號(hào)經(jīng)過幅值調(diào)整、濾波電路處理后，得到相應(yīng)規(guī)整的幅值和波形。之后，一部分經(jīng)過整形電路和相位比較電路得到同相電流電壓的相位差，另一部分幅值被提取。兩種信號(hào)輸入到數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行采樣，利用幅值與相位差相結(jié)合方式，進(jìn)行相敏保護(hù)邏輯判斷，若是相敏短路故障，則輸出執(zhí)行，繼而由輸出分閘執(zhí)行電路推動(dòng)隔爆型相敏短路保護(hù)饋電開關(guān)的斷路器跳閘停電。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用新型智能型保護(hù)裝置的饋電開關(guān)電路簡(jiǎn)單，集成度高， 靈敏性、準(zhǔn)確性好，工作穩(wěn)定可靠。用這種隔爆型相敏短路保護(hù)饋電開關(guān)嵌入獨(dú)立芯片，使保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間不受外部慢速器件的影響，消除了假短路信號(hào)的干擾，解決了相敏短路保護(hù)裝置誤動(dòng)作問題，使隔爆型饋電開關(guān)的性能穩(wěn)定可靠，更好的保證了人員安全和設(shè)備安全。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的智能保護(hù)器電路框圖。圖例說明1-主回路，2-電壓互感器，3-電流互感器，4-分閘執(zhí)行部分，5-控制器，6-斷路器，7-控制電源部分。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種數(shù)字智能式隔爆型相敏短路保護(hù)饋電開關(guān)，主要由斷路器6、主回路電源側(cè)的控制電源部分7、連接在斷路器6主回路1用電側(cè)的電壓互感器2、連接在斷路器6主回路1用電側(cè)的電流互感器3、控制器5和分閘執(zhí)行部分4共同組成；所述的電壓互感器2用于提供三相電壓信號(hào)；所述的電流互感器3用于提供三相電流信號(hào)。其中，所述的控制器5電路如圖2所示，它由電流信號(hào)處理電路、電壓信號(hào)處理電路、幅值調(diào)整提取電路和數(shù)字信號(hào)處理器連接組成；上述的電流信號(hào)處理電路由串聯(lián)的I-V變換電路、幅值調(diào)整電路、低通濾波電路
4串聯(lián)組成；I-V變換電路與輸入端與電流互感器3輸出端連接，低通濾波電路輸出端與幅值調(diào)整提取電路輸入端連接；上述的電壓信號(hào)處理電路由串聯(lián)的U取樣電路、幅值調(diào)整電路、低通濾波電路串聯(lián)組成；u取樣電路輸入端與電壓互感器2輸出端連接，低通濾波電路輸出端與幅值調(diào)整提取電路輸入端連接；上述的幅值調(diào)整提取電路由幅值調(diào)整電路、濾波電路、幅值提取電路并聯(lián)而成；其輸出端與數(shù)字信號(hào)處理器輸入端連接；上述的數(shù)字信號(hào)處理器優(yōu)選16位DSP芯片TMS320LFM07A，其工作在頻率40MHz， 其輸出端與分閘執(zhí)行部分7連接。
權(quán)利要求1.一種隔爆型相敏短路保護(hù)饋電開關(guān)，主要由斷路器、主回路電源側(cè)的控制電源部分、 連接在斷路器主回路用電側(cè)的電壓互感器、連接在斷路器主回路用電側(cè)的電流互感器、控制器和分間執(zhí)行部分共同組成；其特征在于，所述的控制器由電流信號(hào)處理電路、電壓信號(hào)處理電路、幅值調(diào)整提取電路和數(shù)字信號(hào)處理器組成；主回路電源側(cè)的控制電源部分包括為數(shù)字信號(hào)處理器提供直流工作電源的電路和為饋電開關(guān)分閘執(zhí)行部分提供直流工作電源的電路；其中，上述的電流信號(hào)處理電路由串聯(lián)的I-V變換電路、幅值調(diào)整電路、低通濾波電路串聯(lián)組成；I-V變換電路與輸入端與電流互感器輸出端連接，低通濾波電路輸出端與幅值調(diào)整提取電路輸入端連接；上述的電壓信號(hào)處理電路由串聯(lián)的U取樣電路、幅值調(diào)整電路、低通濾波電路串聯(lián)組成；u取樣電路輸入端與電壓互感器輸出端連接，低通濾波電路輸出端與幅值調(diào)整提取電路輸入端連接；上述的幅值調(diào)整提取電路由幅值調(diào)整電路、濾波電路、幅值提取電路并聯(lián)而成；其輸出端與數(shù)字信號(hào)處理器輸入端連接；
2.如權(quán)利要求1所述的饋電開關(guān)，其特征在于，所述的數(shù)字信號(hào)處理器選16位DSP芯片TMS320LFM07A，其工作在頻率40MHz，其輸出端與分閘執(zhí)行部分連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種隔爆型相敏短路保護(hù)饋電開關(guān)，主要由斷路器、主回路電源側(cè)的控制電源部分、連接在斷路器主回路用電側(cè)的電壓互感器、連接在斷路器主回路用電側(cè)的電流互感器、控制器和分閘執(zhí)行部分共同組成；所述的控制器由電流信號(hào)處理電路、電壓信號(hào)處理電路、幅值調(diào)整提取電路和數(shù)字信號(hào)處理器組成；主回路電源側(cè)的控制電源部分包括為數(shù)字信號(hào)處理器提供直流工作電源的電路和為饋電開關(guān)分閘執(zhí)行部分提供直流工作電源的電路。通過上述各部件解決了相敏短路保護(hù)裝置的誤動(dòng)作問題，使隔爆型饋電開關(guān)的性能穩(wěn)定可靠，更好的保證了人員安全和設(shè)備安全。
文檔編號(hào)H02H3/34GK202221887SQ20112035393
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者劉長(zhǎng)水, 李成久, 楚強(qiáng), 高彬 申請(qǐng)人:山東一統(tǒng)電器有限公司