一種智能配電系統(tǒng)中的保護裝置制造方法
【專利摘要】一種智能配電系統(tǒng)中的保護裝置。其包括智能配電系統(tǒng)中的保護裝置包括：電壓變換器、電流變換器、電壓形成電路、電源電流信號輸出跟蹤器、A/D轉(zhuǎn)換器、控制器、液晶顯示模塊、按鍵處理模塊、串行通信模塊、日歷時鐘模塊和開關(guān)量輸入輸出模塊。本發(fā)明效果：硬件裝置簡單、實用，且可利用現(xiàn)有的配電網(wǎng)自動化設(shè)備。系統(tǒng)構(gòu)架簡明合理，可高效運行并快速處理配電網(wǎng)數(shù)據(jù)，執(zhí)行計算相應(yīng)指令，可靠性高。保護裝置的保護方法快速準確獲得故障點的信息并根據(jù)綜合評價后得到最優(yōu)恢復(fù)方案?？蔀榕潆娋W(wǎng)的保護裝置和電力運行調(diào)度人員提供有益參考，大大降低了故障發(fā)生的頻率，提高了經(jīng)濟效益。
【專利說明】一種智能配電系統(tǒng)中的保護裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力配電系統(tǒng)保護【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種智能配電系統(tǒng)中的保護 裝直。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在電力系統(tǒng)中，對配電系統(tǒng)的保護主要采用以下幾種方法：
[0003] (1)改進傳統(tǒng)的電流保護方法
[0004] 該方法通過DG對配電系統(tǒng)保護、重合閘的影響分析，提出利用電抗器高阻抗值的 特性，限制DG提供的短路電流，從而有效地解決DG與保護之間的協(xié)調(diào)性問題；
[0005] 其缺點是盡管電抗器的高阻抗值可以有效地限制短路電流，保證配電系統(tǒng)的保 護裝置可靠地發(fā)揮作用，但其對正常運行時的電壓也產(chǎn)生了一定程度的影響。
[0006] (2)距離保護方法
[0007] 該方法針對具體的含DG的llkV配網(wǎng)系統(tǒng)探討了距離保護方案運用的可行性以及 DG對該保護的影響。
[0008] 其缺點是沒有考慮到距離保護會受到分布式電源提供的故障電流的影響，同時 短路點過渡電阻也會對距離保護產(chǎn)生較大影響。
[0009] (3)基于通信技術(shù)的保護方法
[0010] 該方法提出分散電源并網(wǎng)對配電網(wǎng)繼電保護及安全自動裝置的影響，提出了將 縱聯(lián)保護與計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)相結(jié)合的方案，來解決分散電源并網(wǎng)對配網(wǎng)繼電保護及 安全自動裝置的問題。
[0011] 其缺點是接入多DG后的配電網(wǎng)由于受電網(wǎng)的運行方式等因素的影響，故障電流 的流向表現(xiàn)為不確定性，所以只有通過收集到更多的信息才能很好地實現(xiàn)保護功能。
[0012] 但到目前為止尚沒有發(fā)現(xiàn)用于智能配電系統(tǒng)的專用保護裝置。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0013] 為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種智能配電系統(tǒng)中的保護裝置。
[0014] 為了達到上述目的，本發(fā)明提供的智能配電系統(tǒng)中的保護裝置包括：電壓變換器、 電流變換器、電壓形成電路、電源電流信號輸出跟蹤器、A/D轉(zhuǎn)換器、控制器、液晶顯示模塊、 按鍵處理模塊、串行通信模塊、日歷時鐘模塊和開關(guān)量輸入輸出模塊；其中：電壓變換器為 電壓信號輸入轉(zhuǎn)換電路，其三個輸入端與配電線路上的三相電壓互感器的三個輸出端相連 接，輸出端與電源電流信號輸出跟蹤器的一個輸入端相連接；電流變換器為電流信號輸入 轉(zhuǎn)換電路，其三個輸入端與配電線路上的三相電流互感器的三個輸出端相連接，輸出端與 電壓形成電路的輸入端相連接；電壓形成電路的輸出端與電源電流信號輸出跟蹤器的另一 個輸入端相連接；電源電流信號輸出跟蹤器為輸入信號采集整形電路，其輸出端與A/D轉(zhuǎn) 換器的輸入端相連接，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與控制器相連接；控制器為以微處理器為核心 的微控制器電路，其分別與液晶顯示模塊、按鍵處理模塊、串行通信模塊、日歷時鐘模塊和 開關(guān)量輸入輸出模塊相連接；液晶顯示模塊為液晶顯示器電路，按鍵處理模塊為用戶輸入 鍵盤，串行通信模塊為與外部系統(tǒng)實現(xiàn)連接的通信接口，日歷時鐘模塊為實時時鐘電路，開 關(guān)量輸入輸出模塊為開關(guān)信號輸出接口。
[0015] 所述的A/D轉(zhuǎn)換器的型號為AD7327。
[0016] 所述的控制器的型號為UPSD3334D。
[0017] 本發(fā)明提供的智能配電系統(tǒng)中的保護裝置的有益效果：
[0018] (1)本裝置硬件裝置簡單、實用，且可利用現(xiàn)有的配電網(wǎng)自動化設(shè)備。
[0019] (2)本裝置的系統(tǒng)構(gòu)架簡明合理，可高效運行并快速處理配電網(wǎng)數(shù)據(jù)，執(zhí)行計算相 應(yīng)指令，可靠性高。
[0020] (3)保護裝置的保護方法快速準確獲得故障點的信息并根據(jù)綜合評價后得到最優(yōu) 恢復(fù)方案。
[0021] (4)本裝置可為配電網(wǎng)的保護裝置和電力運行調(diào)度人員提供有益參考，大大降低 了故障發(fā)生的頻率，提高了經(jīng)濟效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明提供的智能配電系統(tǒng)中的保護裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0023] 圖2為本發(fā)明中的電流變換器基本接線圖。
[0024] 圖3為本發(fā)明中的A/D轉(zhuǎn)換器的管腳圖。
[0025] 圖4為本發(fā)明中的CPU外圍接口電路圖。
[0026] 圖5為本發(fā)明中的CPU與液晶顯示接口示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的智能配電系統(tǒng)中的保護裝置進行詳 細說明。
[0028] 如圖1所示，本發(fā)明提供的智能配電系統(tǒng)中的保護裝置包括：電壓變換器1、電流 變換器2、電壓形成電路3、電源電流信號輸出跟蹤器4、A/D轉(zhuǎn)換器5、控制器6、液晶顯示模 塊7、按鍵處理模塊8、串行通信模塊9、日歷時鐘模塊10和開關(guān)量輸入輸出模塊11 ;其中： 電壓變換器1為電壓信號輸入轉(zhuǎn)換電路，其三個輸入端與配電線路上的三相電壓互感器的 三個輸出端相連接，輸出端與電源電流信號輸出跟蹤器4的一個輸入端相連接；電流變換 器2為電流信號輸入轉(zhuǎn)換電路，其三個輸入端與配電線路上的三相電流互感器的三個輸出 端相連接，輸出端與電壓形成電路3的輸入端相連接；電壓形成電路3的輸出端與電源電流 信號輸出跟蹤器4的另一個輸入端相連接；電源電流信號輸出跟蹤器4為輸入信號采集整 形電路，其輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器5的輸入端相連接，A/D轉(zhuǎn)換器5的輸出端與控制器6相連 接；控制器6為以微處理器為核心的微控制器電路，其分別與液晶顯示模塊7、按鍵處理模 塊8、串行通信模塊9、日歷時鐘模塊10和開關(guān)量輸入輸出模塊11相連接；液晶顯示模塊7 為液晶顯示器電路，按鍵處理模塊8為用戶輸入鍵盤，串行通信模塊9為與外部系統(tǒng)實現(xiàn)連 接的通信接口，日歷時鐘模塊10為實時時鐘電路，開關(guān)量輸入輸出模塊11為開關(guān)信號輸出 接口。
[0029] 所述的A/D轉(zhuǎn)換器5的型號為AD7327。
[0030] 本發(fā)明提供的智能配電系統(tǒng)中的保護裝置的工作原理如下：
[0031] (1)在一次系統(tǒng)中取三相電流和三相電壓作為保護裝置的分析研究數(shù)據(jù)。因為互 感器二次側(cè)的電壓值和電流值不能滿足微機保護系統(tǒng)的電壓等級要求，所以首先要采用電 壓變換器和電流變換器將互感器輸出的電壓和電流變換成微機保護裝置能夠接受的電壓 等級。
[0032] (2)電源電流信號輸出跟蹤器4起到緩沖、隔離、提高帶載能力的作用。然后模擬 電壓信號送到A/D轉(zhuǎn)換器5中進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換出的數(shù)字量送入控制器6進行數(shù)據(jù)分 析。
[0033] (3)控制器6的選擇方面，利用UPSD3334D強大的系統(tǒng)功能和接口能力，實現(xiàn)了滿 足區(qū)域縱聯(lián)保護基本原理的設(shè)計方案，加上友好的人機交互界面，使從機保護裝置較好地 完成了過流判斷和故障方向判斷的基本功能。
[0034] (4)在本裝置中，串行通信模塊9主要采用RS232和RS485標準，完成與主機的通 信。按鍵處理模塊8設(shè)計了 9個簡潔按鍵，液晶顯示模塊7用于顯示裝置的工作信息。
[0035] 本發(fā)明提供的智能配電系統(tǒng)中的保護裝置的工作過程如下：
[0036] (1)正常工作。
[0037] 正常工作時，保護裝置采集安裝處的電流、電壓、開關(guān)位置狀態(tài)等信息，判斷是否 有故障發(fā)生。
[0038] (2)發(fā)生故障。
[0039] -旦有故障發(fā)生，突變量元件啟動進入故障判斷程序，從機進行故障判斷，主要判 斷是否滿足過流和故障方向為正的條件。若二者均滿足，可以斷定為發(fā)生了正向故障；若 只判斷出其中的一個條件，就無法得到準確的結(jié)果。如果判斷為正向故障，結(jié)果將主動上 傳；如果只啟動、只能判斷過流或只能判斷出故障方向，則不上報判斷結(jié)果。
[0040] (3)開關(guān)位置變化。
[0041] 從機所檢測的開關(guān)量發(fā)生變化時，要主動上報，以便主機及時識別網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) 的改變并重新定義某些從機的故障正方向。
[0042] (4)與主機進行信息交互。
[0043] 從機中有兩個故障方向元件，分別為正方向元件和反方向元件，正常情況下按照 默認的情況定義故障正方向和反方向，主機發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化后，要根據(jù)當前的 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，對位于饋線分段開關(guān)處保護從機的故障正方向進行定義，將原有的反方向 元件定義為正方向元件即可。如果主機做出故障位置判斷后，要發(fā)送跳閘命令給故障區(qū)段 兩側(cè)的從機，從機執(zhí)行跳閘命令，跳開相應(yīng)斷路器。
[0044] 本發(fā)明提供的智能配電系統(tǒng)中的保護裝置，能夠在微網(wǎng)內(nèi)發(fā)生故障時，僅切除故 障設(shè)備；當主網(wǎng)內(nèi)發(fā)生故障時，各微網(wǎng)應(yīng)與主網(wǎng)解列，以孤島狀態(tài)繼續(xù)帶負荷運行，解列后 的微網(wǎng)內(nèi)再發(fā)生故障時，保證要可靠地識別故障元件并將其切除。本發(fā)明可以克服現(xiàn)有技 術(shù)不足，充分利用現(xiàn)有智能配電網(wǎng)技術(shù)，可快速有效地對配電系統(tǒng)進行保護，是一種簡單有 效且可靠的保護系統(tǒng)。
【權(quán)利要求】
1. 一種智能配電系統(tǒng)中的保護裝置，其特征在于：其包括：電壓變換器（1)、電流變換 器（2)、電壓形成電路（3)、電源電流信號輸出跟蹤器（4)、A/D轉(zhuǎn)換器（5)、控制器（6)、液晶 顯示模塊（7)、按鍵處理模塊⑶、串行通信模塊（9)、日歷時鐘模塊（10)和開關(guān)量輸入輸出 模塊（11);其中：電壓變換器（1)為電壓信號輸入轉(zhuǎn)換電路，其三個輸入端與配電線路上的 三相電壓互感器的三個輸出端相連接，輸出端與電源電流信號輸出跟蹤器（4)的一個輸入 端相連接；電流變換器（2)為電流信號輸入轉(zhuǎn)換電路，其三個輸入端與配電線路上的三相 電流互感器的三個輸出端相連接，輸出端與電壓形成電路（3)的輸入端相連接；電壓形成 電路（3)的輸出端與電源電流信號輸出跟蹤器（4)的另一個輸入端相連接；電源電流信號 輸出跟蹤器（4)為輸入信號采集整形電路，其輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器（5)的輸入端相連接，A/ D轉(zhuǎn)換器（5)的輸出端與控制器（6)相連接；控制器（6)為以微處理器為核心的微控制器電 路，其分別與液晶顯示模塊（7)、按鍵處理模塊（8)、串行通信模塊（9)、日歷時鐘模塊（10) 和開關(guān)量輸入輸出模塊（11)相連接；液晶顯示模塊（7)為液晶顯示器電路，按鍵處理模塊 (8)為用戶輸入鍵盤，串行通信模塊（9)為與外部系統(tǒng)實現(xiàn)連接的通信接口，日歷時鐘模塊 (10)為實時時鐘電路，開關(guān)量輸入輸出模塊（11)為開關(guān)信號輸出接口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能配電系統(tǒng)中的保護裝置，其特征在于：所述的A/D轉(zhuǎn)換 器（5)的型號為AD7327。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能配電系統(tǒng)中的保護裝置，其特征在于：所述的控制器（6) 的型號為UPSD3334D。
【文檔編號】H02H7/26GK104218544SQ201410414988
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】謝秦, 宗志剛, 徐晶 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)天津市電力公司