数字式配电线路保护及低频减载装置制造方法及图纸

一种数字式配电线路保护及低频减载装置，属于６～３５千伏配电线路保护及稳定控制装置，由三个电流信号变换单元、一个电压信号变换单元、七个滤波采样保持及运算放大单元、一个方波形成及整形单元、数据处理单元、开关量输入及继电器输出等组成，具有体积小、功能多、造价低、性能可靠等优点，且配备有与变电站综合自动化系统的全方位接口。（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电力线路保护领域，具体涉及一种用微机技术实现的6～35千伏电力配电线路保护及低频减载装置，特别适用于实现无人值守变电站或变电站综合自动化系统中的保护部分。继电保护和自动装置对电力系统的安全稳定运行起着至关重要的作用，它能在电力系统发生短路、断线、接地、过负荷、电压及频率升高或降低等故障时，迅速地、有选择性地操纵断路器将故障设备或放障线路从系统中切除，防止故障范围的继续扩大，提高电力系统运行的安全性和可靠性，确保用户可靠用电。本技术涉及的6～35千伏电力线路保护，目前国内使用较多的由南京电力自动化设备总厂生产的JCSG-5型集成电路速断过流重合闸装置，采用集成电路器件，通过峰值检波原理来判断电力线路有无故障，由于其功能全部由硬件实现，整定值靠电位来调整，因而精度很低、调试整定工作量大，且无显示、通讯、数据存储等功能，无法与目前电力工业部正在推广实行的无人值守变电站或变电站综合自动化系统接口。最近由中外合资北京哈德威四方保护与控制设备有限公司推出的WSL200A数字式线路保护，采用了国际上新推出的CPU及其外围芯片，生产过程全部在国外进行，程序在芯片生产厂商处一次性掩膜后使无法再变更，其功能实现和面板键盘显示控制使用了两个CPU，主要功能却仍然只有速断过流重合闸，因此生产成本很高，硬件资源有很大的浪费。其信号输入为单通道(目前国内所有保护信号输入均为单通道)，输入回路任一处出现问题，均直接影响保护的正常工作，而且由于有A/D转换或V/F转换本身的限制(最高-10V～+10V)，要想得到较高的转换精度及计算值精度，则需要改变内部CT副边的电阻，使输入CT原边的电流值在1A和100A时，都能在副边得到较高的电压降用于A/D转换或V/F转换，换言之，当CT副边的电阻值一固定，即装置投入运行，则要同时满足1A高精度和100A高精度已无法实现，装置在一个时刻只能有相对固定的一段电流值整定范围。另外，由于使用了国际上新推出的CPU及其外围芯片，国内目前尚无此类芯片的介绍，使用单位难以及时掌握接受；而且，装置本身出现一点小问题，均需直接找生产厂家咨询修理；同时，此类芯片的成熟可靠与否，也直接影响该产品的生命力。性能价格比低也是它的主要缺点。以上两种型号及国内外其它型号的此类装置，均不具有低频减载稳定控制功能，而6～35千伏的变电站普遍需要装设低频减载装置，因此以上两种型号的保护还需要另外装设低频减载装置，这不仅提高了线路上继电保护和自动装置的成本，同时硬件部件的增加在与变电站综合自动化系统结合使用时增加了接口，这样就增加了不可靠因素，降低了变电站的可靠性。本技术的目的是提供一种用国内外非常普及成熟的芯片实现的高性能价格比的数字式配电线路保护及低频减载装置，为变电站综合自动化系统提供先进可靠的保护和低频减载部分的功能。该装置由电流信号变换单元1、电压信号变换单元2、滤波采样保持及运算放大节元3、方波形成及整形单元4、数据处理单元、本地信号显示7、触模键盘8、液晶显示板9、通讯接口10等组成，其特征在于它的电流信号变换单元1为由三个结构相同能同时测量三相电流信号变换的通道组成，电压信号变换单元2为由任两相之间线电压的信号变换通道组成，滤波采样保持及运算放大单元3为由七个结构相同的滤波采样保持及运算放大单元所组成，数据处理单元包括A/D转换器5、程序存储器ROM、定值存储器EEPROM、数据存储器RAM、微处理器6，其联接关系为三个结构相同的电流信号变换单元1的六路输出分别与六个滤波采样保持及运算放大单元3的输入端联接，电压信号变换单元2的两个输出分别与另外一个滤波采样保持及运算放大单元3和方波形成及整形单元4的输入端联接，方波形成及整形单元4的输出与微处理器6的外部中断INTI的输入脚联接，滤波采样保持及运算放大单元3的输出分别与A/D转换器5的输入端联接，转换后的数字量通过数据总线与微处理器6联接，微处理器6通过总线与程序存储器ROM、定值存储器EEPROM、数据存储器RAM、本地信号显示7、触模键盘8、液晶显示板9、通讯接口10、输入输出接口控制器12联接，通过微处理器6的P1接口输出控制光电隔离器11，进而控制继电器输出17，开关量输入18与输入输出接口控制器12联接。当电力线路正常送电时，流经线路的电流为正常负荷电流，其值一般很小，在装置一次侧看通常为小于5A的电流值，它经过信号变换单元1变换后，输出两个与之成比例的电压量Vn1和Vn2，Vn1为全电压输入，因此能反映低电流的情况，并且有足够灵敏度；Vn2为Vn1的1/m(m在本装置里取5)部分电压输入，当电力线路发生故障时，能正确反映大电流的情况，在20倍额定电流下不饱和不失真，因此本装置在低电流到大电流的全过程中能自动保证连续性。电压经信号变换单元1后，输出两个与之成比例的电压VAC1和VAC2，VAC2接至滤波采样保持及运算放大单元3，用它来反映线路线电压的幅值，VAC1接至方波形成及整形单元4，方波输出后接至CPU微处理器的INTI管脚，微处理器在两个方波的上升沿之间进行计数，外部输入波形的频率不一样，则其计数值也不一样，本装置CPU晶振频率为12MHz，因此每个机器周期为1μS，当计数数值为20000时，波形频率就是50Hz，当计数数值为25000时，波形频率就是40Hz，显然波形频率与计数值之间的关系为F＝1000000/X，当电力线上供需不平衡有功率缺额时，系统频率会下降，微处理器检测到系统频率下降到整定值时，则发命令跳开一些不重要的负荷开关，使供需重新达到平衡，系统恢复稳定，防止系统的瓦解或崩溃。滤波采样保持及运算放大单元3包括低通滤波、采样保持、运算放大处理三个环节，目的是使进入A/D转换器5的信号更真实、稳定、可靠。用户通过触摸键盘8输入整定值存入EEPROM，输出信号通过微处理器6的总线与液晶显示板9联接，可在线监视系统电流电压频率值等，并可随时显示定值、时钟、故障信息、操作提示等。通讯口10为标准RS232口，微处理器通过它与PC机联接，可在PC机上进行更直观的操作、图形显示等。微处理器6在得到A/D转换器5的采样点信息后，通过全周波付氏算法计算出电流电压的幅值大小，然后与EEPR0M中的定值比较，如果电流已经超过定值，说明有故障或过负荷等情况发生，通过P1口控制光电隔离器件11，进而控制继电器17，跳开开关从系统中解除故障点，其动作信号从本地信号显示7输出。该装置具有以下优点1.装置体积小，为城网变电站的小型化打下了基础；2.该装置功能多，包括三段式电流保护、重合闸、前后加速、完全独立的两轮低频减载等功能；3.造价低、性能可靠。该装置所用的芯片均为国内外使用已成熟普及而且价格低廉的芯片；4.配备有与变电站综合自动化系统的全兼容接口；5.内部小CT采用新型材料叠层结构，使之变换特性较常规CT提高了五倍，100A加非周期分量不饱和。本技术的实施例参见下列各图附图说明图1为本技术的原理框图图2为本技术的电流信号变换单元的电路原理图图3为本技术的电压信号变换单元的电路原理图图4为本技术的采样保持及放大处理单元电路原理图图5为本技术的方波形成及整形单元的原理图图6为本技术的数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字式配电线路保护及低频减载装置，由电流信号变换单元１、电压信号变换单元２、滤波采样保持及运算放大单元３、方波形成及整形单元４、数据处理单元、本地信号显示７、触模键盘８、液晶显示板９、通讯接口１０等组成，其特征在于它的电流信号变换单元１为由三个结构相同能同时测量三相电流信号变换的通道组成，电压信号变换单元２为由任两相之间线电压的信号变换通道组成，滤波采样保持及运算放大单元３为由七个结构相同的滤波采样保持及运算放大单元所组成，数据处理单元包括Ａ／Ｄ转换器５、程序存储器ＲＯＭ、定值存储器ＥＥＰＲＯＭ、数据存储器ＲＡＭ、微处理器６，其联接关系为：三个结构相同的电流信号变换单元１的六路输出分别与六个滤波采样保持及运算放大单元３的输入端联接，电压信号变换单元２的两个输出分别与另外一个滤波采样保持及运算放大单元３和方波形成及整形单元４的输入端联接，方波形成及整形单元４的输出与微处理器６的外部巾断ＩＮＴＩ的输入脚联接，滤波采样保持及运算放大单元３的输出分别与Ａ／Ｄ转换器５的输入端联接，转换后的数字量通过数据总线与微处理器６联接，微处理器６通过总线与程序存储器ＲＯＭ、定值存储器ＥＥＰＲＯＭ、数据存储器ＲＡＭ、本地信号显示７、触模键盘８、液晶显示板９、通讯接口１０、输入输出接口控制器１２联接，通过微处理器６的Ｐ１接口输出控制光电隔离器１１，进而控制继电器输出１７，开关量输入１８与输入输出接口控制器１２联接。...

【技术特征摘要】
1.一种数字式配电线路保护及低频减载装置，由电流信号变换单元1、电压信号变换单元2、滤波采样保持及运算放大单元3、方波形成及整形单元4、数据处理单元、本地信号显示7、触模键盘8、液晶显示板9、通讯接口10等组成，其特征在于它的电流信号变换单元1为由三个结构相同能同时测量三相电流信号变换的通道组成，电压信号变换单元2为由任两相之间线电压的信号变换通道组成，滤波采样保持及运算放大单元3为由七个结构相同的滤波采样保持及运算放大单元所组威，数据处理单元包括A/D转换器5、程序存储器ROM、定值存储器EEPROM、数据存储器RAM、微处理器6，其联接关系为三个结构相同的电流信号变换单元1的六路输出分别与六个滤波采样保持及运算放大单元3的输入端联接，电压信号变换单元2的两个输出分别与另外一个滤波采样保持及运算放大单元3和方波形成及整形单元4的输入端联接，方波形成及整形单元4的输出与微处理器6的外部中断INTI的输入脚联接，滤波采样保持及运算放大单元3的输出分别与A/D转换器5的输入端联接，转换后的数字量通过数据总线与微处理器6联接，微处理器6通过总线与程序存储器ROM、定值存储器EEPROM、数据存储器RAM、本地信号显示7、触模键盘8、液晶显示板9、通讯接口10、输入输出接口控制器12联接，通过微处理器6的P1接口输出控制光电隔离器11，进而控制继电器输出17，开关量输入18与输入输出接口控制器12联接。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于电流信号变换单元1，由电流变换器小CT、电阻R1、R2、电位器W1组成，外部输入电流经小CT变换在电阻R1上形成一定比例的电压VA1，经电阻R2从电位器上取部分电压为VA2。3，根据权利要求1所述的装置，其特征在于相电压的信号变换单元2，由电压变换器小PT、电阻R3、电位器W3组成，外部输入电压经小PT变换形成一定比例的相电压VAC1，经电阻R3从电位器上取部分相电压为VAC2。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于滤波采样保持及运算放大单元3，由电阻R4、电容C1组成低通滤波环节，由电位器W2、电容C2、采样保持器M1组成采样保持环节，由电阻R5～R11、运算放大器M2A、M2B、稳压二极管E1、E2组成运算放大环节，其中低通滤波环节的输出与采样保持器M1的3端联接，采样保持器M1的1端接+15V电源，7端接地，电位器W3跨接在M1的1端和7...

【专利技术属性】
技术研发人员：程干江，邱宇峰，沈晓凡，
申请(专利权)人：电力工业部电力科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]