一种10KV快速主母线保护柜制造技术

本发明专利技术涉及一种10kV快速主母线保护柜，具体为一种融合了快速波形拟合、高速真空分断和智能电抗器的母线保护柜，用于对10kV配电系统主母线快速保护。鉴于现有设备存在一系列不足之处，本发明专利技术应用主要解决10kV馈线线路短路造成的10kV主母线电压暂降，引发其它馈线的整体停电问题，现有的标准产品一二次回路孤立，智能保护单元检测时间长，传统断路器分闸操作时间长，任一馈线短路将造成10kV主母线所有馈线电压骤降，造成整厂全部停电。造成整厂全部停电。

【技术实现步骤摘要】
一种10KV快速主母线保护柜


[0001]本专利技术涉及一种10kV快速主母线保护柜，具体为一种融合了快速波形拟合、高速真空分断和智能电抗器的母线保护柜，用于对10kV配电系统主母线快速保护。

技术介绍

[0002]10kV配电网系统受自然灾害、雷击、区外网电压波动以及短路故障等外部不可抗因素，电压扰动不可避免，其中因内部短路故障原因导致的整厂停电，严重影响电网供电的可靠性，导致连续生产企业大量设备停机、工艺生产中断，引起环境污染、生产安全、以及重大的经济损失，甚至因处理不当引发生产重大事故。
[0003]现有10kV配电系统中已经装设有微机保护装置，按照国标《GB/T15145
‑
2019微机线路保护装置通用技术条件》规定，当发生馈线短路时保护装置动作时间不超过40ms，常规弹簧操作机构的真空断路器跳闸脱扣约60ms，从发生馈线短路到完成故障隔离的最短时间为：保护装置动作时间+断路器跳闸执行时间，整个过程完成的总时间一般大于100ms，馈线短路具有暂降幅值大，暂降速度快，对10kV主母线形成迅速电压降低，其它馈出线造成电压中断，大量设备离线停机。
[0004]考虑到10kV主母线电压稳定的重要性，馈线对10kV主母线影响的严重性，本专利技术研制了基于故障快速检测和高速真空断路器的一种10kV快速主母线保护柜，该柜主要装设有以下几个模块部分：
[0005]1、现有的微机综合保护装置，主流设计原理采用单片机或DSP作为核心处理单元，采用全波傅里叶算法，得到故障的数据已经在一个周波20mS之后，进入数据处理和逻辑运算大约2mS，之后经闭锁继电器、出口继电器完成故障识别输出，继电器出口时间大约9mS，装置的整组识别时间约40mS。而本快速母线保护柜的主控装置采用波形拟合算法，正常采样数据和定值虚拟出数据进行实时拟合，故障识别约2mS直接进入逻辑运算，逻辑约0.4mS，之后直接进入光纤驱动输出，整组识别时间小于2.5ms，该主控装置具有鲁棒性好、稳定性高，精度高，等特性，为快速母线保护柜提供核心支撑。
[0006]2、现有的普通真空断路器，基本采用弹簧操作机构，通过弹簧的储能完成断路器的分合闸，因弹簧的储能释放力的非线性，带动分合闸灭弧室工作时弹簧前后半程出力差异，导致分合闸动作时间长，过度的加大弹簧出力使得灭弧室触头反弹，多次跳跃大大减少断路器寿命，现有的普通真空断路器分合闸动作时间大约100mS左右，机械动作寿命约10000次。而本快速母线保护柜的高速真空断路器采用完全不同的断路器操作原理，通过单稳态的永磁驱动技术，分合闸时通过电磁力推动永磁体和压缩弹簧，永磁体推动灭弧室直线运动，直线运动大大提高断路器寿命约50000次，且触头无跳跃，动作时间及短，短的分闸时间利于灭弧室快速灭弧，正常分闸时间4mS，合闸时间约10mS，该高速真空断路器具有分合闸时间短、灭弧快，寿命长等特性，为快速母线保护柜提供有力支撑。
[0007]3、现有的普通开关柜，短路故障跳闸后，将不再合闸，对于馈线暂态故障只能识别后断开，暂态故障消失后馈线一直处于离线状态，无法智能自愈暂态故障。而本快速母线保
护柜通过装设有智能深度限流电抗器，如附图所示，暂态故障高速开关跳开后，智能深度限流电抗器自动投入，暂态故障一般不超过300mS，通过智能电抗器的电流实时监视，如果超过300mS的过电流，智能电抗器判断为永久故障，则智能电抗器自动脱扣上端普通断路器，完成永久故障的有效隔离。
[0008]10kV主母线电压稳定非常重要，迫切需要彻底解决馈线短路对主母线快速保护，减小电网、企业用户重要负荷供电中断的风险，无论当前对环保、安全、效益严峻考验的生产企业，还是对风光储新能源微网接入，智能骨干电网稳定控制都具有重大的工程意义，和广阔多元的应用场景。

技术实现思路

[0009]鉴于现有设备存在一系列不足之处，本专利技术应用主要解决10kV馈线线路短路造成的10kV主母线电压暂降，引发其它馈线的整体停电问题，现有的标准产品一二次回路孤立，智能保护单元检测时间长，传统断路器分闸操作时间长，任一馈线短路将造成10kV主母线所有馈线电压骤降，造成整厂全部停电。
[0010]一种10kV快速主母线保护柜，当馈线回路出现短路故障，快速母线保护柜对故障馈线回路进行快速模型识别，并通过装设的高速真空断路器高速跳闸，智能电抗器被自动投入，短路故障电流被有效限制， 10kV主母线电压得到有效的保护，从而实现电网的稳定，在短路故障暂态消失或者故障被清除时，快速母线保护会重合高速真空断路器，使得馈线自愈回10kV主母线系统。当馈线故障为永久性故障时，母线快速保护柜通过后备保护单元对常规断路器跳闸，将故障点永久隔离，本专利技术的目的用最可靠的元件，暂态稳态融合控制，彻底解决短路引起的10kV主母线电压骤降。
附图说明
[0011]下面结合附图和实施例对本专利技术专利进一步说明
[0012]图1为10kV快速主母线保护系统模块
具体实施方式
[0013]一种10kV快速母线保护柜，该切换柜配置有采集主控单元、高速真空断路器、智能电抗器以及普通断路器，其特征在于：
[0014]短路模型快速检测，通过软件采集交流电流、电压，
①
主控单元建模出正常电压电流模型，采用高速硬件比较器，对交流电压、电流信号进行追踪拟合，当交流电压信号低于拟合点的同时交流电流信号高于拟合点，交流硬件比较器触发系统进行软件模型适配，通过硬件的触发复判软件模型，比常规通过仅仅软件采集计算要快速很多，短路模型可以在1.8毫秒完成识别和确认，正确识别后，将识别结果进入主控单元的逻辑单元。
[0015]高速执行短路脱扣，本快速母线保护柜的
②
高速真空断路器，采用单稳态的永磁驱动技术，分合闸时通过电磁力推动永磁体和压缩弹簧，永磁体推动灭弧室直线运动，分闸速度达1.4m/s，且燃弧触头无跳跃，动作时间及短，正常分闸时间4mS，短路电流在短路电流首半波(半波10ms)快速脱离，因高速分合闸时间短、灭弧快，寿命长，为自动投入智能电抗提供坚实的基础。
[0016]智能电抗深度限流，本快速母线保护柜的
③
智能深度限流电抗器和
④
普通断路器串联后，与
②
高速真空断路器并联，智能深度限流电抗器实时监测内部电流，
②
高速断路器脱扣后短路电流被转移到智能深度限流电抗器，智能深度限流电抗器自动计算经限流后电流值，起动高精度300mS测时单元，电抗器内部电流从起动时的限流值，跳变到0.8倍起动电流以内，则判据为短路暂态故障消除。发出信号给
①
主控单元，主控解除暂态短路工况，并投入高速断路器，自愈回原运行方式，如果超过300mS后，短路电流大于起动时电流的0.9倍，则判断为永久短路故障，发出信号给
①
主控单元，主控跳开普通断路器，彻底切除故障。
[0017]当馈线短路引起10kV主母线电压异常时，
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种10kV快速主母线保护柜，该保护柜分为短路故障快速精准识别、高速短路脱扣执行以及智能深度限流等几个模块，其特征在于：系统能快速识别暂态短路和永久短路故障、通过高速脱扣断路器以及智能深度限流电抗器，完成对10kV主母线的快速保护。2.根据权利要求1所述的一种10kV快速主母线保护柜，其特征在于：快速短路故障识别由软件拟合和硬件逻辑共同构成，软件对定值数据实时拟合，硬件对拟合结果逻辑运算。3.根据权利要求2所述的快速短路故障识别，该快速短路故障识别，硬件采用多点滑动技术，对软件拟合完成逆向复判技术。4.根据权利要求1所述的一种10kV快速主母线保护柜，其特征在于：高速故障...

【专利技术属性】
技术研发人员：王中云，周伟，渠松，
申请(专利权)人：南京国高电气自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：