２４ｋＶ真空断路器中电流保护控制方法技术

一种２４ｋＶ真空断路器中电流保护控制方法，包括步骤：１）当突然上电时延时采样，避开本级线路突然合闸时出现的涌流；２）在稳定运行后，计算出电路中电流有效值，３）如果有效值没有超过整定值，则重新采样；如果有效值超过整定值，则判断线路中电流是涌流还是过流／短路；如果是涌流则重新采样，如果是过流／短路则做出保护动作；一种实现上述方法２４ｋＶ真空断路器中的电流保护控制装置，包括电源模块、单片机、Ａ、Ｃ相电流互感器、电量信号采集模块、拨码开关状态输入模块、继电器输出模块和脱扣线圈驱动模块。本发明专利技术的方法和装置控制精确，容易实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微机继电保护领域，尤其涉及24kV线路过流、短路三段式电流 保护以及躲过线路涌流的电流保护控制方法及装置。
技术介绍
随着社会经济和科学技术的高速发展，城市负荷密度越来越大，12kV配网 已出现许多不适应性，而24kV配网具有投资低、节约线损、供电能力强等特点， 其社会效益和经济效益都是非常明显的。为此，我国目前正投以巨资对24kV电 网进行建设，其中已经对江苏省地区部分进行了 24kV配网线路的全面建设。配 电系统能否安全、稳定、可靠地运行，不但直接关系到企业用电的通畅，而且涉 及到电力系统能否正常的运行，因此，当配电网络中某条线路处于非正常运行状 态时，线路断路器应该能及时、可靠地将它切除，以防故障的进一步发生和扩大。 另外，当线路中存在变压器空载合闸时，会在线路上出现一个瞬时性涌流。由于 其不是故障性的，线路断路器不需动作，但是其幅值很大，会造成线路一次合闸 不成功或上级线路断路器误跳的情况。因此，在实际运行中，需要线路断路器既 能切断处于过流、短路状态的线路，又可以对线路的过流、短路状态和线路上瞬 时出现的涌流进行区分。目前，线路断路器用电流保护控制装置较少，且现有的装置对于线路过流、 短路的判断采取了基于电流的峰值作为整定值的判断方法，对于躲过线路涌流采 取了线路断路器突然合闸时加入一定的延时时间来实现。这样判断线路的过流、 短路状态存在一定的缺陷，并且上级线路断路器在下级线路突然合闸时有可能会 因为涌流而误跳。
技术实现思路
为了解决技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种适合于24kV的新电流保 护控制方法及装置，具体技术方案如下一种电流保护控制方法，包括步骤当突然上电时延时采样，避开本级线路 突然合闸时出现的涌流；在稳定运行后，计算出电流有效值；如果有效值没有超 过整定值，则重新采样；如果有效值超过整定值，则判断线路中电流是涌流还是 过流/短路；如果是涌流则重新采样；如果是过流/短路则做出保护动作。整定值 通过微型CT1 二次侧的电流确定的，整定值范围在5A-30A。所述判断电路中电流有效值是由公式/— [1^7，得出；式中，W—每工频#台'周期的采样点数；i,一采样时刻电流的瞬时值。所述整定值范围可取5A-30A。所述采样点数是》20个，采样周期是20ms。采样周期的确定是因为现有电路中工 频是50Hz。由公式^ =^;+^-^;+t计算辭U k点处半波傅氏算法与全波傅 氏算法的差值，式中，、&，,分别是k点处半波傅氏算法中相电流的余弦系数 和正弦系数；/^,分别是k点处全波傅氏算法中相电流的余弦系数和正弦系数；由公式<formula>formula see original document page 5</formula> 计算得到全波傅氏算法的差动电流 基波值，式中，/i+1^， L一分别是全波傅氏算法中k+l点处相电流基波的余弦系数和正弦系数；/Me， 、^分别是全波傅氏算法中k点处相电流基波的余弦系数 和正弦系数；如果与的比值大于励磁涌流的门坎值(门槛指的范围是0.15-0.3)，则判断是涌流；反之为过流/短路；其中，N为每工频周期的采样点数， 取24;门坎值优选0.2可以可靠的区分励磁涌流和故障电流。一种实现上述方法的电流保护控制装置，包括电源模块、单片机、A、 C相 电流互感器、电量信号采集模块、拨码开关状态输入模块、继电器输出模块和脱 扣线圈驱动模块；所述电源模块的输出连接单片机的电源输入端；A、 C相电流 互感器的输出分别连接电量信号采集模块的输入端，信号采集模块的输出端经 A/D转换后连接单片机的采集信号输入端；拨码开关状态输入模块的输出端连接 单片机的输入端；单片机的输出端连接继电器输出模块的输入端，继电器输出模 块的输出端连接脱扣线圈驱动模块的控制端，脱扣线圈驱动模块的电源端连接到 A、 C互感器的输出端；脱扣线圈驱动模块的输出端连接外部脱扣线圈。所述电量信号采集模块包括两个电流互感器CT1、 CT2，它们的输入端分别 连接A、 C相电流互感器的输出端，两个电流互感器的输出信号分别经可调电阻、 组容滤波电路调理后再经A/D转换传入单片机的采集信号输入端。所述A、 C相 电流互感器输出电流在电流互感器CT1和CT2取样后并联接到一起连接微型电流 互感器CT3的输入端、电流互感器CT3的输出端连经电源模块的输入端。所述拨 码开关状态输入模块是10路拨码开关。所述脱扣线圈驱动模块包括升压电路、储能电容和整流桥，升压电路与储能 电容串联，为储能电容充电；储能电容和整流桥并联接在一起连接控制装置外部 的脱扣线圈，控制脱扣线圈脱扣。所述单片机是美国Silicon Laboratories公司推出的新C8051F系列单片机 C8051F206,它的管脚9、 IO连接相应的晶振电路，频率是16MHz;单片机的复 位输入端还连接复位电路，单片机的输出端还连接LED组成的显示模块。所述时钟模块是由I2C总线接口实时时钟芯片DS1307和+ 3V的纽扣电池组 成，选用32. 768kHz晶振。具体接线方式按照DS1307使用说明书要求接线。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下采用高性能单片机，可以直接应用于只装设A、 C两相电流互感器的24kV 线路断路器，作为切断过流、短路线路，躲过涌流的电流保护控制装置。它的电 源直接取自线路电流互感器，不需要额外的电压互感器等设备。在电量信号检测方面，它包含电磁干扰抑制电路，具有很高的可靠性；并且 免整定，对电流互感器二次侧电流识别范围在3A—50A之间。在保护时间配合方面，其过流延时时间有16档可选、速断电流倍数4档可选、速断延时时间4档可选、合闸延时时间4档可选，可以充分满足实际运行的需要。在对线路断路器的分闸控制方面，它的脱扣线圈驱动电路采用的是充电电容 和线路电流同时提供电流的方式；由于有了充电电容，线路上电流互感器的功率 要求不大，5VA即可，这样电流互感器的尺寸可以做的较小一些，精度也会提高， 使其更容易安装和使用。在线路过流、短路与涌流的识别方面，其采用通过计算电流有效值启动故障 判别程序，基于差动电流波形特征的励磁涌流识别新方法来识别线路过流、短路 状态和涌流。即在装置突然上电时加入延时，避开本级线路突然合闸时出现的 涌流；在稳定运行后如果计算出电流有效值超过整定值，利用差动电流波形特征 的励磁涌流识别新方法来识别线路过流、短路或是涌流，以避开下级线路出现的 涌流，并对本级线路实施保护。由于使用了时钟模块，该时钟芯片可独立于CPU工作，计时准确，月累计误 差一般小于10s。对故障的报警和记录都需要对时间的精确记录，以方便故障査 询。继电器输出模块，采用了光藕器件隔离，稳定性大大提高，继电器的开断是 通过光藕器件的开断所决定的。附图说明图l为本专利技术装置电路原理图；图2为本专利技术装置正视图；图3为本专利技术装置电源电路原理图；图4为本专利技术装置复位电路原理图；图5为本专利技术装置中A、 C两相电流采集测量原理图；图6为本专利技术装置中开关量输入拨码开关状态输入、单片机模块原理图； 图7为本专利技术装置继电器输出模块、LED显示原理图； 图8为本专利技术装置中脱扣线圈驱动电路原理图； 图9时钟电路原理图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种２４ｋＶ真空断路器中电流保护控制方法，包括步骤：１）当突然上电时延时采样，避开本级线路突然合闸时出现的涌流；２）在稳定运行后，计算出电路中电流有效值，３）如果有效值没有超过整定值，则重新采样；如果有效值超过整定值，则判断线路中电流是涌流还是过流／短路；如果是涌流则重新采样，如果是过流／短路则做出保护动作；所述步骤２）中，电路中电流有效值是由公式：＊＊＊得出，式中，Ｎ－每工频周期的采样点数；ｉ↓［ｉ］－采样时刻电流的瞬时值；所述整定值可取范围５Ａ－３０Ａ；其特征是所述步骤３）中，由公式：＊＊＊计算得到ｋ点处半波傅氏算法与全波傅氏算法的差值，式中，ｉ↓［ｋ，ｂｃ］，ｉ↓［ｋ，ｂｓ］分别是ｋ点处半波傅氏算法中相电流的余弦系数和正弦系数；ｉ↓［ｋ，ｑｃ］，ｉ↓［ｋ，ｑｓ］分别是ｋ点处全波傅氏算法中相电流的余弦系数和正弦系数；由公式：＊＊＊计算得到全波傅氏算法的差动电流基波值，式中，ｉ↓［ｋ＋１，ｑｃ］，ｉ↓［ｋ＋１，ｑｓ］分别是全波傅氏算法中ｋ＋１点处相电流基波的余弦系数和正弦系数；ｉ↓［ｋ，ｑｃ］，ｉ↓［ｋ，ｑｓ］分别是全波傅氏算法中ｋ点处相电流基波的余弦系数和正弦系数；如果＊Ｉ↓［Ｍ］与＊Ｉ↓［Ｎ］的比值大于励磁涌流的门坎值，门槛指的范围是０．１５－０．３，则判断是涌流；反之为过流／短路；。...

【技术特征摘要】
1. 一种24kV真空断路器中电流保护控制方法，包括步骤1)当突然上电时延时采样，避开本级线路突然合闸时出现的涌流；2)在稳定运行后，计算出电路中电流有效值，3)如果有效值没有超过整定值，则重新采样；如果有效值超过整定值，则判断线路中电流是涌流还是过流/短路；如果是涌流则重新采样，如果是过流/短路则做出保护动作；所述步骤2)中，电路中电流有效值是由公式<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><mi>I</mi><mo>=</mo><msqrt> <mfrac><mn>1</mn><mi>N</mi> </mfrac> <munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn></mrow><mi>N</mi> </munderover> <msubsup><mi>i</mi><mi>i</mi><mn>2</mn> </msubsup></msqrt> </mrow></math>]]></math-cwu><!--img id=icf0001 file=S2008100240705C00011.gif wi=17 he=9 top= 58 left = 127 img-content=drawing img-format=tif orientation=portrait inline=no/-->得出，式中，N-每工频周期的采样点数；ii-采样时刻电流的瞬时值；所述整定值可取范围5A-30A；其特征是所述步骤3)中，由公式<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><msub> <mi>I</mi> <mi>M</mi></msub><mo>=</mo><msqrt> <msubsup><mi>i</mi><mrow> <mi>k</mi> <mo>,</mo> <mi>bc</mi></mrow><mn>2</mn> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup><mi>i</mi><mrow> <mi>k</mi> <mo>,</mo> <mi>bs</mi></mrow><mn>2</mn> </msubsup></msqrt><mo>-</mo><msqrt> <msubsup><mi>i</mi><mrow> <mi>k</mi> <mo>,</mo> <mi>qc</mi></mrow><mn>2</mn> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup><mi>i</mi><mrow> <mi>k</mi> <mo>,</mo> <mi>qs</mi></mrow><mn>2</mn> </msubsup></msqrt> </mrow></math>]]></math-cwu><!--img id=icf0002 file=S2008100240705C00012.gif wi=50 he=7 top= 86 left = 106 img-content=drawing img-format=tif orientation=portrait inline=no/-->计算得到k点处半波傅氏算法与全波傅氏算法的差值，式中，ik，bc，ik，bs分别是k点处半波傅氏算法中相电流的余弦系数和正弦系数；ik，qc，ik，qs分别是k点处全波傅氏算法中相电流的余弦系数和正弦系数；由公式<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><msub> <mi>I</mi> <mi>N</mi></msub><mo>=</mo><msqrt> <msubsup><mi>i</mi><mrow> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mi>qc</mi>&...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建源，闫鸿魁，王博，
申请(专利权)人：南京因泰莱配电自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]