專利名稱：基于can網絡的小電流接地選線系統的制作方法
技術領域：
本發明為一種小電流接地選線系統，屬于繼電保護領域。
背景技術：
我國配電網和大型工礦企業的供電系統大都采用中性點不接地或經消弧線圈接地的運行方式，近年來一些城市電網改用電阻接地運行方式。礦井ClOkv電網過去一直采用中性點不接地方式，隨井下供電線路的加長，電容電流增大。近年來消弧線圈在礦井電網中得到了推廣應用并主要采用消弧線圈并串電阻的接地方式。實際運行中，單相接地故障約占總故障的80% ;因此在小電流接地系統發生單相接地故障時，正確及時的把故障線路檢測出來，對提高供電可靠性，具有重要的現實意義。目前的選線方法，大多數都是單臺繼電保護裝置在發生接地故障時，檢測、分析故障時的穩態特性來進行選線；但實際發生接地故障時，繼電保護裝置會受到系統運行方式、線路長短以及負荷諧波等許多因素的影響，而導致誤選、漏選、多選。
發明內容本發明提供了一種小電流接地選線系統，以克服目前單臺小電流接地選線裝置判斷的不足。該系統是由多臺能夠檢測、分析零序故障穩態狀態的微機綜合保護裝置組成，通過CAN通訊網絡的連接，當接地故障發生時，所有微機綜合保護裝置在CAN網絡中發送并共享各自的零序故障穩態測量數據，并能通過對數據的比較判斷來實現接地選線的一種智能系統。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種是能夠檢測、分析零序故障穩態狀態的微機綜合保護測控裝置，型號為PA62，包括主控板、電源板、顯示模塊、紅外遙控器，其特征在于:外部開入量輸入端子、繼電器輸出端子、CAN通訊端子、絕緣電阻監測輸入端子均集成在主控板上；外部模擬量輸入端子通過電源板與主控板相連；顯示模塊通過通訊電纜與主控板相連；外部開入控制按鈕通過顯示模塊與主控板相連；紅外遙控器通過顯示模塊與主控板相連。上述的微機綜合保護測控裝置，其進一步特征在于:所述主控板是由DSP、鐵電存儲器、采樣電路、繼電器組成，其所含繼電器是由保護分合閘繼電器、保持繼電器、信號繼電器組成；所述電源板是由互感器模塊和電源模塊組成，互感器模塊是一種電流電壓變換器模塊；所述顯示模塊由有源開入按鍵、指示燈、IXD和紅外接收器組成。上述的微機綜合保護測控裝置，其更進一步特征在于:電源板通過PT三相取電，提供給主控板電源并輸出DCllOV和DC24V ;它還具有集成在主控板上的通訊電路部分，通過光電隔離的通訊接口，所有裝置可以連接在一條CAN總線上。上述的微機綜合保護測控裝置，其更進一步特征在于:當線路零序電壓異常時，所有檢測到零序電壓異常的所有保護裝置通過CAN接口電路把此時零序保護相關的穩態分量數據上傳到CAN總線上。上述的微機綜合保護測控裝置，其更進一步特征在于:當保護裝置發送零序保護相關的穩態分量到CAN總線上后，所有CAN總線上的保護裝置同時接收到其他保護裝置發送的零序保護穩態分量，各保護裝置分析對比所有穩態分量的數據，根據選線原則，判斷出真正的零序故障點，該點處的保護裝置延時跳閘。上述的零序保護相關的穩態分量，其進一步特征在于:穩態分量包含零序電流值、零序電流方向值、五次諧波零序電流值和五次諧波零序電流方向值。上述的選線原則，其進一步特征在于:選線原則1，利用群體比幅原理，先用“最大值”原理從線路中選出三條及以上的零序電流值最大的線路，和三條及以上的五次諧波零序電流值最大的線路。上述的選線原則，其進一步特征在于:選線原則2，利用群體比相原理，用功率方向原理從選出的線路中查找零序電流方向值和五次諧波零序電流方向值都為正的線路，從而選出故障線路。上述的選線原則，其進一步特征在于:選線原則3，為了防止選出的保護裝置超過I臺，對于選出的零序電流值最大保護裝置，再計算最大零序電流值和第二大零序電流值的差值，如果差值大于零序電流比較整定值，則零序保護按整定動作時間延時出口 ；如果差值小于等于零序電流比較整定值，則零序保護在整定動作時間基礎上再增加IS延時動作出口。上述的選線原則，其進一步特征在于:選線原則4，如果未選出滿足判定條件的保護裝置，先用“最大值”原理從線路中選出三條及以上的零序電流最大的線路，然后用功率方向原理從選出的線路中查找零序電流方向值為正的線路，從而選出故障線路。上述的選線原則，其進一步特征在于:選線原則5，根據選線原則4選出的保護裝置再根據選線原則3動作出口。本發明的有益效果:微機綜合保護裝置PA62人機界面友好，提供全中文顯示界面和簡捷的可視化操作；適應性強，具有多種保護功能，適用于多種一次設備要求；可與高保開關柜廠家配套構成智能化開關柜，提高開關柜本身的技術含量，增強開關柜的競爭實力；多元化功能的高度集成及標準化的產品結構形式，集保護、測量、控制、監測、通訊、錄波、事件記錄等多種功能于一體。外觀時尚，體積小，模塊化設計，維護方便，降低成本。當線路出現接地故障時，所有檢測到異常狀態的保護裝置，通過CAN網絡同時共享自身的穩態零序分量數據，并通過選線原則，找出最有可能的接地故障點，可靠的切除故障。該小電流接地選線系統利用多臺保護裝置對接地故障時穩態數據的分析判斷，有效的防止了因為現場環境以及單臺保護裝置選線條件的限制，造成大面積誤動或拒動的情況。
圖1是本發明中微機綜合保護裝置的總結構框圖。圖2是本發明中微機綜合保護裝置的部分部件的結構框圖。圖3是本發明中微機綜合保護裝置的主控板的結構框圖。[0025]圖4是本發明中微機綜合保護裝置的電源板的結構框圖。圖5是本發明中微機綜合保護裝置的顯示模塊的結構框圖。圖6為本發明實施例的CAN網絡聯結示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖通過具體實施例對本發明的技術方案做進一步的說明。微機綜合保護裝置PA62主要由主板(包括DSP、鐵電存儲器、采樣電路、保護分合閘繼電器、保持繼電器等等)、電源板(包括電源模塊、電流電壓變換器模塊、運放模塊等)、顯示模塊和紅外遙控器等部件組成。如圖1至圖5所示，為本發明中微機綜合保護裝置PA62的總結構框圖和各部件結構框圖。 電網一次設備電壓、電流互感器轉換后的電壓和電流信號經微機保護裝置內部電壓電流互感器變換成弱電信號，經多路轉換開關、運算放大器、A/D轉換器轉換為數字量，再通過DSP進行處理、運算得到相應的電壓電流值；同時DSP接受經光電隔離的脈沖信號和開關量輸入信號(如斷路器狀態)、外部開入按鈕信號；所有信號經運算處理后，發出相應的跳合閘信號和告警信號到驅動接口電路，驅動電路將這些信號送到各繼電器，跳合閘繼電器觸點接通接觸器的跳合閘回路。各種信號的測量值、保護動作值、定值整定都通過LCD顯
/Jn ο通過光電隔離的CAN通訊接口可以使處于同一 CAN網絡中的微機保護裝置共享各自的零序保護穩態分量。建立該小電流接地選線系統，它需要多臺能夠檢測、分析零序故障穩態狀態的微機綜合保護裝置PA62，彼此之間通過CAN網絡進行互聯。圖6為本發明實施例的CAN網絡聯結示意圖。其步驟在于:步驟一:正常工作時，保護裝置不發送數據到CAN網絡中；步驟二:當發生接地故障時，所有檢測到異常狀態的保護裝置相互分享各自的零序保護穩態分量；步驟三:所有保護裝置通過CAN網絡得到其他保護裝置的零序保護穩態分量，根據選線原則進行分析、比較，判斷出實際最有可能的故障線路；動作出口，消除故障。本發明創造中選線原則的設計方案中包括算法設計、軟件設計和硬件設計部分。1、算法設計:本發明創造中選線原則的核心算法是保護裝置對CAN網絡中所有的零序保護穩態分量進行分析、比較，判斷。(I)正常工作時，PA62裝置不上傳數據至CAN總線上；(2)當發生接地故障時，所有檢測到零序電壓狀態異常的PA62裝置把自身檢測到的零序保護穩態分量上傳到CAN總線上；(3)PA62裝置根據選線原則1，利用群體比幅原理，選出部分可能發生故障的線路；(4) PA62裝置根據選線原則2，利用群體比相原理，再次篩選可能發生故障的線路；(5)PA62裝置根據選線原則3、4、5，最終判斷篩選出接地故障線路。[0044]當線路發生接地故障時，經過以上步驟，所有相關的PA62裝置經過對共享的零序保護穩態分量數據進行分析、比較，判斷，最終選擇出接地故障線路，準確有效的切除接地故障。2、軟件設計:本發明創造中選線原則處理在軟件上分為:零序保護穩態分量計算程序、數據上傳至CAN網絡程序和選線判斷程序。零序保護穩態分量計算程序:當發生接地故障時，單個保護裝置通過模擬量輸入接收零序電壓值、零序電流值，并計算出零序電流方向值、五次諧波零序電流值和五次諧波零序電流方向值。數據上傳至CAN網絡程序:當發生接地故障時，單個保護裝置把計算出來的零序保護相關的穩態分量以一幀固定的數據長度，通過CAN通訊芯片發送到CAN網絡中，并同時接收其他裝置的零序保護穩態分量數據，根據其他裝置的編號，把這些數據按順序存儲在自身的寄存器中，用于分析判斷。選線判斷程序:單個保護裝置根據選線原則，如果自身符合選線原則，則判定判斷本身是否為接地故障點，延時動作出口，切除接地故障。3、硬件設計:本發明創造中選線原則處理包括CAN收發器、DSP0 DSP為選線原則處理的核心模塊，完成對零序穩態分量數據的接收、計算和選線等。雖然本發明已以較佳實施例公開如上，但它們并不是用來限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和范圍內，自當可作各種變化或潤飾，但同樣在本發明的保護范圍之內。因此本發明的保護范圍應當以本申請的權利要求保護范圍所界定的為準。
權利要求1.一種是能夠檢測、分析零序故障穩態狀態的微機綜合保護測控裝置，包括主控板、電源板、顯示模塊、紅外遙控器，其特征在于:它還包括外部模擬量輸入端子、外部開入控制按鈕，所述主控板上集成有外部開入量輸入端子、繼電器輸出端子、CAN通訊端子、絕緣電阻監測輸入端子；所述外部模擬量輸入端子通過所述電源板與主控板相連；所述顯示模塊通過通訊電纜與所述主控板相連；所述外部開入控制按鈕通過所述顯示模塊與主控板相連；所述紅外遙控器通過所述顯示模塊與主控板相連； 所述主控板由數字信號處理器DSP、鐵電存儲器、采樣電路、繼電器組成，所述繼電器由保護分合閘繼電器、保持繼電器、信號繼電器組成；所述電源板由互感器模塊和電源模塊組成，所述互感器模塊是一種電流電壓變換器模塊；所述顯示模塊由有源開入按鍵、指示燈、IXD和紅外接收器組成； 它還具有集成在主控板上的通訊電路部分，通過光電隔離的通訊接口，所有裝置可以連接在一條CAN總線上。
2.根據權利要求1所述的微機綜合保護測控裝置，其特征在于:所述電源板通過三相電壓互感器取電，提供給主控板電源并輸出DCllOV和DC24V。
專利摘要本實用新型公開一種基于CAN網絡的小電流接地選線系統，系統主要包含一種可以對零序保護穩態分量進行計算、分析的微機綜合保護測控裝置，多臺微機綜合保護測控裝置通過CAN網絡連接，共享各自采用計算得到的零序保護穩態分量，當線路出現接地故障時，所有檢測到異常狀態的保護裝置，通過CAN網絡同時共享自身的穩態零序分量數據，并通過選線原則，找出最有可能的接地故障點，跳閘斷開該接地故障，從而可靠的切除故障。該小電流接地選線系統利用多臺保護裝置對接地故障時穩態數據的分析判斷，有效的防止了因為現場環境以及單臺保護裝置選線條件的限制，造成大面積誤動或拒動的情況。
文檔編號G01R31/08GK203037795SQ20122072307
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月25日 優先權日2012年12月25日
發明者張杭, 陳軍 申請人:南京因泰萊電器股份有限公司