一種供電線路保護裝置及保護控制方法

專利名稱：一種供電線路保護裝置及保護控制方法
技術領域：
本發明涉及用于供電線路上的保護裝置及保護控制方法。
背景技術：
配電自動化終端設備由于其特殊的運行環境，以及需要同時完成測量、故障檢測、 保護、遙控等多項功能，對供電線路保護裝置的硬件和軟件設計提出了很高的要求。

發明內容
本發明的目的是提供了 一種供電線路保護裝置及一種供電線路保護控制方法，所 提供的供電線路保護裝置可同時完成測量、故障檢測、保護、遙控功能，所提供的供電線路 保護控制方法，對供電線路的保護控制更加精確、人性化的。一種供電線路保護裝置，包括供電線路控制開關，供電線路控制開關包括合閘脫 扣器、分閘脫扣器，其中該供電線路保護裝置還包括數據處理器、供電線路檢測電路、參數 設定電路、手動合閘控制電路、手動分閘控制電路、遙控接收器、合閘遙控信號輸入電路、分 閘遙控信號輸入電路、合閘控制輸出電路、分閘控制輸出電路、合閘脫扣器控制電路、分閘 脫扣器控制電路，其中，供電線路檢測電路、參數設定電路的信號輸出端分別連接所述數據 處理器的供電線路檢測信號輸入端、參數設定輸入端口，手動合間控制電路、合間遙控信號 輸入電路的信號輸出端均連接所述數據處理器的合間信號輸入端，所述手動分間控制電 路、分間遙控信號輸入電路的信號輸出端均連接所述數據處理器的分間信號輸入端，合閘 遙控信號輸入電路、分間遙控信號輸入電路的信號輸入端分別對應連接遙控接收器的合閘 控制按鍵、分間控制按鍵；所述數據處理器的合間信號輸出端、分間信號輸出端分別對應連 接合閘控制輸出電路、分閘控制輸出電路的信號輸入端，合閘控制輸出電路、分閘控制輸出 電路分別對應控制合閘脫扣器控制電路、分閘脫扣器控制電路。所述的供電線路保護裝置，其中供電線路控制開關還包括開關輔助觸點；該保護 裝置還包括供電線路控制開關輔助觸點控制電路，該控制電路包括第一濾波器、第一光電 隔離器，所述開關輔助觸點的一端連接電源、另一端通過第一濾波器連接第一光電隔離器 的信號輸入端，第一光電隔離器信號輸出端的第一端分兩路，其第一路通過分壓電路連接 電源，其第二路連接所述數據處理器的供電線路控制開關輔助信號輸入端，第一光電隔離 器的信號輸出端的第二端接地。所述的供電線路保護裝置，其中所述的手動合閘控制電路包括一常開開關、第二 濾波器、第二光電耦合器，其中，該常開開關的一端連接電源、另一端通過第二濾波器連接 第二光電耦合器的輸入端，第二光電耦合器輸出端的第一端連接電源，第二端連接所述數 據處理器的合間信號輸入端；所述的手動分間控制電路包括一常閉開關、第三濾波器、第三 光電耦合器，其中，常閉開關的一端連接電源、另一端通過第三濾波器連接第三光電耦合器 的輸入端，第三光電耦合器輸出端的第一端連接電源，第二端連接所述數據處理器的分閘 信號輸入端；
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所述的合閘控制輸出電路包括第一開關三極管、第一繼電器，第一開關三極管的 基極連接所述數據處理器的合間信號輸出端，第一開關三極管的集電極通過第一繼電器的 線圈連接電源，第一開關三極管的發射極接地；第一繼電器的常開接點與所述合閘脫扣器 串接于供電線路上；所述的分閘控制輸出電路包括第二開關三極管、第二繼電器，第二開關三極管的 基極連接所述數據處理器的分間信號輸出端，第二開關三極管的集電極通過第二繼電器的 線圈連接電源，第二開關三極管的發射極接地；第二繼電器的常開接點與所述分閘脫扣器 串接于供電線路上。所述的供電線路保護裝置，其中所述的供電線路檢測電路包括與供電線路的各相 線一一對應連接的電流互感器，各電流互感器的初級繞組分別與各對應相線連接，所述的 供電線路檢測電路還包括與各電流互感器一一對應、并連接于各對應電流互感器次級繞組 的整流濾波穩壓電路，各整流濾波穩壓電路的信號輸出端分別連接所述數據處理器供電線 路檢測信號輸入端的對應相線檢測信號輸入端；所述各電流互感器以星型接法與供電線路 各相線連接；所述的參數設定電路包括過流定值設定單元、速斷定值設定單元、零序電流定值 設定單元、過流延時時間定值設定單元、重合次數設定單元、重合時間間隔參數設定單元， 所述各設定單元的信號輸出端分別連接所述數據處理器參數設定輸入端口的過流定值設 定輸入端、速斷定值設定輸入端、零序電流定值設定輸入端、過流延時時間定值設定輸入 端、重合次數設定輸入端、重合時間間隔參數設定輸入端。所述的供電線路保護裝置，其中所述的數據處理器采用單片機PIC16F887A。一種供電線路保護控制方法，其中包括如下步驟1)系統初始化與A/D采樣中斷程序初始化；2)判斷是否發生A/D采樣中斷，若是，進入步驟5)；若否，進入步驟3)；3)進入撥碼開關狀態讀取程序，同時判斷是否發生A/D采樣中斷，若是，進入步驟 5)；若否，進入步驟4)；4)進入開關控制程序，同時判斷是否發生A/D采樣中斷，若是，進入步驟5)；若否， 返回步驟2)；5)進入A/D采樣中斷程序。所述的供電線路保護控制方法，其中所述的A/D采樣中斷程序包括如下步驟51)、判斷狀態讀取計數器的計數值是否為0，若否，狀態讀取計數器進行減1操 作，然后進入步驟52)；若是，進入權利要求11的步驟3)；52)、判斷分閘時間計數器的計數值是否小于設置值，若是，分閘時間計數器進行 加1操作，若否，進入步驟53)；53)、判斷合閘時間計數器的計數值是否小于設置值，若是，合閘時間計數器進行 加1操作，若否，進入步驟54)；54)、判斷重合合閘時間計數器的計數值是否小于重合時間計數器的計數值，若 是，重合合閘時間計數器進行加1操作，若否，進入步驟55)；55)、判斷重合分閘時間計數器的計數值是否小于過流延時設置值，若是，重合分 閘時間計數器進行加1操作，若否，進入步驟56)；
56)、判斷報警計數器的計數值是否大于0，若是，報警計數器進行減1操作，若否， 進入步驟57)；57)、依次對各供電相線實施采樣。所述的供電線路保護控制方法，其中所述的步驟57)中對各供電相線實施采樣， 其中，對每一相線供電相線實施采樣都采用如下步驟571)、設置采樣通道，進行A/D采樣，將采集到的采樣數據的值與累加數據的值相 加，將相加結果保存到累積數據的存儲位，覆蓋掉累積數據的老數據；對采樣數據存儲位清 零；572)、進行采樣次數判斷，如果采樣次數小于設置值，則退出A/D采樣中斷程序， 返回A/D采樣中斷時主程序的中斷點繼續執行；如果采樣次數等于設置值，判斷等于設置 值次數的采樣是否是首個，若是，進入步驟573)，若否，進入步驟574)；573)、把累加數據的值傳送給對應中轉數據，覆蓋掉中轉數據存儲位的老數據；把 累加數據存儲位清零，采樣次數加1 ；退出A/D采樣中斷程序，返回A/D采樣中斷時主程序 的中斷點繼續執行；574)、把累加數據、中轉數據送到數據處理器進行有效值運算和存儲；然后，把累 加數據的值傳送給對應中轉數據，覆蓋掉中轉數據存儲位的老數據；把累加數據存儲位清 零；退出A/D采樣中斷程序，返回A/D采樣中斷時主程序的中斷點繼續執行。所述的供電線路保護控制方法，其中所述步驟3)中的撥碼開關狀態讀取程序，具 體包括如下步驟31)、判斷狀態讀取時間計數器是否為0，若否，返回主程序繼續執行；若是，進入 步驟32)；32)、對過流設定信號連續讀取三次，將三次的讀值進行比較，取讀值相同的兩次 為過流定值變量的設置值；之后進入步驟33)；33)、對速度電流設定信號連續讀取三次，將三次讀值進行比較，取讀值相同的兩 次為速斷定值變量的設置值；之后進入步驟34)；34)、對零序電流設定信號連續讀取三次，將三次讀值進行比較，取讀值相同的兩 次為零序電流定值變量的設置值；之后進入步驟35)；35)、對過流延時設定信號連續讀取三次，將三次讀值進行比較，取讀值相同的兩 次為過流延時變量的設置值；之后進入步驟36)；36)、對重合次數設定信號連續讀取三次，將三次讀值進行比較，取讀值相同的兩 次為重合次數變量的設置值；之后進入步驟37)；37)、對重合間隔設定信號連續讀取三次，將三次讀值進行比較，取讀值相同的兩 次為重合間隔變量的設置值；之后進入步驟38)；38)、給狀態讀取時間計數器賦于狀態讀取周期設置值；返回主程序繼續執行。所述的供電線路保護控制方法，其中所述步驟4)中的開關控制程序包括如下步 驟41)、首先讀取供電線路控制開關的分合閘狀態；若是分閘進入步驟42)；若是合 閘，進入步驟47)；42)、檢測各相線對應采樣信號的有效值是否大于過流定值，若是，發出分閘指令并閉鎖報警；若否，進入步驟43)；43)、檢測供電線路控制開關是否有在合閘后2秒內又出現了分閘，若是，發出分 閘指令并閉鎖報警；若否，進入步驟44)；44)、檢測是否接收到合閘操作指令信號，若有，驅動供電線路控制開關的合閘脫 扣器進行合閘操作，合閘時間計數器歸零，重新開始累計合閘時間；若沒有，進入步驟45)；45)、檢測重合標志位置，判斷是否發生了重合，若沒有發生重合操作，將第一次重 合間隔時長的值賦給重合時間計數器，返回主程序繼續執行；若接收到系統發出的重合指 令，進入步驟46)；46)、執行合閘操作，同時，判斷重合合閘時間計數器的計數值是否小于重合時間 計數器的計數值，若是，返回主程序繼續執行，同時，重合合間時間計數器繼續累加計數；若 否，發出合閘信號，重合合閘時間計數器、重合分閘計數器歸零，重新開始累計；執行重合次 數加1，把與執行重合次數變量對應的重合間隔時長的值賦予重合時間計數器，然后返回主 程序繼續執行；47)、首先確認重合次數變量的值；接著，判斷分閘時間計數器的計數值是否小于 設置值，若是，進入步驟48)；若否，進入步驟49)；48)、系統進入閉鎖報警程序，周期性發出分閘操作指令，分閘時間計數器歸零重 新計數，返回主程序繼續執行；49)判斷任一相線的A/D采樣有效值是否大于等于速斷定值，如是，系統進入閉鎖 報警程序，接著發出分間操作指令，分間時間計數器歸零重新計數，返回主程序繼續執行； 若否，進入步驟410)；410)、判斷供電線路火線上的A/D采集有效值是否大于過流定值、判斷供電線路 零線上的A/D采集有效值是否大于零序電流定值若判斷得出前述任一為是，則進入步驟
411)；若判斷得出前述均為否，則進入步驟415)；411)、判斷重合分閘時間計數器的值是否大于過流延時設置值，若是，進入步驟
412)；若否，進入步驟416)；412)、執行分閘操作指令，重合合閘計數器歸零、重合分閘時間計數器歸零、分閘 時間計數器歸零；然后，判斷執行重合次數變量的值是否等于重合次數變量的值，若是，進 入步驟413)；若否，進入步驟414)；413)、執行重合次數變量歸零，系統進入閉鎖報警程序，返回主程序繼續執行；414)、將重合標志置為正在執行重合操作的標志，返回主程序繼續執行；415)、重合分閘時間計數器歸零，把重合間隔0的值傳給重合時間計數器，然后進 入步驟416)；416)、判斷有無分閘信號，若有分閘信號，進入步驟417)；若沒有分閘信號，返回 繼續執行主程序；417)、執行分閘操作，分閘時間計數器清零，給合閘時間計數器賦予3秒的值，返 回繼續執行主程序。本發明采用上述技術方案將達到如下的技術效果本發明的供電線路保護裝置，對數據處理器編程，可準確、快捷地對輸入的信號進 行處理、計算等并輸出相應的控制信號，供電線路檢測電路用于檢測供電線路各相線的電流、電壓等信息、參數設定電路可自由設定需要的限值，手動合閘控制電路、手動分閘控制 電路可手動控制供電線路控制開關的合間、分間、遙控發射器、遙控接收器以及合間遙控信 號輸入電路、分閘遙控信號輸入電路可通過遙控遠距離控制供電線路控制開關的合、分閘， 綜上可見，本發明的供電線路保護裝置可同時完成測量、故障檢測、保護、遙控功能；此外， 本發明還可包括供電線路控制開關輔助觸點控制電路，可進一步提高供電線路保護裝置的 檢測準確度。本發明還提供了一種供電線路保護控制方法，本發明的供電線路保護控制方 法實施后，對供電線路的保護控制相對現有技術中的保護控制方法更加精確、人性化。


圖1為本發明一種供電線路保護裝置的電路原理圖；圖2為圖1所示供電線路保護裝置中六個參數設定撥碼開關的各撥碼狀態與相應 設定參數的對照展示圖。圖3為本發明一種供電線路保護控制方法的主程序流程圖；圖4為圖3所示主程序中A/D采樣中斷程序的流程圖；圖5為圖3所示主程序中撥碼開關狀態讀取程序的流程圖；圖6為圖3所示主程序中開關控制程序的流程圖；圖7為圖6所示開關控制程序中閉鎖報警程序的流程圖。
具體實施例方式本發明一種供電線路保護裝置，如圖1所示的電路原理圖，包括供電線路控制開 關，供電線路控制開關包括合閘脫扣器J11、分閘脫扣器J12、輔助觸點DL1，該供電線路保 護裝置還包括數據處理器Ul (采用單片機PIC16F887A)、供電線路檢測電路、參數設定電 路、手動合閘控制電路、手動分閘控制電路、遙控發射器(圖中未示出)、遙控接收器、合閘 遙控信號輸入電路、分閘遙控信號輸入電路、合閘控制輸出電路、分閘控制輸出電路、供電 線路控制開關輔助觸點控制電路、合閘脫扣器控制電路、分閘脫扣器控制電路，其中，供電 線路檢測電路、參數設定電路的信號輸出端分別連接所述數據處理器Ul的供電線路檢測 信號輸入端、參數設定輸入端口，手動合間控制電路、合間遙控信號輸入電路的信號輸出端 均連接所述數據處理器Ul的合間信號輸入端，所述手動分間控制電路、分間遙控信號輸入 電路的信號輸出端均連接所述數據處理器Ul的分間信號輸入端，合間遙控信號輸入電路、 分閘遙控信號輸入電路的信號輸入端分別對應連接遙控接收器的合間控制按鍵、分間控制 按鍵；所述數據處理器Ul的合間信號輸出端、分間信號輸出端分別對應連接合間控制輸出 電路、分閘控制輸出電路的信號輸入端，合閘控制輸出電路、分閘控制輸出電路分別對應控 制合閘脫扣器控制電路、分閘脫扣器控制電路。供電線路控制開關輔助觸點控制電路的信 號輸出端連接所述數據處理器Ul的供電線路控制開關輔助信號輸入端。本實施例供電線路保護裝置的電源模塊包括一交流變壓器TF1，該交流變壓器 TFl的初級繞組用于連接在市電電源上，該交流變壓器TFl的次級繞組先通過整流橋D10、 濾波器C10、第一三端穩壓器G 1進行整流、濾波、穩壓處理后，再由電容Cll濾波即輸出直 流+12V電源；該直流12V電源再經第二三端穩壓器G2穩壓、電容C12濾波后輸出+5V電 源；+5V電源用于為數據處理器Ul(單片機PIC16F887)、數據處理器Ul的16M晶振TO、遙控接收器DZl供電。所述的手動合閘控制電路包括一常開開關S2、第二片狀濾波器EMI2、第二光電耦 合器U3，其中，該常開開關S2的一端連接+12電源、另一端通過第二片狀濾波器EMI2連接 第二光電耦合器U3的輸入端，第二光電耦合器U3輸出端的第一端連接+5V電源，第二端連 接所述數據處理器Ul的合間信號輸入端21腳。所述的手動分閘控制電路包括一常閉開關S3、第三片狀濾波器EMI3、第三光電耦 合器U4，其中，常閉開關S3的一端連接+12V電源、另一端通過第三片狀濾波器EMI3連接第 三光電耦合器U4的輸入端，第三光電耦合器U4輸出端的第一端連接+5V電源，第二端連接 所述數據處理器Ul的分間信號輸入端22腳。所述的合間遙控信號輸入電路包括第一二極管D7，該第一二極管D7的正極連接 遙控接收器DZl的合間按鍵的信號輸出端1腳上，該第一二極管D7的負極連接所述數據處 理器Ul的合閘信號輸入端21腳。所述的分間遙控信號輸入電路包括第二二極管D8，該第二二極管D8的正極連接 遙控接收器DZl的分間按鍵的信號輸出端4腳上，該第二二極管D8的負極連接所述數據處 理器Ul的分閘信號輸入端22腳。所述的合閘控制輸出電路包括第一開關三極管Q1、第一繼電器J1，第一開關三極 管Ql的基極連接所述數據處理器Ul的合閘信號輸出端23腳，第一開關三極管Ql的集電 極通過第一繼電器Jl的線圈連接+12V電源，第一開關三極管Ql的發射極接地；第一繼電 器Jl的常開接點Jl-I與所述合閘脫扣器Jll串接構成合閘脫扣器控制電路，該合閘脫扣 器控制電路用于串接在供電線路上。所述的分閘控制輸出電路包括第二開關三極管Q2、第二繼電器J2，第二開關三極 管Q2的基極連接所述數據處理器Ul的分間信號輸出端24腳，第二開關三極管Q2的集電極 通過第二繼電器J2的線圈連接+12V電源，第二開關三極管的發射極接地；第二繼電器J2 的常開接點J2-1與所述分閘脫扣器J12串接構成分閘脫扣器控制電路，該分閘脫扣器控制 電路用于串接在供電線路上。所述的供電線路檢測電路包括與供電線路(本實施例中供電線路為三線制電路) 的A相、B相、C相三條相線一一對應連接的過流互感器T1、T3、T2，本實施例中，所述各過流 互感器Tl、Τ3、Τ2以星型接法與供電線路的A相、B相、C相連接當Α、B、C三相電流相等 時，其三相電流矢量和為零，即流過Τ3的電流Io為零，當Α、B、C三相電流不相等時，其三 相電流矢量和產生一個不平衡電流，即有一個不平衡電流Io流過Τ3。電流互感器Tl、Τ2、 Τ3的次級繞組分明連接第一、第二、第三整流濾波穩壓電路，各整流濾波穩壓電路均相同， 以第一整流濾波穩壓電路為例，其由濾波器Cl、整流橋D1、電容C4、電阻R1、電位器W3依次 連接構成，其輸出端連接所述數據處理器Ul的2腳，第二、第三整流濾波穩壓電路的輸出端 分別連接所述數據處理器Ul的3、5腳。所述的參數設定電路包括過流定值設定撥碼開關ΒΚ1、速斷定值設定撥碼開關 ΒΚ2、零序電流定值設定撥碼開關ΒΚ3、過流延時時間定值設定撥碼開關ΒΚ4、重合次數設定 撥碼開關ΒΚ5、重合時間間隔參數設定撥碼開關ΒΚ6，所述過流定值設定撥碼開關BKl的4、 5、6腳連接所述數據處理器Ul的過流定值設定輸入端7、6、4腳；速斷定值設定撥碼開關 ΒΚ2的4、5、6腳連接所述數據處理器Ul的速斷定值設定輸入端10、9、8腳；零序電流定值設定撥碼開關BK3的6、7、8、9、10腳分別對應連接所述數據處理器Ul的零序電流定值設定 輸入端19、18、17、16、15腳；所述過流定值設定撥碼開關BKl的1、2、3腳、所述速斷定值設 定撥碼開關BK2的1、2、3腳、所述零序電流定值設定撥碼開關BK3的1、2、3、4、5腳均連接 于+5V直流電源上；所述過流延時時間定值設定撥碼開關BK4的1、2、3、4腳分別對應連接 所述數據處理器Ul的40、39、38、37腳；所述重合次數設定撥碼開關BK5的1、2腳分別對應 連接所述數據處理器Ul的36、35腳；所述重合時間間隔參數設定撥碼開關BK6的1、2、3、4、 5、6腳分別對應連接34、33、30、29、28、27腳；所述過流延時時間定值設定撥碼開關BK4的 5、6、7、8腳、所述重合次數設定撥碼開關BK5的3、4腳、所述重合時間間隔參數設定撥碼開 關BK6的7、8、9、10、11、12腳均連接于+5V直流電源上。圖2所示為上述六個參數設定撥 碼開關BKl、BK2、BK3、BK4、BK5、BK6的各撥碼狀態與相應設定參數之間的對照展示圖，如需 將過流定值設定撥碼開關BKl設定為5A時，將由左到右順序的三個撥碼鍵分別對應下撥狀 態、下撥狀態、上撥狀態即可，其余不再一一詳細贅述。供電線路控制開關輔助觸點控制電路包括第一片狀濾波器EMI1、第一光電隔離器 U2，所述開關輔助觸點DLl的一端連接+12V電源、另一端通過第一片狀濾波器EMIl連接第 一光電隔離器U2的信號輸入端，第一光電隔離器U2信號輸出端的第一端分兩路，其第一路 通過分壓電阻RlO連接+5V電源，其第二路連接所述數據處理器Ul的供電線路控制開關輔 助信號輸入端20腳，第一光電隔離器U2的信號輸出端的第二端接地。本實施例供電線路保護裝置還包括復位電路，狀態指示電路，所述復位電路包括 一復位按鍵Sl與兩電阻R7、R8依次串接，電阻R8的自由端連接+5V電源，復位按鍵Sl的 自由端接地，兩電阻R7、R8的中間接點連接所述數據處理器Ul的復位端1腳，按鍵Sl用于 復位控制，(本實施例中，復位按鍵Sl為常開按鍵，按下接通，松開斷開)按下復位按鍵Si， 數據處理器UI的1腳就得到一個低電位信號，數據處理器Ul復位一次。所述狀態指示電路包括一分壓電阻R15、一 LED發光二極管LEDl，發光二極管LEDl 的負極接地、正極通過電阻R15連接所述數據處理器Ul的狀態信號輸出端口 25腳。電源接通后，本實施例供電線路保護裝置進入工作狀態，此時發光二極管LEDl閃 爍；通過撥碼開關BK1、BK2、BK3、BK4、BK5、BK6設定需要的過流定值、速斷定值、零序電流 (小電流)定值、過流延時時間定值、重合次數、重合時間間隔。當供電線路控制開關處于分 閘狀態，此時供電線路控制開關的輔助觸點DLI是斷開的，光電耦合器U2處于截止狀態，數 據處理器Ul的20腳是高電位，若需合間，按遙控發射器合間鍵，遙控接收器DZl的1腳輸 出高電位，通過二極管D7輸入到所述數據處理器Ul的21腳(或接通合間按鈕S2，電流通 過片狀濾波器EMI2、電阻Rll使光耦U3導通，通過電阻R12節點使數據處理器Ul的21腳 得到一個高電位)，這時數據處理器Ul的合閘信號輸出端23腳輸出時長最長500ms的脈 沖，通過電阻R17使三極管Ql導通，繼電器Jl動作，繼電器觸點Jl-I閉合，合閘脫扣器Jll 得電動作，供電線路控制開關動作合閘，同時供電線路控制開關的輔助觸點DLl接通，數據 處理器Ul的20腳由高電位變成低電位，這時數據處理器Ul的23腳終止脈沖輸出，供電線 路控制開關合閘完成，供電線路接通；輔助觸點DLl接通時，供電線路控制開關處在合閘狀 態，輔助觸點DLl斷開時，供電線路控制開關處在分閘狀態；如果供電線路控制開關合閘不 成功，則數據處理器Ul的25腳輸出信號驅動發光二極管LEDl長亮以示警，再按遙控發射 器或手動合閘按鈕S2，數據處理器Ul不響應，這樣，就防止了由于供電線路控制開關的機
12械故障而發生的供電事故，同時避免由于供電線路控制開關機械故障造成合閘脫扣器長期 通電燒毀和其他相關設備(如高壓PT設備等)損壞，5分鐘后告警自動解除，或按下復位按 鍵Sl解除告警。 當供電線路控制開關處于合閘狀態，數據處理器Ul的20腳是低電位，供電線路控 制開關的輔助觸點DLl是閉合狀態，若需分閘，按遙控發射器分閘鍵或手動分閘按鈕S3，數 據處理器Ul的22腳會得到一個高電位，這時數據處理器Ul的24腳輸出最長500ms的脈 沖，通過電阻R18使三極管Q2導通，繼電器J2動作，繼電器觸點J2-1閉合，分閘脫扣器J12 得電動作，供電線路控制開關分閘，同時供電線路控制開關的輔助觸點DLl斷開，數據處理 器Ul的20腳由低電位變成高電位，這時數據處理器Ul的24腳終止脈沖輸出，分間完成， 供電線路停止供電；如果供電線路控制開關分閘不成功，數據處理器Ul的24腳會繼續發出 脈沖，同時發光二極管LEDl長亮以示警，防止由于供電線路控制開關機械故障(開關拒分) 發生的供電事故，同時避免由于開關機械故障造成分閘脫扣器長期通電燒毀和其他相關設 備(如高壓PT設備)損壞，5分鐘后告警自動解除，或按復位按鍵Sl解除告警。所述供電線路控制開關合閘即供電線路接通后，數據處理器Ul的3路A/D轉換端 口 2腳、3腳、5腳分別對過流互感器T1、T2、T3輸出的電流la、Ic、Io分別經第一、第二、第 三整流濾波穩壓電路轉換成的電壓信號Ua、Uc、Uo進行數據采集。在每個周期(20ms)，三 路A/D轉換端口每路分別采集20個瞬時值為一組并進行平均運算(將采集的連續的20個 數據相加再除以20)，每一路分別得到1個有效值，同時程序采用對每路A/D采樣端所采得 的20個瞬時值依次更新，20個瞬時值又分為2組，每得到10個新瞬時值就替換掉最前面的 10個瞬時值，再對被更新后的20個數值進行運算，從而提高了實時準確度。同時執行程序 周期性(180ms)對六個撥碼開關抓1、81(2、81(3、81(4、81(5、81(6的設定輸出信號以及數據處 理器Ul的20腳、21腳、22腳I/O管腳進行高低電位檢測，從而判斷各撥碼開關所設置的功 能、參數及開關狀態、接收分、合閘指令；對以上各I/O管腳檢測采取了 3取2原則進行判斷 (是取三個中兩個相同的值采用如數據處理器Ul的20、22腳均為高電平，即可判斷供電 線路控制開關處于分閘狀態；如數據處理器Ul的20、22腳均為低電平，即可判斷供電線路 控制開關處于合閘狀態)，提高了本保護裝置的抗干擾能力。同時采用了片狀濾波器EMI1、 EMI2、EMI3濾波和光耦U2、U3、U4進行光電隔離，可進一步降低干擾，提高本保護裝置的抗 干擾能力。為了保證得到更及時的電網的實時數值，我們采取了 A/D采集與程序并行的方 法，即A/D采集用中斷的方式，無論何時、程序運行何處只要A/D采集時間到，立即產生中斷 進行A/D采集。當供電線路控制開關合閘完成時，流經該開關A相的電流Ia經過過流互感器Tl 變換成交流電壓信號，經電容Cl濾去高次波和尖波經整流橋Dl整流、電容C4濾波再經電 阻Rl、電位器W3限壓得到直流脈動電壓Ua ；數據處理器Ul的A/D轉換端口 2腳對該直流 脈動電壓Ua進行A/D采樣，當采樣值大于所設置的過流值時，進入過流延時程序，若在延時 時間內的采集值均大于設置值，則數據處理器Ul的24腳輸出高電位，通過電阻R18使三極 管Q2導通，繼電器J2動作，繼電器J2的觸點J2-1閉合，分閘脫扣器J12得電動作，供電線 路控制開關分閘，供電線路控制開關的輔助觸點DLl斷開，數據處理器Ul的20腳得到高 電位，數據處理器Ul的24腳停止輸出，從而使三極管Q2截止，繼電器J2失電復位，保護動 作完成。如果有一次至三次重合，則保護動作完成后經過重合間隔時間后，數據處理器Ul的23腳輸出高電位，通過三極管Q1、繼電器Jl使合閘脫扣器Jll動作，供電線路控制開關 合閘。供電線路控制開關合閘后，如果故障電流未消除，供電線路控制開關繼續分閘，如此 完成三次重合后故障仍未消除，則供電線路控制開關分閘，同時發光二極管LEDl指示燈常 亮，以示告警。本保護裝置進入閉鎖狀態，這時無論遙控操作合閘還是手動操作合閘，本保 護裝置都不響應，這樣避免了線路故障未消除又合閘送電事故。本發明還提供了一種供電線路保護控制方法，其主程序如圖3所示，包括如下步 驟1)系統初始化與A/D采樣中斷程序初始化；(因為本系統的A/D采樣是用中斷的 方式進行的，所以需要使用數據處理器Ul的CCP2模塊(CCP2模塊是“輸入捕捉/輸出比較 /脈沖寬度調節CCPKapture/Compare/PWM)模塊”)的主/從運行周期寄存器(CCPR2)產 生的中斷功能，主/從運行周期寄存器CCPR2是由兩個8位寄存器即CCPR2L(低8位)和 CCPR2H(高8位)組成的16位可編程的周期寄存器，主/從運行周期寄存器CCPR2是可讀 寫寄存器，通過寫入主/從運行周期寄存器CCPR2的值確定主/從運行周期寄存器CCPR2 的周期(寫入主/從運行周期寄存器CCPR2的值是程序工作運行前即設置好的，系統初始 化時即完成)，當數據處理器Ul的定時器TMRl (與系統時鐘同步的一個計數器)的值與主 /從運行周期寄存器CCPR2的值相等的時候，CCP2模塊會發出一個觸發信號(前提是CCP2 模塊的中斷功能必須打開，即將CCP2IE的值設置成1，程序寫入“CCP2IE = 1”的代碼即表 示打開CCP2模塊的中斷功能)，然后CCP2IF = 1，同時自動將TMRl清零，當CCP2IF = 1的 時候說明數據處理器Ul進入到了 CCP2中斷狀態，數據處理器Ul會自動停止當前的程序執 行，轉入到中斷服務程序執行中斷服務程序，在退出中斷服務程序時程序須將CCP2IF的值 設置為0，否則數據處理器Ul會不停的無限循環執行中斷服務程序；)2)(打開CCP2中斷功能，CCP2IE = 1)判斷是否發生A/D采樣中斷，若是，進入步 驟5)；若否，進入步驟3)；3)進入撥碼開關狀態讀取程序；同時，判斷是否發生A/D采樣中斷，若是，進入步 驟5)；若否，撥碼開關狀態讀取程序完成后進入步驟4)；4)進入開關控制程序；同時判斷是否發生A/D采樣中斷，若是，進入步驟5)；若 否，開關控制程序完成后返回步驟2)；5)進入A/D采樣中斷程序；圖3主程序中所述的A/D采樣中斷程序的流程圖如圖4所示，包括如下步驟51)、判斷狀態讀取計數器的計數值是否為0，若否，狀態讀取計數器進行減1操 作，然后進入步驟52)；若是，進入權利要求11的步驟3所述的撥碼開關狀態讀取程序)；本實施例中，狀態讀取計數器Zttime的初始值設為1800 (ms)，每次進入A/D采 樣中斷服務程序狀態讀取計數器都自動減1(減去1ms，本實施例中，以Ims為一個計數 單位)，當狀態讀取計數器的計數值為0時“撥碼開關狀態讀取程序”開始執行，在撥碼開 關狀態讀取程序中給狀態讀取計數器賦值1800，從而使“撥碼開關狀態讀取程序”每隔 1800ms (毫秒)執行一次；52)、判斷分閘時間計數器的計數值是否小于設置值，若是，分閘時間計數器進行 加1操作，若否，進入步驟53)；本實施例中，分閘時間計數器FZtime的設置值(上限值)設為500，每次進入A/D采樣中斷服務程序，都判斷分閘時間計數器的值是否小于500，只有當分閘時間計數器的 值小于500時進行加1操作，否則執行排在后邊的程序；(分閘時間計數器的設置值500是 分閘時間計數器的上限值，當分閘時間計數器的值等于500時程序就停止對分閘時間計數 器進行累加操作，防止時間計數器(16位計數器)的值過大溢出錯誤；因為分閘信號的周期 為500mS，當前一個分閘操作過了 500mS后還沒分閘成功，則會有第二個分閘信號，所以分 閘時間計數器最大為500即可)在執行分閘操作時數據處理器Ul的24管腳輸出高電位， 將分閘時間計數器的值清0以便重新累加計數；通過判斷分閘時間計數器的值來獲取執行 分閘操作已經有多長時間，來判斷供電線路控制開關是否能正常分閘；53)、判斷合閘時間計數器的計數值是否小于設置值，若是，合閘時間計數器進行 加1操作，若否，進入步驟54)；本實施例中，合閘時間計數器Hztime的初始值設為2000，每次進入A/D采樣中 斷服務程序，都判斷合閘時間計數器的值是否小于2000，只有當合閘時間計數器的值小于 2000時進行加1操作，否則執行排在后邊的程序；(合閘時間計數器的值等于2000代表執 行合閘操作已經有2秒鐘)；在執行合閘操作時數據處理器Ul的23管腳輸出高電位，將合 閘時間計數器的值清0以便重新開始累加計數；通過判斷合閘時間計數器的值來獲取執行 合閘操作已經有多長時間，來判斷這次合閘操作有無合閘到故障點；(當執行合閘操作之 后2秒內如果系統出現故障分閘(過流或速斷分閘)則說明“合閘到故障點”，合閘到故障 點時，系統會發出閉鎖報警警告，禁止一切合閘操作)54)、判斷重合合閘時間計數器的計數值是否小于重合時間計數器的計數值，若 是，重合合閘時間計數器進行加1操作，若否，進入步驟55)；重合合閘時間計數器CHHtime的初始值為重合間隔0 (CHspac 0)的值，(本實施例 中設有重合間隔0、重合間隔1、重合間隔2)，具體數值是由用戶設置；每次進入A/D采樣中 斷服務程序，都判斷重合合閘時間計數器的值是否小于重合時間計數器的值(CHtime)(重 合時間計數器的初始值也為重合間隔0 (CHspac 0)的值，而且重合時間計數器的值會隨著 執行重合操作次數和用戶設置的不同也有不同的值，具體請參考“開關控制程序”)，只有當 重合合閘時間計數器的值小于重合時間計數器的值的時候才會對重合合閘時間計數器進 行加1操作，否則執行排在后邊的程序(重合合閘時間計數器的值等于重合時間計數器的 值時，說明執行重合合閘操作的時間已經達到用戶設置的重合合閘時間，之后如果電網還 存在電流值達到保護值時，且重合次數沒有執行完，則就再一次執行分閘操作)；當重合合 閘操作指令(數據處理器Ul的23管腳輸出一個高電位)執行完之后將重合合間時間計數 器的值清0，以便其重新開始計數；通過判斷重合合間時間計數器的值來獲取執行重合合 閘操作已經有多長時間，為下一步的重合分閘操作做時間計數器(重合分閘例如，如果用 戶設置的故障間隔時間(即過流延時)為900mS，則當重合合閘時間計數器的值為900的時 候開始執行重合分閘操作；)下邊是假如電網電流值一直達到保護值不變，本產品重合次數設為3次的執行過 程分一合分一合分一合分一閉鎖報警；注
重合分閘等待1次重合間隔的時間重合合閘等待過流延時的時間重合分閘等待2次重合間隔的時間重合合閘等待過流延時的時間重合分閘等待3次重合間隔的時間 --^--^ ------
重合合闡等待過流延時的時間重合分鬧閉鎖報警；55)、判斷重合分閘時間計數器的計數值是否小于過流延時設置值，若是，重合分 閘時間計數器進行加1操作，若否，進入步驟56)；重合分閘時間計數器CHFtime的初始值為過流延時設置值(GLtime)，是用戶設置 的，數值范圍在60ms到2000ms之間，每次進入A/D采樣中斷服務程序，都判斷重合分閘時 間計數器的值是否小于過流延時設置值；只有當重合分閘時間計數器的值小于過流延時設 置值時才對重合分閘時間計數器進行加1操作，否則執行排在后邊的程序；當重合分閘操 作指令(數據處理器Ul的24管腳輸出一個高電位)執行完之后將重合分間時間計數器清 0，以便可以重新開始累加計數；通過判斷重合分間時間計數器的值來獲取執行重合分閘操 作已經有多長時間，為下一步的重合合閘操作做時間計數(即為下一次的分/合閘操作指 令的延遲時間計數)；56)、判斷報警計數器的計數值是否大于0，若是，報警計數器進行減1操作，若否， 進入步驟57)；報警計數器BJtime的初始值設為0，每次進入A/D采樣中斷服務程序，都判斷報警 計數器的值是否大于0，若是，報警計數器進行減1操作；當報警計數器的值大于0時才對 報警計數器進行減1操作，否則執行排在后邊的程序；程序通過判斷報警計數器的值來獲 取執行閉鎖報警操作已經有多長時間，為下一步解除報警狀態操作做時間計數器；當系統 需要執行閉鎖報警時，將賦給報警計數器一個300000 (轉換成毫秒后的5分鐘的值)的值 即可讓閉鎖報警程序執行閉鎖報警操作；57)、依次對各供電相線實施采樣；所述的供電線路保護控制方法，其中所述的步驟57)中對各供電相線實施采樣， 其中，對每一相線供電相線實施采樣都采用如下步驟571)、設置采樣通道，進行A/D采樣，將采集到的采樣數據的值與累加數據的值相 加，將相加結果保存到累積數據的存儲位，覆蓋掉累積數據的老數據；對采樣數據存儲位清 零；572)、進行采樣次數判斷，如果采樣次數小于設置值，則退出A/D采樣中斷程序， 返回A/D采樣中斷時主程序的中斷點繼續執行；如果采樣次數等于設置值，判斷等于設置 值次數的采樣是否是首個，若是，進入步驟573)，若否，進入步驟574)；573)、把累加數據的值傳送給對應中轉數據，覆蓋掉中轉數據存儲位的老數據；把 累加數據存儲位清零，采樣次數加1 ；退出A/D采樣中斷程序，返回A/D采樣中斷時主程序 的中斷點繼續執行；574)、把累加數據、中轉數據送到數據處理器進行有效值運算和存儲；然后，把累 加數據的值傳送給對應中轉數據，覆蓋掉中轉數據存儲位的老數據；把累加數據存儲位清 零；退出A/D采樣中斷程序，返回A/D采樣中斷時主程序的中斷點繼續執行。具體到本實施例中，前面步驟57)中所述的“依次對各供電相線實施采樣”具體如 下—、設置A相線(火線一)的采樣通道為ANO (數據處理器Ul的第2管腳)、觸發A/D采樣(將ADGO置1)，等待A/D采樣完成(A/D采樣完成后，數據處理器Ul將ADGO置 0) ； (ADG0是數據處理器Ul的一個A/D轉換啟動控制位兼作狀態位；ADGO = 1則啟動A/D 轉換過程或表明A/D轉換正在進行；ADGO = 0則A/D轉換已經完成(數據處理器Ul自動 清0)或表示未進行A/D轉換)；二、將采集到的Ua數據(ADdatUa)與Ua累加數據(datUa)相加，結果保存到累加 數據(datUa) (datUa+ADdatUa = datUa)，對 ADdatUa 清 0 ；三、設置C相線(火線二)的采樣通道為ANl (數據處理器Ul的第3管腳)、觸發 A/D采樣(將ADGO置1)，等待A/D采樣完成(ADG0 = 0, A/D采樣完成數據處理器Ul自動 將 ADGO 置 0)；四、將采集到的Uc數據(ADdatUc)與Uc累加數據(datUc)相加，結果保存到累加 數據(datUc) (datUc+ADdatUc = datUc)，對 ADdatUc 清 0 ；五、設置B相線(零線)的采樣通道為AN3(數據處理器Ul的第5管腳，AN2管腳 被設置過流定值的撥碼開關占用)、觸發A/D采樣(將ADGO置1)，等待A/D采樣完成(ADG0 =0，A/D采樣完成數據處理器Ul自動將ADGO置0)；六、將采集到的Uo數據(AddatUo)與Uo累加數據(datUo)相加，結果保存到累加 數據(datUo) (datUo+ADdatUo = datUo)，對 ADdatUo 清 O ；七、進行采樣次數判斷8. 1如果采樣次數小于10，則退出中斷，返回到程序中斷點(A/D中斷時執行程序 的位置)從斷點繼續執行程序；8. 2如果采樣次數等于10，則判斷是否是首10次a)、如果是首10次，則把累加數據(datUa、datUc、datUo)的值分別傳送給對應的 中轉數據(NdatUa、NdatUc、NdatUo)覆蓋掉中轉數據(NdatUa、NdatUc、NdatUo)的老數據； 把累加數據(datUa、datUc、datUo)清0，采樣次數置1 ；退出中斷，返回到主程序中斷點，從 中斷點繼續執行主程序；b)、如果不是是首10次，則把累加數據(datUa、datUc、datUo)和中轉數據 (NdatUa.NdatUc,NdatUo)送數據處理器Ul進行有效值運算(因為本系統外圍電路已經把 外部電網的交流電流Ia、Ic、Io、轉換成了相應的直流電壓Ua、Ub、Uo進行A/D采樣，所以有 效值運算只需將累加數據和中轉數據進行相加求平均值即可，如(datUa+NdatUa)/20 ；)； 最后把累加數據(datUa、datUc、datUo)的值分別傳送給對應的中轉數據(NdatUa、NdatUc、 NdatUo)覆蓋掉中轉數據(NdatUa、NdatUc、NdatUo)的老數據；把累加數據(datUa、datUc、 datUo)清O ；退出中斷，返回到主程序中斷點，從中斷點繼續執行主程序。主程序中步驟3)所述的撥碼開關狀態讀取程序的流程圖如圖5所示，具體包括如 下步驟(主程序部分只在A/D中斷里對狀態讀取時間計數器ZTtime進行每次減1的操作， 直至狀態讀取時間計數器ZTtime的值為O為止)31)、首先判斷狀態讀取時間計數器是否為0，若否，返回主程序繼續執行；若是， 進入步驟32)；32)、對過流設定信號連續讀取三次(對數據處理器Ul的管腳4、6、7的電平連續 讀取三次)，將三次的讀值進行比較，取讀值相同的兩次為過流定值變量的設置值(即3取 2原則)；之后進入步驟33)；
33)、對速度電流設定信號連續讀取三次(對數據處理器Ul的管腳8、9、10的電平 連續讀取三次)，將三次讀值進行比較，取讀值相同的兩次為速斷定值變量的設置值；之后 進入步驟34)；34)、對零序電流設定信號連續讀取三次(對數據處理器Ul的管腳15、16、17、18、 19的電平連續讀取三次)，將三次讀值進行比較，取讀值相同的兩次為零序電流定值變量 的設置值；之后進入步驟35)；35)、對過流延時設定信號連續讀取三次(對數據處理器Ul的管腳40、39、38的電 平連續讀取3次)，將三次讀值進行比較，取讀值相同的兩次為過流延時變量的設置值；之 后進入步驟36)；36)、對重合次數設定信號連續讀取三次(對數據處理器Ul的管腳36、35的電平 連續讀取3次)，將三次讀值進行比較，取讀值相同的兩次為重合次數變量的設置值；之后 進入步驟37)；37)、對重合間隔設定信號連續讀取三次(對數據處理器Ul的管腳34、33、30、29、 28,27的電平連續讀取3次)，將三次讀值進行比較，取讀值相同的兩次為重合間隔變量的 設置值；之后進入步驟38)；38)、給狀態讀取時間計數器賦于狀態讀取周期設置值(1800)；返回主程序繼續 執行。圖6為圖3所示主程序中開關控制程序的流程圖，具體包括如下步驟41)、首先讀取供電線路控制開關的分合閘狀態；若是分閘進入步驟42)；若是合 閘，進入步驟47)；42)、檢測各相線對應采樣信號的有效值是否大于過流定值，若是，發出分閘指令 并閉鎖報警；若否，進入步驟43)；這里是檢測各通道(la、Ic、Ιο)的A/D采集有效值是否大于0. 3A(判斷被檢測端 是否有有效的電流值)；這里所述的分閘指令只包括因電流過大或故障造成的分閘指令， 不包括人為的遙控或手動發出的分間指令；此外，從數據處理器Ul發出分間指令時開始由 分閘時間計數器對分閘時間累計，分閘時間累計的結束是看分閘時間計數器(FZtime)的 值是否達到上限值；43)、檢測供電線路控制開關是否有在合閘后2秒內又出現了分閘，若是，發出分 閘指令并閉鎖報警；若否，進入步驟44)；這里檢測合閘時間是否小于等于2秒是因為產品有“合閘到故障點”(即當檢測到 供電線路控制開關從斷開(OFF)變為閉合(ON)時在2秒內如果出現“故障分閘”(即只包 括因電流過大或故障造成的分閘指令，若當前電網的采樣電流超出所設置的保護電流值， 在合閘后不超過2秒又出現故障分閘，這里的分閘不包括人為的遙控或手動發出的分閘指 令)則說明這個合閘操作剛好處在故障點上，則系統報警且進入到閉鎖狀態，避免在未消 除故障時，再次進行合閘或重合閘操作，從而造成更大的供電事故；因此分閘狀態下還要判 斷是不是有“合閘到故障點”出現的分閘狀態；同樣是分閘狀態，產生的原因不同，對應的程 序控制也不同；檢測合閘時間，是通過判斷合閘時間計數器(HZtime)的值來進行檢測，合 閘時間計數器的累加操作步驟也是在A/D采集中斷服務程序里進行的；如果在2秒內系統合閘之后又分閘(不包括手動或遙控分閘，僅指速斷或過流造
18成的分閘，系統進入閉鎖報警程序(禁止一切合閘操作)；44)、檢測是否接收到合閘操作指令信號，若有，驅動供電線路控制開關的合閘脫 扣器進行合閘操作，合閘時間計數器歸零，重新開始累計合閘時間；若沒有，進入步驟45)；這里檢測有無合間信號是指檢測是否有由外部人工手動或遙控發出的合間指令， 如果有則由數據處理器Ul的23管腳發出合閘信號驅動外部電路進行合閘操作，合閘時間 計數器歸零重新開始累加合閘時間；此外，本系統里還有一種程序自動重合部分的合閘，即 過流故障分間后程序根據設置的重合參數進行相應的延時時間后進行合間操作)；45)、檢測重合標志位置，判斷是否發生了重合，若沒有發生重合操作，將第一次重 合間隔時長的值賦給重合時間計數器，返回主程序繼續執行；若接收到系統發出的重合指 令，進入步驟46)；重合只有“過流故障分閘”(電網電流達到過流保護值進行的分閘操作)一種情況 下發生。如果沒有發生重合，把重合間隔0的值賦給重合時間，然后返回程序循環。(“重 合間隔0”指的是分閘操作后到第一次重合合閘操作的時間間隔；把重合間隔0的值賦給重 合時間，則下次進行重合合閘操作的延后時間就是重合間隔0的時間，即第一次重合合閘 操作的時間間隔(因為執行重合合閘操作的次數不同需要延后的時間也不同)；重合標志位置CHtag只有0和1兩種狀態，即重合標志位置CHtag為0時是沒發生 重合操作，重合標志位置CHtag為1系統已經發生了重合操作，且現在還正處在重合操作狀 態內；重合主要在供電線路控制開關閉合狀態且發生了過流分間的情況下，重合執行次數 (ZCHnum)不等于重合次數(CHnum)時觸發，在電網電流值達到用戶設置的過流保護值(過 流定值的設置值GLnum)的時候延后一段時間(長短可以設置)如果電網電流值一直沒有 回落到小于過流保護值，則進行分閘，之后再延后一段時間(長短可以設置)程序自動進行 合閘操作，這就是重合的具體操作；重合操作可以有效消除電網因為干擾或合閘涌流(供 電線路控制開關分合閘時電網電流出現的一種瞬時且幅度很大的波動)引起的誤動作，自 動合閘可以使產品更人性化，符合配電自動化的要求；此外，后面出現的重合間隔計數器是 累計進入重合狀態后從分閘開始到程序自動進行合閘操作的這個過程的時間間隔(長短 可以設置)；重合時間計數器的值決定了程序自動進行重合合閘操作需要延后的時間(從 過流故障分閘開始算)；重合執行次數計數器ZXnum是指系統已經執行了重合合閘操作的 次數；重合次數CHnum是個設置值；重合執行次數不等于重合次數”指的是現在系統執行的 合閘操作次數還沒有達到用戶所設置的值(用戶所設置的值是允許本產品執行的最高重 合次數；重合執行次數不等于重合次數說明本產品執行重合操作次數還沒達到所設置的最 高值)；46)、執行合閘操作，同時，判斷重合合閘時間計數器的計數值是否小于重合時間 計數器的計數值，若是，返回主程序繼續執行，同時，重合合間時間計數器繼續累加計數；若 否，發出合閘信號，重合合閘時間計數器、重合分閘計數器歸零，重新開始累計；執行重合次 數加1，把與執行重合次數變量對應的重合間隔時長的值賦予重合時間計數器，然后返回主 程序繼續執行；重合合閘時間計數器是執行重合合閘操作的一個計數器(CHHtime)，重合合閘時 間計數器的值是是否執行下一次重合合閘操作的依據，只有當它的值大于等于重合時間計數器(CHtime)的值才執行重合合閘操作；合閘時間計數器(HZtime)是指只要系統有合 閘指令發出即數據處理器Ul的23管腳有高電位輸出就開始計時，指所有的合閘也包括 重合合閘在內；重合合閘時間計數器(CHHtime)是僅當系統發生重合合閘操作的時候才 計數；合閘時間計數器(HZtime)是用來衡量電網的故障狀態的，而重合合閘時間計數器 (CHHtime)是為下一次重合合閘操作的時間而計量的。在合閘狀態進行過流分閘操作時重 合合閘時間計數器CHHtime歸零開始計時；根據執行重合次數的值來確定重合時間計數器 與重合間隔所對應的值，重合時間計數器初始值為重合間隔0的值，當執行第1次重合合閘 操作的時候需要延遲“重合間隔0”(用戶設置值)的時間；當執行第2次重合合閘操作的 時候需要延遲“重合間隔1” (用戶設置值)的時間；當執行第3次重合合閘操作的時候需 要延遲“重合間隔2” (用戶設置值)的時間，而且重合間隔0、重合間隔1、重合間隔2的值 是用戶設置的也不相同，所以執行相對應的操作就要對應的間隔延后時間)；如果重合合閘時間小于重合時間，則說明下一次的重合合閘操作時間還沒有到， 不執行重合合閘操作返回主程序繼續執行，重合合閘時間(CHHtime)的累加操作是在A/D 采集中斷服務程序里進行每毫秒加1。如果重合合閘時間不小于重合時間，則說明下一次的 重合合閘操作時間已經到，立即由數據處理器Ul的23管腳發出合閘信號驅動外部電路進 行合閘操作。重合合閘時間計數器與重合分閘時間計數器(CHFtime)(重合分閘時間計數器是 累計在系統進入重合狀態當發生“過流故障分閘操作”時開始計時，直到重合合閘操作完成 后計時結束。重合分閘時間計數器(CHFtime)是確定重合分閘操作時間的計數器，其的累 加操作是在A/D采集中斷服務程序里邊進行每毫秒加1。執行重合次數指的是當前的重合操作是第幾次重合，本實施例中，將重合間隔設 為O個間隔、1個間隔、2個間隔，即有1次、2次、3次的重合，而且次數和重合間隔都是用戶 根據情況來設置不同的值，例如“重合間隔0用戶可以設置IOOmS(毫秒)、200mS(毫秒)、 300mS (毫秒)、400mS (毫秒)”的值，程序需是動態判斷的。47)、首先確認重合次數變量的值；接著，判斷分閘時間計數器的計數值是否小于 設置值，若是，進入步驟48)；若否，進入步驟49)；本實施例中，分閘時間計數器的設置值為500 (毫秒)，從系統發出分閘指令即數 據處理器Ul的第24管腳輸出高電位開始，分閘時間計數器FZtime開始計時)；如果分閘 時間大于500毫秒則說明系統沒有故障，進入步驟49)；48)、系統進入閉鎖報警程序，周期性發出分閘操作指令，分閘時間計數器歸零重 新計數，返回主程序繼續執行；如果分閘時間小于500毫秒，則說明供電線路控制開關不能分閘處于拒分狀態， 系統進入閉鎖報警程序(禁止一切合閘操作)。周期性發出分閘操作指令，分閘時間計數器 歸零重新計時，返回主程序繼續執行；49)判斷任一相線的A/D采樣有效值是否大于等于速斷定值，如是，系統進入閉鎖 報警程序，接著發出分間操作指令，分間時間計數器歸零重新計數，返回主程序繼續執行； 若否，進入步驟410)；如果A/D采集有效值大于等于速斷定值，則說明實時電路的電流已經達到所設置 的速斷電流值了，系統進入閉鎖報警程序(禁止一切合閘操作)，發出分閘操作，分閘時間歸零重新計時，返回程序循環；410)、判斷供電線路火線上的A/D采集有效值是否大于過流定值、判斷供電線路 零線上的A/D采集有效值是否大于零序電流定值若判斷得出前述任一為是，則進入步驟
411)；若判斷得出前述均為否，則進入步驟415)；如果A/D采集la、Ic有效值大于等于過流定值，或者Io有效值大于等于零序定值 (只有1個發生就成立)，則說明實際電網的電流值有達到所設置的過流定值的電流；411)、判斷重合分閘時間計數器的值是否大于過流延時設置值，若是，進入步驟
412)；若否，進入步驟416)；412)、執行分閘操作指令，重合合閘計數器歸零、重合分閘時間計數器歸零、分閘 時間計數器歸零；然后，判斷執行重合次數變量的值是否等于重合次數變量的值，若是，進 入步驟413)；若否，進入步驟414)；413)、執行重合次數變量歸零，系統進入閉鎖報警程序，返回主程序繼續執行；414)、將重合標志置為正在執行重合操作的標志，返回主程序繼續執行；執行重合次數是指，當前執行的操作是屬于第幾次重合操作；重合次數是用戶設 置值，是允許系統總共進行重合操作的次數，包括重合與重分操作)；重合標志CHtag只有0 和1兩種狀態，即CHtag為0是沒發生“重合”操作，CHtag為1是系統已經發生了 “重合” 操作，且現在還正處在重合操作狀態內；415)、重合分閘時間計數器歸零，把重合間隔0的值傳給重合時間計數器，然后進 入步驟416)；如果A/D采集la、Ic有效值都小于過流定值，并且Io有效值也小于零序定值(小 電流定值)，說明電網系統實時電流值沒有超過設定過流定值和零序定值(小電流定值)， 則重合分閘時間歸零、把重合間隔O的值傳送給重合時間；416)、判斷有無分閘信號，若有分閘信號，進入步驟417)；若沒有分閘信號，返回 繼續執行主程序；417)、執行分閘操作，分閘時間計數器清零，給合閘時間計數器賦予3秒的值，返 回繼續執行主程序；如果有分閘信號，則執行分閘操作、分閘時間計數器清零，給合閘時間計數器 (HZtime) 1個3秒的值(該合閘時間計數器的累計時間是用于判斷在合閘3秒內是否有分 閘指令發送來，這里由于是累計由操作人員手動頻繁發出的合分閘指令，不是電網出現故 障，所以系統不能報警，避免在三秒每因外部人工頻繁手動分合間時系統進入分間狀態的。 因為當前供電線路控制開關是處于閉合狀態，不管數據處理器有沒有合閘指令，只要有有 分閘信號，系統都會執行分閘操作，分閘時間計數器清零主要是用于檢測供電線路控制開 關有沒有有效的執行分間指令，如果分間指令發出而供電線路控制開關在設定的時間內沒 有完成分閘動作，則說明供電線路控制開關已經損毀或出現了拒分狀態，此時須報警。前面所述閉鎖報警程序的流程圖如圖7所示，具體步驟如下1、先判斷報警計時器是否等于O 1. 1如果計時器等于0，則說明系統沒有出現閉鎖報警，打開數據處理器Ul的21 管腳(合閘信號輸入端)輸入和23管腳(合閘信號輸出端)輸出功能，使25管腳(數據 處理器Ul的狀態信號輸出端)輸出周期為500mS (毫秒)的方形波；返回到開關控制程序繼續運行；1. 2如果報警計時器(BJtime)不等于0，關閉21管腳的輸入和23管腳的輸出功 能，使25管腳輸出高電平；進入A/D采樣中斷程序，對報警計時器減1的遞減計數(直至報 警計時器(BJtime)值為0為止，報警計時器(BJtime)值為0時是結束報警)；返回到開關 控制程序繼續運行。如果系統需要進入閉鎖報警，(系統進入閉鎖報警程序一共有拒分報警、速斷報 警、重合結束故障未解除報警、合閘到故障點報警四種情況)只需把計時器賦上300000的 值即可進入閉鎖報警程序。其中1、拒分報警當發出分閘指令(即數據處理器Ul的24腳(分閘信號輸出端)發 出周期為500mS (毫秒)的高電位的脈沖信號)后，如果在該500mS之內供電線路控制開關 沒有有效的從合閘狀態切換到分閘狀態，則判斷為供電線路控制開關拒分，進入拒分報警 狀態。(因為本系統的報警狀態都是使工作指示燈常亮，禁止一切合閘操作，而且都是5分 鐘后自動解除。所以雖然報警的名字不一樣但是調用的是同一個報警程序。)2、速斷報警當電網的電流值達到用戶設置的“速斷保護”設置值的時候，系統立 即發出分閘指令(即數據處理器Ul的24腳發出周期為500mS (毫秒)的高電位的脈沖信 號)，進入速斷報警狀態。3、重合結束故障未解除報警當系統執行完了用戶所設置的重合次數后，供電線 路控制開關依然被因過流故障而分間的時候進入重合結束故障未解除報警。4、合閘到故障點報警即當檢測到供電線路控制開關從OFF(斷開)變為0N(閉 合)時在2秒內如果出現“故障分閘”(即只包括因電流過大或故障造成的分閘指令，不包 括人為的遙控或手動發出的分閘指令)則說明這個合閘操作剛好處在故障點上，則系統進 入合閘到故障點報警狀態，避免在未消除故障時，再次進行合閘或重合閘操作，從而造成更 大的供電事故。
權利要求
一種供電線路保護裝置，包括供電線路控制開關，供電線路控制開關包括合閘脫扣器、分閘脫扣器，其特征在于該供電線路保護裝置還包括數據處理器、供電線路檢測電路、參數設定電路、手動合閘控制電路、手動分閘控制電路、遙控接收器、合閘遙控信號輸入電路、分閘遙控信號輸入電路、合閘控制輸出電路、分閘控制輸出電路、合閘脫扣器控制電路、分閘脫扣器控制電路，其中，供電線路檢測電路、參數設定電路的信號輸出端分別連接所述數據處理器的供電線路檢測信號輸入端、參數設定輸入端口，手動合閘控制電路、合閘遙控信號輸入電路的信號輸出端均連接所述數據處理器的合閘信號輸入端，所述手動分閘控制電路、分閘遙控信號輸入電路的信號輸出端均連接所述數據處理器的分閘信號輸入端，合閘遙控信號輸入電路、分閘遙控信號輸入電路的信號輸入端分別對應連接遙控接收器的合閘控制按鍵、分閘控制按鍵；所述數據處理器的合閘信號輸出端、分閘信號輸出端分別對應連接合閘控制輸出電路、分閘控制輸出電路的信號輸入端，合閘控制輸出電路、分閘控制輸出電路分別對應控制合閘脫扣器控制電路、分閘脫扣器控制電路。
2.如權利要求1所述的供電線路保護裝置，其特征在于供電線路控制開關還包括開 關輔助觸點；該保護裝置還包括供電線路控制開關輔助觸點控制電路，該控制電路包括第 一濾波器、第一光電隔離器，所述開關輔助觸點的一端連接電源、另一端通過第一濾波器連 接第一光電隔離器的信號輸入端，第一光電隔離器信號輸出端的第一端分兩路，其第一路 通過分壓電路連接電源，其第二路連接所述數據處理器的供電線路控制開關輔助信號輸入 端，第一光電隔離器的信號輸出端的第二端接地。
3.如權利要求1或2所述的供電線路保護裝置，其特征在于所述的手動合閘控制電 路包括一常開開關、第二濾波器、第二光電耦合器，其中，該常開開關的一端連接電源、另一 端通過第二濾波器連接第二光電耦合器的輸入端，第二光電耦合器輸出端的第一端連接電 源，第二端連接所述數據處理器的合間信號輸入端；所述的手動分間控制電路包括一常閉 開關、第三濾波器、第三光電耦合器，其中，常閉開關的一端連接電源、另一端通過第三濾波 器連接第三光電耦合器的輸入端，第三光電耦合器輸出端的第一端連接電源，第二端連接 所述數據處理器的分間信號輸入端；所述的合間控制輸出電路包括第一開關三極管、第一繼電器，第一開關三極管的基極 連接所述數據處理器的合間信號輸出端，第一開關三極管的集電極通過第一繼電器的線圈 連接電源，第一開關三極管的發射極接地；第一繼電器的常開接點與所述合閘脫扣器串接 于供電線路上；所述的分間控制輸出電路包括第二開關三極管、第二繼電器，第二開關三極管的基極 連接所述數據處理器的分間信號輸出端，第二開關三極管的集電極通過第二繼電器的線圈 連接電源，第二開關三極管的發射極接地；第二繼電器的常開接點與所述分閘脫扣器串接 于供電線路上。
4.如權利要求1或2所述的供電線路保護裝置，其特征在于所述的供電線路檢測電 路包括與供電線路的各相線一一對應連接的電流互感器，各電流互感器的初級繞組分別與 各對應相線連接，所述的供電線路檢測電路還包括與各電流互感器一一對應、并連接于各 對應電流互感器次級繞組的整流濾波穩壓電路，各整流濾波穩壓電路的信號輸出端分別連 接所述數據處理器供電線路檢測信號輸入端的對應相線檢測信號輸入端；所述各電流互感 器以星型接法與供電線路各相線連接；所述的參數設定電路包括過流定值設定單元、速斷定值設定單元、零序電流定值設定 單元、過流延時時間定值設定單元、重合次數設定單元、重合時間間隔參數設定單元，所述 各設定單元的信號輸出端分別連接所述數據處理器參數設定輸入端口的過流定值設定輸 入端、速斷定值設定輸入端、零序電流定值設定輸入端、過流延時時間定值設定輸入端、重 合次數設定輸入端、重合時間間隔參數設定輸入端。
5.如權利要求1或2所述的供電線路保護裝置，其特征在于所述的數據處理器采用 單片機 PIC16F887A。
6.一種供電線路保護控制方法，其特征在于包括如下步驟1)系統初始化與A/D采樣中斷程序初始化；2)判斷是否發生A/D采樣中斷，若是，進入步驟5)；若否，進入步驟3)；3)進入撥碼開關狀態讀取程序，同時判斷是否發生A/D采樣中斷，若是，進入步驟5)； 若否，進入步驟4)；4)進入開關控制程序，同時判斷是否發生A/D采樣中斷，若是，進入步驟5)；若否，返回 步驟2)；5)進入A/D采樣中斷程序。
7.如權利要求6所述的供電線路保護控制方法，其特征在于所述的A/D采樣中斷程 序包括如下步驟51)、判斷狀態讀取計數器的計數值是否為0，若否，狀態讀取計數器進行減1操作，然 后進入步驟52)；若是，進入權利要求11的步驟3所述的撥碼開關狀態讀取程序)；52)、判斷分閘時間計數器的計數值是否小于設置值，若是，分閘時間計數器進行加1 操作，若否，進入步驟53)；53)、判斷合閘時間計數器的計數值是否小于設置值，若是，合閘時間計數器進行加1 操作，若否，進入步驟54)；54)、判斷重合合閘時間計數器的計數值是否小于重合時間計數器的計數值，若是，重 合合閘時間計數器進行加1操作，若否，進入步驟55)；55)、判斷重合分閘時間計數器的計數值是否小于過流延時設置值，若是，重合分閘時 間計數器進行加1操作，若否，進入步驟56)；56)、判斷報警計數器的計數值是否大于0，若是，報警計數器進行減1操作，若否，進入 步驟57)；57)、依次對各供電相線實施采樣。
8.如權利要求7所述的供電線路保護控制方法，其特征在于所述的步驟57)中對各 供電相線實施采樣，其中，對每一相線供電相線實施采樣都采用如下步驟571)、設置采樣通道，進行A/D采樣，將采集到的采樣數據的值與累加數據的值相加， 將相加結果保存到累積數據的存儲位，覆蓋掉累積數據的老數據；對采樣數據存儲位清 零；572)、進行采樣次數判斷，如果采樣次數小于設置值，則退出A/D采樣中斷程序，返回 A/D采樣中斷時主程序的中斷點繼續執行；如果采樣次數等于設置值，判斷等于設置值次 數的采樣是否是首個，若是，進入步驟573)，若否，進入步驟574)；573)、把累加數據的值傳送給對應中轉數據，覆蓋掉中轉數據存儲位的老數據；把累加數據存儲位清零，采樣次數加1 ；退出A/D采樣中斷程序，返回A/D采樣中斷時主程序的中 斷點繼續執行；574)、把累加數據、中轉數據送到數據處理器進行有效值運算和存儲；然后，把累加數 據的值傳送給對應中轉數據，覆蓋掉中轉數據存儲位的老數據；把累加數據存儲位清零； 退出A/D采樣中斷程序，返回A/D采樣中斷時主程序的中斷點繼續執行。
9.如權利要求6所述的供電線路保護控制方法，其特征在于所述步驟3)中的撥碼開 關狀態讀取程序，具體包括如下步驟31)、判斷狀態讀取時間計數器是否為0，若否，返回主程序繼續執行；若是，進入步驟32)；32)、對過流設定信號連續讀取三次，將三次的讀值進行比較，取讀值相同的兩次為過 流定值變量的設置值；之后進入步驟33)；33)、對速度電流設定信號連續讀取三次，將三次讀值進行比較，取讀值相同的兩次為 速斷定值變量的設置值；之后進入步驟34)；34)、對零序電流設定信號連續讀取三次，將三次讀值進行比較，取讀值相同的兩次為 零序電流定值變量的設置值；之后進入步驟35)；35)、對過流延時設定信號連續讀取三次，將三次讀值進行比較，取讀值相同的兩次為 過流延時變量的設置值；之后進入步驟36)；36)、對重合次數設定信號連續讀取三次，將三次讀值進行比較，取讀值相同的兩次為 重合次數變量的設置值；之后進入步驟37)；37)、對重合間隔設定信號連續讀取三次，將三次讀值進行比較，取讀值相同的兩次為 重合間隔變量的設置值；之后進入步驟38)；38)、給狀態讀取時間計數器賦于狀態讀取周期設置值；返回主程序繼續執行。
10.如權利要求6所述的供電線路保護控制方法，其特征在于所述步驟4)中的開關 控制程序包括如下步驟41)、首先讀取供電線路控制開關的分合閘狀態；若是分閘進入步驟42)；若是合閘，進 入步驟47)；42)、檢測各相線對應采樣信號的有效值是否大于過流定值，若是，發出分閘指令并閉 鎖報警；若否，進入步驟43)；43)、檢測供電線路控制開關是否有在合閘后2秒內又出現了分閘，若是，發出分閘指 令并閉鎖報警；若否，進入步驟44)；44)、檢測是否接收到合閘操作指令信號，若有，驅動供電線路控制開關的合閘脫扣器 進行合閘操作，合閘時間計數器歸零，重新開始累計合閘時間；若沒有，進入步驟45)；45)、檢測重合標志位置，判斷是否發生了重合，若沒有發生重合操作，將第一次重合間 隔時長的值賦給重合時間計數器，返回主程序繼續執行；若接收到系統發出的重合指令，進 入步驟46)；46)、執行合閘操作，同時，判斷重合合閘時間計數器的計數值是否小于重合時間計數 器的計數值，若是，返回主程序繼續執行，同時，重合合間時間計數器繼續累加計數；若否， 發出合閘信號，重合合閘時間計數器、重合分閘計數器歸零，重新開始累計；執行重合次數 加1，把與執行重合次數變量對應的重合間隔時長的值賦予重合時間計數器，然后返回主程序繼續執行；47)、首先確認重合次數變量的值；接著，判斷分閘時間計數器的計數值是否小于設置 值，若是，進入步驟48)；若否，進入步驟49)；48)、系統進入閉鎖報警程序，周期性發出分閘操作指令，分閘時間計數器歸零重新計 數，返回主程序繼續執行；49)判斷任一相線的A/D采樣有效值是否大于等于速斷定值，如是，系統進入閉鎖報警 程序，接著發出分間操作指令，分間時間計數器歸零重新計數，返回主程序繼續執行；若否， 進入步驟410)；410)、判斷供電線路火線上的A/D采集有效值是否大于過流定值、判斷供電線路零線 上的A/D采集有效值是否大于零序電流定值若判斷得出前述任一為是，則進入步驟411)； 若判斷得出前述均為否，則進入步驟415)；411)、判斷重合分閘時間計數器的值是否大于過流延時設置值，若是，進入步驟412)； 若否，進入步驟416)；412)、執行分閘操作指令，重合合閘計數器歸零、重合分閘時間計數器歸零、分閘時間 計數器歸零；然后，判斷執行重合次數變量的值是否等于重合次數變量的值，若是，進入步 驟413)；若否，進入步驟414)；413)、執行重合次數變量歸零，系統進入閉鎖報警程序，返回主程序繼續執行；414)、將重合標志置為正在執行重合操作的標志，返回主程序繼續執行；415)、重合分閘時間計數器歸零，把重合間隔0的值傳給重合時間計數器，然后進入步 驟 416)；416)、判斷有無分閘信號，若有分閘信號，進入步驟417)；若沒有分閘信號，返回繼續 執行主程序；417)、執行分閘操作，分閘時間計數器清零，給合閘時間計數器賦予3秒的值，返回繼 續執行主程序。
全文摘要
一種供電線路保護裝置，其供電線路檢測電路、參數設定電路的信號輸出端分別連接數據處理器供電線路檢測信號輸入端、參數設定輸入端口，手動合閘控制電路、合閘遙控信號輸入電路信號輸出端均連接數據處理器的合閘信號輸入端，手動分閘控制電路、分閘遙控信號輸入電路信號輸出端均接數據處理器的分閘信號輸入端，合、分閘遙控信號輸入電路由遙控器控制；數據處理器合閘信號輸出端、分閘信號輸出端分別對應連接合閘控制輸出電路、分閘控制輸出電路信號輸入端，合閘控制輸出電路、分閘控制輸出電路信號輸出端分別對應連接合閘脫扣器控制電路、分閘脫扣器控制電路的控制信號輸入端。一種供電線路保護控制方法，對供電線路的保護控制更加精確、人性化。
文檔編號H02H3/00GK101895085SQ20091006494
公開日2010年11月24日 申請日期2009年5月18日 優先權日2009年5月18日
發明者張松濤, 黃景帥 申請人:許昌永新電器設備有限公司