專利名稱：單母線分段供電的解并列自動控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種輸電線路檢測及控制裝置，具體的說是用于單母線分段供電的解并列自動控制裝置。
背景技術：
隨著計算機技術發展和電力設備二次系統測量、保護裝置的數字化程度的發展，電力系統對測量、保護、控制、監控、傳輸等具有組合功能的電力設備提出了更高的要求，以確保電網安全、可靠和高質量運行。電力系統的單母線配電站中，一般采用單母線分段運行方式，即單母線通過母聯開關分段設置，每段母線分別為各自所帶的小母線進行供電，每段母線與相應的小母線之間依次設置隔離開關、熔斷器、電壓互感器、PT 二次保險以及小母線開關，兩個小母線開關的下口側串接有小母線并列開關。正常工作時兩臺電壓互感器分別運行，互不干涉；但當其中一段母線的電壓互感器故障或需要檢修停用時，考慮到此段母線上帶低壓閉鎖保護功能，如果失去電壓會發生誤動作，因此需要保證其小母線上的電壓不間斷，以確保保護、測控裝置的正常運行，這就需要采用兩段母線并列運行的方式，即通過將兩段小母線之間的小母線并列開關合上，使正常運行的母線帶兩段小母線同時運行。在大多數情況下電壓互感器的并列運行是臨時的，當故障段母線恢復供電時，需要進行母線的解列。目前在變電站中母線的解并列需要工作人員進行操作，自動化程度較低，容易發生母線解列并列操作失敗，導致電壓互感器二次電壓反充電的現象。
發明內容
本發明需要解決的技術問題是提供一種用于對供電電網進行綜合監控并實現電網電壓解并列自動執行的單母線分段供電的解并列自動控制裝置。為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是
單母線分段供電的解并列自動控制裝置，包括電壓檢測單元、開關狀態監測單元、單片機控制單元、驅動單元、直流電源單元和電網電壓告警單元，單片機控制單元的輸入端分別與電壓檢測單元、開關狀態監測單元的輸出端連接，單片機控制單元的輸出端分別與驅動單元和電網電壓告警單元連接，所述直流電源單元分別與開關狀態監測單元、單片機控制單元和驅動單元連接。電壓檢測單元連接在兩段小母線之間，電壓檢測單元與小母線的連接點均位于每段小母線的PT 二次保險與小母線開關之間，電壓檢測單元包括用于檢測小母線線電壓、相電壓以及兩段小母線相應相壓差的數字式電壓互感器PTfPTlS ;數字式電壓互感器PTfPTlS的輸出端連接單片機控制單元的輸入端。開關狀態監測單元，用于監測小母線進線端的隔離開關狀態以及兩段母線間的母聯開關狀態，并將監測信號實時傳輸給單片機控制單元。單片機控制單元，用于根據電壓檢測單元檢測的電壓信號以及開關狀態監測單元監測的開關狀態進行母線工作狀態的判斷，并同時發出控制小母線上的小母線開關、小母線并列開關工作狀態的指令以及電壓告警信息。驅動單元，用于根據單片機控制單元輸出的指令，經過相應的電壓變換驅動小母線開關和小母線并列開關的分斷或閉合。電網電壓告警單元，用于接收單片機控制單元輸出的電壓告警信息，發出告警提
/Jn ο直流電源單元，用于為開關狀態監測單元、單片機控制單元和驅動單元提供工作電壓。本發明的進一步改進在于電壓檢測單元的數字式電壓互感器ΡΤ1>Γ3、ΡΤ1(ΓΡΤ12分別通過整流模塊連接在兩段小母線相應相之間，用于檢測兩段小母線相應相 的壓差，所述數字式電壓互感器PTf ΡΤ3與數字式電壓互感器ΡΤ1(ΓΡΤ12極性相反。數字式電壓互感器ΡΤΓΡΤ6分別連接在第一小母線的各相與地之間，用于檢測第一小母線的相電壓；數字式電壓互感器ΡΤ7 ΡΤ9分別連接在第一小母線相間，用于檢測第一小母線的線電壓。數字式電壓互感器ΡΤ131Τ15分別連接在第二小母線的各相與地之間，用于檢測第二小母線的相電壓；數字式電壓互感器ΡΤ16 ΡΤ18分別連接在第二小母線相間，用于檢測第二小母線的線電壓。本發明的進一步改進在于單片機控制單元包括信號接收模塊、比較判斷模塊和輸出模塊，所述信號接收模塊輸入端與開關狀態監測單元和電壓檢測單元連接，信號接收模塊的輸出端與比較判斷模塊連接，比較判斷模塊的輸出端與輸出模塊連接；
本發明的進一步改進在于電網電壓告警單元包括顯示模塊和信號告警器件。一種單母線分段供電解并列自動控制方法，具體包括以下步驟
Α.電壓檢測單元的各數字電壓互感器將檢測的電壓信號實時傳遞給單片機控制單元，開關狀態監測單元將監測到的小母線進線端隔離開關的狀態以及兩段母線間母聯開關的狀態實時傳遞給單片機控制單元。B.單片機控制單元根據電壓信號以及開關狀態判斷各段母線工作狀態，并根據各段母線工作狀態控制小母線開關以及小母線并列開關的工作狀態。步驟B所述單片機控制單元的自動控制邏輯為
首先，單片機控制單元根據第一隔離開關、第二隔離開關以及母聯開關的開合狀態控制第一小母線開關、第二小母線開關以及小母線并列開關的工作狀態。當第一隔離開關、第二隔離開關在合位，且母聯開關在分位時，單片機控制單元控制第一小母線開關、第二小母線開關閉合，小母線并列開關打開，使兩段小母線處于分列運行狀態。當第一隔離開關在分位，且第二隔離開關以及母聯開關在合位時，單片機控制單元控制第一小母線開關打開，第二小母線開關和小母線并列開關閉合，使第一小母線并列在第二小母線上運行。當第二隔離開關在分位，且第一隔離開關以及母聯開關在合位時，單片機控制單元控制第二小母線開關打開，第一小母線開關和小母線并列開關閉合，使第二小母線并列在第一小母線上運行。
其次，單片機控制單元根據電壓檢測單元各數字式電壓互感器檢測的電壓值控制第一小母線開關、第二小母線開關以及小母線并列開關的工作狀態。當數字式電壓互感器PTf PT9檢測的電壓值至少有一項出現異常，數字式電壓互感器ΡΤ1(ΓΡΤ18檢測的電壓值均處于正常值誤差范圍內，且母聯開關在合位時，單片機控制單元控制第一小母線開關打開，第二小母線開關和小母線并列開關閉合，使第一小母線并列在第二小母線上運行；
當數字式電壓互感器ΡΤ1(ΓΡΤ18檢測的電壓值至少有一項出現異常，數字式電壓互感器PTf ΡΤ9檢測的電壓值均處于正常值誤差范圍內，且母聯開關在合位時，單片機控制單元控制第二小母線開關打開，第一小母線開關和小母線并列開關閉合，使第二小母線并列在第一小母線上運行。由于采用了上述技術方案，本發明取得的技術進步是
本發明能夠實時監測單母線分段供電線路中電壓的幅值以及開關的狀態，發出電壓告警信號，并根據監測信息實現進行電壓解并列操作的全自動執行。提高了解并列操作的可靠性。電壓檢測單元直接接在每段小母線的電壓互感器PT 二次保險與小母線開關之間電壓檢測單元內部無需自帶保險，不會因為內部保險燒斷而影響檢測信號采集，使輸入到單片機控制單元的信號更可靠準確。電壓檢測單元包括十八個數字式電壓互感器，分別連接在兩段小母線相應的三相相線之間和每段小母線的相線或相線與地線之間，檢測兩段小母線之間的電壓壓差和每段小母線各自的相電壓和線電壓，全面采集母線電壓的信息，數字式電壓互感器采集電氣量信息，二次輸出為小電壓信號，無需進行二次轉換，就可以方便的與單片機控制單元連接。單片機控制單元的信號接收模塊接收電壓檢測單元和開關狀態監測單元采集的信號，傳送到比較判斷模塊進行信號判斷后將電壓互感器并列的自動控制信號傳輸到驅動模塊驅動第一小母線開關、第二小母線開關和小母線并列開關的分斷和閉合，實現了電壓解并列的自動執行。電網電壓告警單元包括顯示模塊和信號告警器件，通過直觀的顯示和聲光告警監控電網的安全可靠運行，及時發現故障，排除故障。單母線分段供電電網二次電壓互感器解并列判斷方法，單片機控制單元根據采集的單母線分段線路中的電壓幅值以及開關狀態信號進行比較判斷，根據結果驅動第一小母線開關、第二小母線開關和小母線并列開關，實現了自動化控制，減少了人為操作失誤。
圖1是本發明的結構框 圖2是電壓檢測單元的安裝示意 圖3是電壓檢測單元的內部結構示意 圖4是單片機控制單元的內部結構框 其中，1、隔離刀閘Α，2、隔離刀閘B，3、母聯開關，4、第一隔離開關，5、第二隔離開關，6、第一電壓互感器，7、第二電壓互感器，8、第一 PT 二次保險，9、第二 PT 二次保險，10、第一小母線開關，11、第二小母線開關，12、小母線并列開關。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步詳細說明
電力系統單母線分段供電線路圖如圖2所示，分段母線上分別有隔離刀閘Al和隔離刀閘B2，兩段分段母線之間由母聯開關3連接，第一分段母線和第一小母線之間依次連接第一隔離開關4、第一電壓互感器6、第一 PT 二次保險8以及第一小母線開關10，第二分段母線和第二小母線之間依次連接第二隔離開關5、第二電壓互感器7、第二 PT 二次保險9以及第二小母線開關11，第一小母線和第二小母線之間通過小母線并列開關12連接。一種用于單母線分段供電的解并列自動控制裝置，包括電壓檢測單元、開關狀態監測單元、單片機控制單元、驅動單元、直流電源單元和電網電壓告警單元；各單元間的連接關系如圖1所示，單片機控制單元的輸入端分別與電壓檢測單元、開關狀態監測單元的輸出端連接，單片機控制單元的輸出端分別與驅動單元和電網電壓告警單元連接，所述直流電源單元分別與開關狀態監測單元、單片機控制單元和驅動單元連接。
電壓檢測單元連接在兩段小母線之間，電壓檢測單元與小母線的連接點均位于每段小母線的電壓互感器PT 二次保險8和9與小母線開關10和11之間，如圖2所示。電壓檢測單元包括用于檢測小母線線電壓、相電壓以及兩段小母線相應相壓差的數字式電壓互感器ΡΤΓΡΤ18，如圖3所示。數字式電壓互感器PTf PT3、ΡΤ1(ΓΡΤ12分別通過整流模塊連接在兩段小母線相應相之間，用于檢測兩段小母線相應相的壓差，所述數字式電壓互感器ΡΤΓΡΤ3與數字式電壓互感器ΡΤ1(ΓΡΤ12極性相反。數字式電壓互感器ΡΤΓΡΤ6分別連接在第一小母線的各相與地之間，用于檢測第一小母線的相電壓；數字式電壓互感器ΡΤ7 ΡΤ9分別連接在第一小母線相間，用于檢測第一小母線的線電壓。數字式電壓互感器ΡΤ131Τ15分別連接在第二小母線的各相與地之間，用于檢測第二小母線的相電壓；數字式電壓互感器ΡΤ16 ΡΤ18分別連接在第二小母線相間，用于檢測第二小母線的線電壓。數字式電壓互感器PTfPTlS的輸出端連接單片機控制單元的輸入端。開關狀態監測單元，用于監測小母線進線端的第一隔離開關4、第二隔離開關5以及兩段母線間的母聯開關3的狀態，并將監測信號實時傳輸給單片機控制單元。單片機控制單元，接收電壓檢測單元檢測的電壓信號以及開關狀態監測單元送來的開關狀態信號進行母線工作狀態的判斷，并同時發出控制小母線上的小母線開關10和11以及小母線并列開關12工作狀態的指令以及電壓告警信息。單片機控制單元的結構如圖4所示，包括信號接收模塊、比較判斷模塊和輸出模塊，信號接收模塊輸入端與開關狀態監測單元和電壓檢測單元連接，信號接收模塊的輸出端與比較判斷模塊連接，比較判斷模塊的輸出端與輸出模塊連接。驅動單元，根據單片機控制單元輸出的指令，經過相應的電壓變換后驅動小母線開關10和11以及小母線并列開關12的分斷或閉合。直流電源單元，用于為開關狀態監測單元、單片機控制單元和驅動單元提供工作電壓。電網電壓告警單元包括顯示模塊和信號告警器件，顯示模塊用來直觀顯示所發生故障的類型，信號告警器件發出聲或光信號。
一種基于上述單母線分段供電解并列自動控制裝置的自動控制方法，具體包括以下步驟
A.電壓檢測單元的各數字電壓互感器將檢測的電壓信號實時傳遞給單片機控制單元，開關狀態監測單元將監測到的小母線進線端隔離開關的狀態以及兩段母線間母聯開關的狀態實時傳遞給單片機控制單元。B.單片機控制單元根據電壓信號以及開關狀態判斷各段母線工作狀態，并根據各段母線工作狀態控制小母線開關以及小母線并列開關的工作狀態。本步驟中單片機控制單元的自動控制邏輯為
首先，單片機控制單元根據第一隔離開關4、第二隔離開關5以及母聯開關3的開合狀態控制第一小母線開關10、第二小母線開關11以及小母線并列開關12的工作狀態。在本實施例中，當第一隔離開關4、第二隔離開關5在合位，且母聯開關3在分位時，單片機控制單元控制第一小母線開關10、第二小母線開關11閉合，小母線并列開關12打開，使兩段母線處于分列運行狀態。當第一隔離開關4在分位，且第二隔離開關5以及母聯開關3在合位時，單片機控制單元控制第一小母線開關10打開，第二小母線開關11和小母線并列開關12閉合，使第一小母線并列在第二小母線上運行。當第二隔離開關5在分位，且第一隔離開關4以及母聯開關3在合位時，單片機控制單元控制第二小母線開關11打開，第一小母線開關10和小母線并列開關12閉合，使第二小母線并列在第一小母線上運行。其次，單片機控制單元根據電壓檢測單元各數字式電壓互感器檢測的電壓值控制第一小母線開關10、第二小母線開關11以及小母線并列開關12的工作狀態。當數字式電壓互感器PTf PT9檢測的電壓值至少有一項出現異常，數字式電壓互感器ΡΤ1(ΓΡΤ18檢測的電壓值均處于正常值誤差范圍內，且母聯開關3在合位時，單片機控制單元控制第一小母線開關10打開，第二小母線開關11和小母線并列開關12閉合，使第一小母線并列在第二小母線上運行。在本實施例中，正常分列運行時，兩段小母線相應相之間的壓差為零，每段小母線的線電壓為380 土 10V，相電壓為220 土 10V。當數字式電壓互感器PTf ΡΤ3至少有一個顯示不為零或者數字式電壓互感器ΡΤΓΡΤ6超出相電壓正常值誤差范圍、再或者數字式電壓互感器ΡΤ7 ΡΤ9超出線電壓正常值誤差范圍，而數字式電壓互感器ΡΤ1(ΓΡΤ18顯示正常值時，單片機控制單元控制第一小母線開關10打開，第二小母線開關11和小母線并列開關12閉合，使第一小母線并列在第二小母線上運行。當數字式電壓互感器ΡΤ1(ΓΡΤ18檢測的電壓值有一項出現異常，數字式電壓互感器PTf ΡΤ9檢測的電壓值均處于正常值誤差范圍內，且母聯開關3在合位時，單片機控制單元控制第二小母線開關11打開，第一小母線開關10和小母線并列開關12閉合，使第二小母線并列在第一小母線上運行。在本實施例中，當數字式電壓互感器ΡΤ1(ΓΡΤ12至少有一個顯示不為零或者數字式電壓互感器ΡΤ13 ΡΤ15超出相電壓正常值誤差范圍、再或者數字式電壓互感器ΡΤ16 ΡΤ18超出線電壓正常值誤差范圍，而數字式電壓互感器PTf ΡΤ9顯示正常值時，單片機控制單元控制第二小母線開關11打開，第一小母線開關10和小母線并列開關12閉合，使第二小母線并列在第一小母線上運行。
權利要求
1.單母線分段供電的解并列自動控制裝置，其特征在于包括電壓檢測單元、開關狀態監測單元、單片機控制單元、驅動單元、直流電源單元和電網電壓告警單元，所述單片機控制單元的輸入端分別與電壓檢測單元、開關狀態監測單元的輸出端連接，單片機控制單元的輸出端分別與驅動單元和電網電壓告警單元連接，所述直流電源單元分別與開關狀態監測單元、單片機控制單元和驅動單元連接； 所述電壓檢測單元連接在兩段小母線之間，電壓檢測單元與小母線的連接點均位于每段小母線的PT 二次保險(8、9)與小母線開關(10、11)之間，電壓檢測單元包括用于檢測小母線線電壓、相電壓以及兩段小母線相應相壓差的數字式電壓互感器PTfPTlS ;數字式電壓互感器PTfPTlS的輸出端連接單片機控制單元的輸入端； 所述開關狀態監測單元，用于監測小母線進線端的隔離開關狀態以及兩段母線間的母聯開關狀態，并將監測信號實時傳輸給單片機控制單元； 所述單片機控制單元，用于根據電壓檢測單元檢測的電壓信號以及開關狀態監測單元監測的開關狀態進行母線工作狀態的判斷，并同時發出控制小母線上的小母線開關、小母線并列開關工作狀態的指令以及電壓告警信息； 所述驅動單元，用于根據單片機控制單元輸出的指令，經過相應的電壓變換驅動小母線開關和小母線并列開關的分斷或閉合； 所述電網電壓告警單元，用于接收單片機控制單元輸出的電壓告警信息，發出告警提示； 所述直流電源單元，用于為開關狀態監測單元、單片機控制單元和驅動單元提供工作電壓。
2.根據權利要求1所述的單母線分段供電的解并列自動控制裝置，其特征在于所述電壓檢測單元的數字式電壓互感器PTfPT3、PTl(rPT12分別通過整流模塊連接在兩段小母線相應相之間，用于檢測兩段小母線相應相的壓差，所述數字式電壓互感器PTf PT3與數字式電壓互感器PTKTPT12極性相反； 數字式電壓互感器PT41T6分別連接在第一小母線的各相與地之間，用于檢測第一小母線的相電壓；數字式電壓互感器PI7 PT9分別連接在第一小母線相間，用于檢測第一小母線的線電壓； 數字式電壓互感器PT131T15分別連接在第二小母線的各相與地之間，用于檢測第二小母線的相電壓；數字式電壓互感器PT16 PT18分別連接在第二小母線相間，用于檢測第二小母線的線電壓。
3.根據權利要求1所述的電壓自動定向解并列綜合測控裝置，其特征在于所述單片機控制單元包括信號接收模塊、比較判斷模塊和輸出模塊，所述信號接收模塊輸入端與開關狀態監測單元和電壓檢測單元連接，信號接收模塊的輸出端與比較判斷模塊連接，比較判斷模塊的輸出端與輸出模塊連接。
4.根據權利要求1所述的電壓自動定向解并列綜合測控裝置，其特征在于所述電網電壓告警單元包括顯示模塊和信號告警器件。
5.一種單母線分段供電解并列自動控制方法，其特征在于具體包括以下步驟 A.電壓檢測單元的各數字電壓互感器將檢測的電壓信號實時傳遞給單片機控制單元，開關狀態監測單元將監測到的小母線進線端隔離開關的狀態以及兩段母線間母聯開關的狀態實時傳遞給單片機控制單元； B.單片機控制單元根據電壓信號以及開關狀態判斷各段母線工作狀態，并根據各段母線工作狀態控制小母線開關以及小母線并列開關的工作狀態。
6.根據權利要求5所述的一種單母線分段供電解并列自動控制方法，其特征在于所述步驟B所述單片機控制單元的自動控制邏輯為 首先，單片機控制單元根據第一隔離開關(4)、第二隔離開關(5)以及母聯開關(3)的開合狀態控制第一小母線開關(10)、第二小母線開關(11)以及小母線并列開關(12)的工作狀態； 當第一隔離開關(4)、第二隔離開關(5)在合位，且母聯開關(3)在分位時，單片機控制單元控制第一小母線開關(10)、第二小母線開關(11)閉合，小母線并列開關(12)打開，使兩段小母線處于分列運行狀態； 當第一隔離開關(4)在分位，且第二隔離開關(5)以及母聯開關(3)在合位時，單片機控制單元控制第一小母線開關(10)打開，第二小母線開關(11)和小母線并列開關(12)閉合，使第一小母線并列在第二小母線上運行； 當第二隔離開關(5)在分位，且第一隔離開關(4)以及母聯開關(3)在合位時，單片機控制單元控制第二小母線開關(11)打開，第一小母線開關(10)和小母線并列開關(12)閉合，使第二小母線并列在第一小母線上運行； 其次，單片機控制單元根據電壓檢測單元各數字式電壓互感器檢測的電壓值控制第一小母線開關(10)、第二小母線開關(11)以及小母線并列開關(12)的工作狀態； 當數字式電壓互感器PTfPT9檢測的電壓值至少有一項出現異常，數字式電壓互感器PTKTPT18檢測的電壓值均處于正常值誤差范圍內，且母聯開關(3)在合位時，單片機控制單元控制第一小母線開關(10)打開，第二小母線開關(11)和小母線并列開關(12)閉合，使第一小母線并列在第二小母線上運行； 當數字式電壓互感器PTKTPT18檢測的電壓值至少有一項出現異常，數字式電壓互感器PTfPT9檢測的電壓值均處于正常值誤差范圍內，且母聯開關(3)在合位時，單片機控制單元控制第二小母線開關(11)打開，第一小母線開關(10)和小母線并列開關(12)閉合，使第二小母線并列在第一小母線上運行。
全文摘要
本發明公開了一種單母線分段供電的解并列自動控制裝置以及基于該自動控制裝置的單母線分段供電解并列自動控制方法，它應用于輸電線路檢測及控制領域。所述自動控制裝置裝置包括電壓檢測單元、開關狀態監測單元、單片機控制單元、驅動單元、直流電源單元和電網電壓告警單元。本發明能夠實時監測單母線分段線路中的電壓幅值以及開關狀態，并根據監測信息實現單母線分段線路解并列運行的自動控制。
文檔編號H02J3/00GK103023029SQ20121057348
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者李強, 劉永新, 張保勇 申請人:井陘縣供電公司, 河北省電力公司, 國家電網公司