便攜式220千伏線路臨時保護裝置制造方法

便攜式220千伏線路臨時保護裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種便攜式220千伏線路臨時保護裝置，包括箱體和電路板，其電路板具體構件包括交流模塊、開關量輸入模塊、CPU保護模塊、電源模塊、人機對話模塊、繼電器出口模塊及通訊接口模塊；交流模塊、開關量輸入模塊與CPU保護模塊的輸入端相連，CPU保護模塊的輸出端連接人機對話模塊、繼電器出口模塊及通訊接口模塊；電源模塊給上述模塊提供電源。本發明包括獨立的充電保護、過流保護、過負荷保護、信息記錄和分析、故障錄波等功能，適用于220kV及以下電壓等級的線路臨時保護、主要用于220kV新線路投運時加裝的臨時保護。
【專利說明】便攜式220千伏線路臨時保護裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電力線路保護裝置，尤其涉及一種便攜式220千伏線路臨時保護裝置，屬于繼電保護【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在電力系統發生故障時或發生其他危及安全運行的異常工況時繼電保護裝置能夠在可能實現的最短時間和最小區域內自動將故障設備從系統中切除，或發出信號由值班人員消除異常工況根源，以減少或避免對其他設備的損壞和對相鄰地區供電的影響。在國內220kV及以上電壓等級線路和重要IlOkV聯絡線路上，一般都配置利用兩端電氣量的縱聯保護和利用單端電氣量的后備保護，其中后備保護包括線路距離保護和零序電流方向保護。這三種保護在新投運時，需要帶負荷測相位正確后，方可投入運行。在投入運行前，若不加裝臨時保護裝置，高壓設備將失去保護，最終導致如果出現事故后，將擴大事故范圍，影響電網穩定性和安全性。
[0003]新設備投產前雖然做過包括耐壓試驗在內的一系列檢測，但仍有可能在投產過程中發生故障；新安裝的保護裝置在一次設備帶電前通常未做過相量檢查，不能100%的保證其交流輸入回路的完好正確。因此，為保證一旦新設備在投產過程中發生故障能夠可靠將其切除，在投產前應做好事故預想，合理安排啟動時的運行方式，一旦新投產設備的保護拒動，則應通過與新投產設備串聯或相鄰設備的保護將故障與運行系統隔離，以保證系統可靠運行。

【發明內容】

[0004]本發明針對上述現有技術中存在的問題，提供一種便攜式220千伏線路臨時保護裝置，解決了現有技術中新設備在投產過程中發生故障無法快速可靠將其切除的問題。
[0005]本發明的技術方案如下:
包括箱體和電路板，電路板具體構件包括交流模塊、開關量輸入模塊、CPU保護模塊、電源模塊、人機對話模塊、繼電器出口模塊及通訊接口模塊；交流模塊、開關量輸入模塊與CPU保護模塊的輸入端相連，CPU保護模塊的輸出端連接人機對話模塊、繼電器出口模塊及通訊接口模塊；電源模塊給上述模塊提供電源。
[0006]所述的電路板上設有主電路、定時采樣電路和故障處理電路。
[0007]所述的CPU保護模塊采用32位處理器，32位處理器包含采樣頻率為IOOHz的AD采樣回路；32位處理器設有啟動元件，用于起動后開放出口繼電器的正電源。
[0008]所述的通訊接口模塊同時提供一個RS-485 口，兩個以太網口和一個打印口，傳輸規約為ffiC60870-5-103和94規約兩種。
[0009]所述的主電路進行硬件自檢、定值校驗、人機對話模塊和CPU模塊運行是否正常相互檢查；如果出錯，給出相應的報告，并且發出告警信號。
[0010]所述的硬件自檢包括ROM、RAM、EEPR0M、開出光耦。[0011 ] 所述定時采樣電路進行模擬量采集和相量計算、開關量的采集和啟動元件計算。
[0012]所述的故障處理電路進行保護算法計算、跳合閘判斷和執行、事件記錄、故障錄波、保護所有元件的動作過程記錄，最后進行故障報告的整理和記錄所用定值。
[0013]所述的故障處理電路記錄的模擬量為la、lb、Ic,310 ;記錄的狀態量為斷路器位置、保護跳閘命令；記錄的錄波報告為12至48個，記錄狀態輸入量變位事件、裝置告警事件；記錄動作時的錄波、事件、定值和保護詳細的動作過程，實時讀取保護發送的事件，讀取裝置中記錄的歷史信息。
[0014]本發明的優點效果如下:
1、采用了全漢化顯示/操作界面和全漢化、圖形化、表格化打印輸出。
[0015]2、采用透明化設計思想，保護內部元件在系統故障時的動作過程可以全息再現，便于分析保護的動作過程。
[0016]3、強大的故障錄波功能，可以保存1000次事件，12至48次故障錄波報告(含內部元件動作過程)，故障時有重要開關量多次變化時會自動多次啟動錄波并且記錄重要開關量的變化。錄波數據可以保存為C0MTRADE格式。
[0017]4、靈活的通信接口方式，配有RS_232、485和以太網通信接口。通信規約支持IEC60870-5-103 標準。
[0018]綜述，本發明提供一種220千伏線路臨時保護。包括獨立的充電保護、過流保護、過負荷保護、信息記錄和分析、故障錄波等功能，適用于220kV及以下電壓等級的線路臨時保護、主要用于220kV新線路投運時加裝的臨時保護。當用本裝置所在的斷路器對母線、線路等元件充電而合于故障元件上時，本裝置有充電保護作用為此種情況下保護。為了滿足現場運行的需要，本裝置還專門設置了 一段獨立的過流保護，通過“過流投入”壓板手動控制投入。本裝置還設置了過負荷保護，過負荷保護可通過定值整定，當負荷過大時裝置自動判別并發出告警。該保護具備故障錄波功能。可記錄的模擬量為la、lb、Ic、310。可記錄的狀態量為斷路器位置、保護跳閘命令。本發明最終擴展了繼電保護裝置的功能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，該描述的附圖僅僅是本發明的一些實施例。
[0020]圖1為本發明實施例公開的一種便攜式220千伏線路臨時保護裝置的整體電路結構示意圖。
[0021]圖2為本發明實施例公開的一種便攜式220千伏線路臨時保護裝置的硬件模塊結構示意圖。
[0022]圖3為本發明實施例公開的一種便攜式220千伏線路臨時保護裝置的交流模塊與系統接線圖。
[0023]圖4為本發明實施例公開的一種便攜式220千伏線路臨時保護裝置的CPU包括模塊端子定義圖。
[0024]圖5為本發明實施例公開的一種便攜式220千伏線路臨時保護裝置的通訊模塊定義及GPS對時接線圖。[0025]圖6A為本發明實施例公開的一種便攜式220千伏線路臨時保護裝置的電源模塊原理及輸入接線圖。
[0026]圖6B為本發明實施例公開的一種便攜式220千伏線路臨時保護裝置的電源模塊原理及輸入接線圖。
[0027]圖6C為本發明實施例公開的一種便攜式220千伏線路臨時保護裝置的電源模塊原理及輸入接線圖。
[0028]圖7為本發明實施例公開的一種便攜式220千伏線路臨時保護裝置的充電保護和過流保護邏輯圖。
[0029]圖8為本發明實施例公開的一種便攜式220千伏線路臨時保護裝置的工作流程示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部。
實施例
[0031]如圖1所示，本發明包括主電路、定時采樣電路和故障處理電路。正常運行主電路，每隔Ims采樣間隔定時執行一次定時采樣電路，定時采樣電路中執行啟動元件，如果啟動元件沒有動作，返回主電路。如果啟動元件動作，則進入故障處理電路(定時采樣中斷仍然執行)，完成相應保護功能，整組復歸時啟動元件返回，電路又返回進入正常運行的主電路。
[0032]主電路中進行硬件自檢、定值校驗、人機對話模塊和CPU保護模塊運行是否正常相互檢查等。硬件自檢包括ROM、RAM、EEPR0M、開出光耦等。
[0033]定時采樣電路中進行模擬量采集和相量計算、開關量的采集和啟動元件計算等。
[0034]故障處理電路中進行各種保護的算法計算、跳合閘判斷和執行、事件記錄、故障錄波、保護所有元件的動作過程記錄，最后進行故障報告的整理和記錄所用定值。
[0035]如圖2所示，電路板具體構件包括交流模塊(AC)、開關量輸入模塊、CPU保護模塊、電源模塊(POWER)、人機對話模塊(麗I)、繼電器出口模塊及通訊接口模塊；交流模塊、開關量輸入模塊與CPU保護模塊的輸入端相連，CPU保護模塊的輸出端連接人機對話模塊、繼電器出口模塊及通訊接口模塊；電源模塊給上述模塊提供電源。
[0036]如圖3所示，交流模塊(AC)中Ia、Ib、Ic、1，分別為三相電流和零序電流輸入，電流變換器的線性工作范圍為201η ;交流模塊中三相電流和零序電流輸入，按額定電流可分為1A、5A兩種。
[0037]CPU保護模塊采用32位處理器，具有完善的自檢功能，為保護運算提供高可靠、高速度的支持。模件所包含的AD采樣回路，采用高精度AD，采樣頻率為IOOHz ;另設有啟動元件，用于起動后開放出口繼電器的正電源。
[0038]CPU保護模塊端子定義見圖4。2X01端子:保護跳A，引自保護的跳閘接點，同相位的電流繼電器的接點串聯輸出，用以啟動失靈，下同；2X02端子:保護跳B;2X03端子:保護跳C ;2X04端子:三相跳閘；2X05端子:TWJA，引自開關的分相跳閘位置接點，用于開關非全相狀態和手動合閘的判斷，下同；2X06端子:TWJB ;2X07端子:TWJC ;2X08端子:三相不一致，當定值中的控制字第7位KG.7整定為“I”時，需引入由開關提供的非全相接點；當此開入有效時，保護經三相不一致延時動作出口，延時期間若此非全相接點返回，則保護瞬時復歸；2X16端子:過流投入。
[0039]通訊接口模塊完成公共的開入量接入、打印和接入監控系統的功能，如圖5所示:同時提供一個RS-485 口，兩個以太網口，一個打印口供選擇，傳輸規約為IEC60870-5-103和94規約兩種供用戶選擇。
[0040]通訊接口模塊端子定義:6X09端子:信號復歸，用于復歸保護動作后自保持的信號；6X11端子:C0M，開入量公共地；6X12-6X13端子:GPS脈沖對時接入，6X12為內部光耦的正極性端，6X13為內部光耦的負極性端；6X15-6X18端子:為RS-485差分信號線；以太網口 A:接入監控系統的以太網中，單監控系統的以太網為雙網結構時，接入A子網絡中；以太網口 B:單監控系統的以太網絡為雙網結構時，接入B子網絡中。
[0041]電源模塊，保護裝置的電源從4X08端子(直流電源+220V/+110V端)、4X10端子(直流電源-220V/-110V端)經濾波器、背板電源開關至內部電源模塊，輸出+5V、±12V、±24V給保護裝置其它插件供電；經4X03、4X04端子輸出一組24V電源，其中4X03端子為+24V，4X04端子為-24V ;另外經4X05、4X06端子輸出一付電源消失告警常閉輸出接點，當電源消失后接點閉合輸出信號，正常有電源時接點是打開的；輸入電源的額定電壓有220V和IlOV兩種，投運調試前請檢查所提供電源插件的額定輸入電壓是否控制電源電壓相同，電源輸入連接如圖6A。
[0042]電源24V的連接說明:電源模塊輸出-24V (4X04端子)，經外部連線直接接至CPU保護模塊或者通訊模塊的COM端子；輸出24V接至屏上開入公共端子；當開入為空節點方式且為本保護裝置提供電源時，開入量的接法如圖6B。
[0043]當開入不是空節點而是48V或220V高電平量時，開入量必須通過光耦轉換在接入如圖6C ;當開入量通過外部空接點接入信號，但是外部空接點離裝置較遠時，要經220V轉24V的光隔后再接入裝置，如圖6C所示，以保證輸入信號的可靠性。
[0044]人機對話模塊處理人機對話部分，完成液晶顯示、鍵盤操作和打印功能；由于采用大液晶、全漢化顯示使得用戶操作變得簡單。
[0045]本裝置充電保護只在手合時保護自動投入，并且只開放10s，即IOs后該段電流元件自動退出；本裝置不需要引入“手合”信號，手合狀態完全由保護通過開關位置接點來判斷；三個分相TWJ均動作且無流并超過30s后，如果任一 TWJ返回或者線路有流，則判斷為手合；充電保護的邏輯框圖如圖7所示，充電保護為帶時限的無方向電流保護，計算三相電流值，若任一相電流大于充電保護電流整定值時，經整定延時后充電保護出口跳閘，充電保護投入IOS后，保護自動復歸；充電保護可由控制自選擇退出。
[0046]為了滿足現場運行的需要，本裝置還專門設置了一段獨立的過流保護，通過“過流投入”壓板手動控制投入；過流保護邏輯圖見圖7，為了防止線路充電后過流保護長期投入，裝置在前面板上設有一“過流投入”指示燈，在信號插件上留有兩組信號接點用于指示本壓板狀態；過流保護在定值上完全和充電保護分開。圖7中，ICD為充電保護過流定值；TCD為充電保護延時時間定值；IGL為過流保護過流定值；TGL為過流保護延時時間定值。
[0047]圖8為本發明的工作流程示意圖，包括以下步驟:步驟801:系統初始化； 步驟802:系統自檢、定值檢查；系統自檢、定值檢查，然后進入803過流檢測、804過負荷檢測、805開關由分到合；步驟803過流檢測進入步驟806 ;步驟806:若是進入807 ;步驟807:是否投入過流壓板，若是進入步驟808、進入步驟814，若是進入步驟815 ;步驟808:錄波；步驟814:是否投入跳閘壓板；步驟815:執行跳閘；步驟804:若是進入步驟809，若是進入步驟810 ;步驟805:若在IOs內進入步驟811、進入步驟812 ；步驟812:若是進入步驟813 ;步驟813:若是進入步驟808、進入步驟814、進入步驟815。
[0048]本發明主要技術數據為，直流電源:220V，IlOV ;交流電壓:100/S V, 100V ;交流電流:5A, IA ;頻率:50Hz。
[0049]功能消耗為，直流回路:《25W ;交流電壓回路:〈0.5VA/相；交流電流回路:〈1VA/相(IN=5A)。
[0050]精確工作范圍為，電流:0.05In-20In ;電壓:0.4V-100V ;頻率:45Hz-50Hz ;時間:O-1OOs ο
[0051]定值誤差為，電流及電壓定值誤差:〈±5%整定值；頻率定值誤差:〈0.01Hz ;時間定值誤差:〈±1%整定時間+35ms。
[0052]沖擊電壓為，各輸入輸出端子對地，交流回路與直流回路間，交流電流與交流電壓間能承受5kV (峰值)標準雷電沖擊波試驗。
[0053]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合于本文所公開的原理和新穎特點相一致范圍。
【權利要求】
1.便攜式220千伏線路臨時保護裝置，包括箱體和電路板，其特征在于電路板具體構件包括交流模塊、開關量輸入模塊、CPU保護模塊、電源模塊、人機對話模塊、繼電器出口模塊及通訊接口模塊；交流模塊、開關量輸入模塊與CPU保護模塊的輸入端相連，CPU保護模塊的輸出端連接人機對話模塊、繼電器出口模塊及通訊接口模塊；電源模塊給上述模塊提供電源。
2.根據權利要求1所述的便攜式220千伏線路臨時保護裝置，其特征在于所述的CPU保護模塊采用32位處理器，32位處理器包含采樣頻率為IOOHz的AD采樣回路；32位處理器設有啟動元件，用于起動后開放出口繼電器的正電源。
3.根據權利要求1所述的便攜式220千伏線路臨時保護裝置，其特征在于所述的通訊接口模塊同時提供一個RS-485 口，兩個以太網口和一個打印口，傳輸規約為IEC60870-5-103 和 94 規約兩種。
4.根據權利要求1所述的便攜式220千伏線路臨時保護裝置，其特征在于所述的電路板上設有主電路、定時采樣電路和故障處理電路。
5.根據權利要求4所述的便攜式220千伏線路臨時保護裝置，其特征在于所述的主電路進行硬件自檢、定值校驗、人機對話模塊和CPU模塊運行是否正常相互檢查；如果出錯，給出相應的報告，并且發出告警信號。
6.根據權利要求5所述的便攜式220千伏線路臨時保護裝置，其特征在于所述的硬件自檢包括ROM、RAM、EEPROM、開出光耦。
7.根據權利要 求4所述的便攜式220千伏線路臨時保護裝置，其特征在于所述定時采樣電路進行模擬量采集和相量計算、開關量的采集和啟動元件計算。
8.根據權利要求4所述的便攜式220千伏線路臨時保護裝置，其特征在于所述的故障處理電路進行保護算法計算、跳合閘判斷和執行、事件記錄、故障錄波、保護所有元件的動作過程記錄，最后進行故障報告的整理和記錄所用定值。
9.根據權利要求8所述的便攜式220千伏線路臨時保護裝置，其特征在于所述的故障處理電路記錄的模擬量為la、lb、Ic,310 ;記錄的狀態量為斷路器位置、保護跳閘命令；記錄的錄波報告為12至48個，記錄狀態輸入量變位事件、裝置告警事件；記錄動作時的錄波、事件、定值和保護詳細的動作過程，實時讀取保護發送的事件，讀取裝置中記錄的歷史信肩、O
【文檔編號】H02H7/26GK104022493SQ201410266685
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月16日 優先權日:2014年6月16日
【發明者】李英鋒, 高源 , 潘徉安, 牛春嬌, 羅賢斌, 李想, 曹頔, 薛曉豐, 王通, 金彪, 郝世清 申請人:國家電網公司, 國網遼寧省電力有限公司鐵嶺供電公司