專利名稱：數字式變壓器保護裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型數字式變壓器保護裝置，該裝置是專為35 - 22V電壓等級的電力變壓器的保護和監控一體化裝置，屬于電力變壓器保護技術領域。
背景技術：
電力系統綜合自動化已是電網發展的方向，微電子元件的發展使得保護和監控融為一體有了可能性，可以提高其可靠性和運行管理水平，但是在變電站使用微機也有許多不利因素，例如高壓電磁場的干擾，變電站開關操作時有強烈的振動，就地安裝環境的惡化對微機保護提出了防振、寬溫度范圍、低功耗、抗干擾、高靈敏度、高精度、工作可靠性、安裝維修方便等更高的要求，這些難題在現有的微機保護裝置中均未得到解決。
實用新型內容為了克服現有技術存在的問題，本實用新型所要解決的問題是提供一種數字式變壓器保護裝置，將所有功能單元都模塊化和標準化以插件的方式集成在箱體上，各插件之間互相不受干擾，整個工作過程能夠顯示出來，使整個裝置的靈敏度高、精度高、工作可靠性高、安裝維修方便，由差動保護、后備保護、本體保護配合組成的成套變壓器保護裝置。為了解決上述問題，本實用新型所采用的方案為數字式變壓器保護裝置，主要包括差動保護裝置、后備保護裝置和本體保護裝置，差動保護裝置主要包括工業平板電腦、DI輸入單元、AD采樣單元、DO輸出單元、通訊單元、電源單元；工業平板電腦通過導線分別與DI輸入單元、AD采樣單元、DO輸出單元、通訊單元和電源單元相連。所述差動保護裝置的DI輸入單元、AD采樣單元、DO輸出單元、通訊單元、電源單元均為模塊化集成；DI輸入單元、AD采樣單元、DO輸出單元、通訊單元、電源單元均通過模塊化集成固定在箱體的背板上，工業平板電腦固定在箱體的前面板上。所述前面板中上部的左側設置有工業平板電腦，工業平板電腦的右側設置有指示燈，工業平板電腦的下方自左向右設置有調試安全連接片、接地分/合把手和運行模式切換開關。所述背板上自左至右依次設置有非電量插件、非電量出口插件、電源模塊、信號和跳合閘出口模塊、通訊接口模塊和交流模塊。所述后備保護裝置的結構與差動保護裝置相同，只是其后備背板上自左至右依次設置有后備邏輯及跳間插件、后備電源模塊、后備信號模塊、后備跳合間出口模塊、后備通訊接口模塊和后備交流輸入模塊。本實用新型數字式變壓器保護裝置與現有技術相比具有以下有益效果本裝置的所有功能單元都模塊化和標準化以插件的方式集成在箱體上，箱體上只有內部使用的5V和24V電壓等級回路連線，強弱電完全分開，可大大減少外部電磁干擾在弱電側的耦合，增強了本裝置的抗干擾能力，提高其可靠性和安全性。使本裝置在功能配置上具有很強的靈活性，可以根據用戶需求更換或增加部分模塊，擴充或更改本裝置的功能；本裝置由差動保護、后備保護、本體保護配合組成。
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細的說明。
圖1為本實用新型的系統框圖；圖2為本實用新型數字式變壓器保護裝置中差動保護裝置100的硬件結構示意圖；圖3為圖2所示差動保護裝置100中背板10的結構示意圖；圖4為圖1中后備保護裝置200中后備背板的結構示意圖。圖中，1為平板電腦、2為DI輸入單元、3為AD采樣單元、4為DO輸出單元、5為通訊單元、6為電源單元、7為變壓器、8為繼電器、9為箱體、10為背板、11為前面板、12為指示燈、13為調試安全連接片、14為接地分/合把手、15為運行模式切換開關、16為非電量插件、17為非電量出口插件、18為電源模塊、19為信號和跳合閘出口模塊、20為通訊接口模塊、21為交流模塊、22為后備邏輯及跳閘插件、23為后備電源模塊、24為后備信號模塊、25 為后備跳合閘出口模塊、26為后備通訊接口模塊、27為后備交流輸入模塊、100為差動保護裝置、200為后備保護裝置、300為本體保護裝置。
具體實施方式
如圖1至圖4所示，本實用新型數字式變壓器保護裝置，主要包括差動保護裝置 100、后備保護裝置200和本體保護裝置300，差動保護裝置100主要包括工業平板電腦1、 DI輸入單元2、AD采樣單元3、D0輸出單元4、通訊單元5、電源單元6 ；工業平板電腦1通過導線分別與DI輸入單元2、AD采樣單元3、DO輸出單元4、通訊單元5和電源單元6相連，AD采樣單元3通過信號采集器采集變壓器7的電流和電壓數據，DO輸出單元4與變壓器7上的繼電器8相連。工業平板電腦1獲得采樣的數字信號后，進行數字濾波和算法運算獲得模擬量的幅值信息，分別經保護軟件模塊的邏輯判斷、顯示處理、報告存儲、錄波等環節，當滿足保護動作條件后向出口回路發出跳閘、信號等命令；主程序中的初始化主要是整個系統為正常工作做好準備，對于主變保護裝置來說，主程序主要包括工業平板電腦1初始化和對必要的參數設置默認值；初始化完成后主程序進入工作狀態，電腦屏幕上顯示相關的菜單，首先判斷是否需要進行定值整定工作，如果需要則轉入定值整定模塊，否則繼續向下執行；在采集開關量和檢測屏幕按鍵環節中，如果檢測到開關量變位或有屏幕按鍵被按下，則由主程序發出信息并轉入信息處理模塊進行處理，信息處理的結果再傳送到電腦屏幕進行顯示， 否則程序繼續向下執行信號采集與計算模塊；邏輯判斷模塊根據電壓無功的計算值和其他有關條件判斷是否需要動作，當邏輯判斷模塊產生動作指令后，通過檢測裝置出口繼電器是否動作，以及檢測被測量設備的狀態來判斷動作指令是否得到正確執行，如果正確執行則轉入下一次循環，否則將此異常信息傳送到信息處理模塊進行處理，再將結果顯示在電腦屏幕上。DI輸入單元2為來自外部接點的輸入量，經輸入回路光電隔離后，經三態門電路向工業平板電腦1輸入，經軟件邏輯判斷抗干擾處理，獲取輸入量信號；外部開關量(空接點)取用裝置提供的24V信號電源，經過電阻限流，輸入到光隔離器的輸入端，光隔離器的輸出端取用內部的5V電源，接入到8路三態門器件，由工業平板電腦1經總線讀取信號的 “0”或“1”狀態，以判別外部接點的開閉情況；采用光隔離器可以使外部開入電源與內部5V 電源沒有直接的電氣聯系，有效消除了外部電磁干擾對工業平板電腦1內部電路的影響， 提高了可靠性。AD采樣單元3實現多路交流模擬信號的模數轉換，并向工業平板電腦1提供實時的高精度的數字信號；電力系統中的電量一般都是模擬量，而數字繼電保護的實現則是基于由微型計算機對數字量進行計算和判斷；所以為了實現計算機繼電保護，必須對來自被保護單元設備的模擬電量進行一系列預處理，從而得到所需形式的數字量提供給保護功能處理程序；在AD采樣單元3的電路設計中增設兩級阻容元件構成的低通濾波回路，模擬量輸入信號經過低通濾波回路，分別將信號接入兩片多路轉換開關器件的輸入，多路轉換開關的輸出信號分別輸到AD轉換芯片的輸入回路，進行模數轉換，由工業平板電腦1定時來讀取AD轉換的結果，作為每一路模擬量的原始采樣數據。DO輸出單元4執行由工業平板電腦1發出的出口動作命令，經與門電路到光隔離器的輸入回路，光隔離器的輸出經單向二極管驅動繼電器動作；光隔離器的輸入部分為工業平板電腦1內部5V電源，輸出部分為24V電源，用以驅動24V繼電器；通過光隔離器把工業平板電腦1內部電路和繼電器驅動電路進行了隔離，有效防止了電磁干擾，提高了硬件電路的可靠性；為保證出口回路的可靠性，采用了多項閉鎖措施如采用啟動元件開放出口正電源，采用硬件看門狗閉鎖出口等；工業平板電腦1發出出口命令的同時，必須發出解除閉鎖信號，同時驅動啟動繼電器方能驅動出口繼電器，發出跳閘命令。上述的差動保護裝置100的DI輸入單元2、AD采樣單元3、DO輸出單元4、通訊單元5、電源單元6均為模塊化集成；DI輸入單元2、AD采樣單元3、D0輸出單元4、通訊單元5、電源單元6均通過模塊化集成固定在箱體9的背板10上，工業平板電腦1固定在箱體 9的前面板11上。所述前面板11中上部的左側設置有工業平板電腦1，工業平板電腦1的右側設置有指示燈12，工業平板電腦1的下方自左向右設置有調試安全連接片13、接地分/合把手 14和運行模式切換開關15。所述背板10上自左至右依次設置有非電量插件16、非電量出口插件17、電源模塊 18、信號和跳合閘出口模塊19、通訊接口模塊20和交流模塊21。上述非電量插件16設置有1X01 - 1X24接線端子，共計24個；包含本體重瓦斯出口，有載重瓦斯出口，零序選跳出口，壓力釋放出口，冷卻器故障出口，保護跳閘輸入，本體重瓦斯輸入，有載重瓦斯輸入，零序選跳輸入，壓力釋放輸入，冷卻器故障輸入，本體輕瓦斯輸入，有載輕瓦斯輸入，溫度高輸入，油位低輸入，繞組溫度高輸入以及非電量電源的輸入。上述非電量出口插件17設置有2X01 — 2X24接線端子，共計24個；包含非電量保護出口的輸出端子，非電量的遠動信號，本體重瓦斯，有載重瓦斯，零序選跳，壓力釋放，冷卻器故障，本體輕瓦斯，有載輕瓦斯，溫度高，油位低，繞組溫度高的接點。上述電源模塊18設置有3X01 — 3X12接線端子，共計12個；中部設置有+5V和 +24V電源，下部右側設置有電源開關。上述信號和跳合閘出口模塊19設置有4X01 — 4X24接線端子，共計24個；包含高壓側出口接點、中壓側出口接點、低壓側出口接點，兩組遠動信號、保護動作、保護告警、裝置故障接點。上述通訊接口模塊20上設置有5X01 — 5X12接線端子，共計12個；下部設置有兩個以太網接口指示燈和接入口。上述交流模塊21上設置有6X01 - 6X24接線端子，共計24個；其中左側設置有 6X13 - 6X24接線端子，右側設置有6X01 — 6X12接線端子，其中包括四側保護CT的三相輸入。差動保護裝置100可實現差動保護a、啟動元件；b、差動電流速斷保護元件；C、三段折線比率差動保護元件；d、二次諧波制動元件；e、偶次諧波制動元件；f、CT斷線判別元件；g、相位補償；還可以實現非電量保護；差動保護裝置100可做到四側差動，CT 二次支持全星型接線或常規接線；比率差動保護，帶CT斷線閉鎖；二次諧波制動；偶次諧波制動；差動速斷保護；CT斷線告警與閉鎖。所述后備保護裝置200的結構與差動保護裝置100相同，只是其后備背板上自左至右依次設置有后備邏輯及跳間插件22、后備電源模塊23、后備信號模塊24、后備跳合閘出口模塊25、后備通訊接口模塊26和后備交流輸入模塊27。上述后備邏輯及跳閘插件22上設置有1X01 — 1X24接線端子，共計24個，具體包含壓力低禁止跳閘的輸入接點、壓力低禁止操作的輸入接點、壓力低禁止合閘的輸入接點、手動跳間輸入接點、手動合間輸入接點、控制電源輸入接點、手跳繼電器輸出接點、合閘出口接點、跳位繼電器輸出接點、遠動信號接點、斷路器合閘位置重動接點、斷路器跳閘位置重動接點、跳間出口接點、合位繼電器接點、跳間入口接點。上述后備電源模塊23上設置有2X01 — 2X12接線端子，共計12個，中部設置有 +5V和+24V電源，下部右側設置有電源開關。上述后備信號模塊24上設置有3X01 — 3X24接線端子，共計24個，其中包含兩組保護信號，可分別作為中央信號和遠動信號，遙控合間出口接點、遙控跳間出口接點，以及遙控備用接點。上述后備跳合閘出口模塊25上設置有4X01 — 4X24接線端子，共計24個，其中包含高壓側出口接點、中壓側出口接點、低壓側出口接點、高壓側母聯出口接點、中壓側母聯出口接點、低壓側母聯出口接點。上述后備通訊接口模塊26上設置有5X01 — 5X12接線端子，共計12個，下部設置有兩個以太網接口指示燈和接入口。上述后備交流輸入模塊27上設置有6X01 — 7X24接線端子，共計24個，其中左側設置有6X13 - 6X24接線端子，右側設置有6X017 — 6X12接線端子，其中包括保護CT的三相輸入、零序保護CT的輸入，測量CT的輸入，間隙保護CT輸入，母線電壓三相及零線的輸入，零序電壓輸入。所述后備保護裝置200可實現后備保護a、后備保護啟動元件；b、相間保護；C、接地保護；d、零序電壓閉鎖零序過流保護；e、間隙保護；f、零序選跳保護；g、非全相保護。所述本體保護裝置300與現有設備相同，可接入12路外部開關量，其中跳閘量可達6個，實現本體重瓦斯保護；有載重瓦斯保護；本體輕瓦斯保護；有載輕瓦斯保護；壓力釋放保護；冷卻器故障保護；零序選跳保護；油位低保護；溫度保護等。
權利要求1.數字式變壓器保護裝置，主要包括差動保護裝置(100)、后備保護裝置(200)和本體保護裝置(300)，其特征在于差動保護裝置(100)主要包括工業平板電腦(1 )、DI輸入單元(2)、AD采樣單元(3)、DO輸出單元(4)、通訊單元(5)、電源單元(6)；工業平板電腦 (1)通過導線分別與DI輸入單元(2)、AD采樣單元(3)、DO輸出單元(4)、通訊單元(5)和電源單元(6)相連。
2.根據權利要求1所述的數字式變壓器保護裝置，其特征在于所述差動保護裝置 (100)的DI輸入單元(2)、AD采樣單元(3)、D0輸出單元(4)、通訊單元(5)、電源單元(6) 均為模塊化集成；DI輸入單元(2)、AD采樣單元(3)、D0輸出單元(4)、通訊單元(5)、電源單元(6)均通過模塊化集成固定在箱體(9)的背板(10)上，工業平板電腦(1)固定在箱體 (9)的前面板(11)上。
3.根據權利要求2所述的數字式變壓器保護裝置，其特征在于所述前面板(11)中上部的左側設置有工業平板電腦(1 )，工業平板電腦(1)的右側設置有指示燈(12)，工業平板電腦(1)的下方自左向右設置有調試安全連接片(13)、接地分/合把手(14)和運行模式切換開關(15)。
4.根據權利要求2所述的數字式變壓器保護裝置，其特征在于所述背板(10)上自左至右依次設置有非電量插件(16)、非電量出口插件(17)、電源模塊(18)、信號和跳合閘出口模塊(19)、通訊接口模塊(20)和交流模塊(21)。
5.根據權利要求1所述的數字式變壓器保護裝置，其特征在于所述后備保護裝置 (200)的結構與差動保護裝置(100)相同，只是其后備背板上自左至右依次設置有后備邏輯及跳閘插件(22)、后備電源模塊(23)、后備信號模塊(24)、后備跳合閘出口模塊(25)、后備通訊接口模塊(26 )和后備交流輸入模塊(27 )。
專利摘要本實用新型數字式變壓器保護裝置，屬于電力變壓器保護技術領域；所要解決的問題是提供一種將所有功能單元都模塊化和標準化以插件的方式集成在箱體上，且各插件之間互相不受干擾的裝置，整個工作過程能夠顯示出來，使整個裝置的靈敏度高、精度高、工作可靠性高、安裝維修方便，由差動保護、后備保護、本體保護配合組成的成套變壓器保護裝置；采用的技術方案是差動保護裝置主要包括工業平板電腦、DI輸入單元、AD采樣單元、DO輸出單元、通訊單元、電源單元；工業平板電腦通過導線分別與DI輸入單元、AD采樣單元、DO輸出單元、通訊單元和電源單元相連；本裝置可廣泛應用于各變電站中。
文檔編號H02H7/045GK202231411SQ20112037225
公開日2012年5月23日 申請日期2011年9月28日 優先權日2011年9月28日
發明者趙張鋒 申請人:山西南自晉能自動化有限公司