一種實現gis故障精準辨識的智能母線保護裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種實現GIS故障精準辨識的智能母線保護裝置，包括：電源模塊、交流模塊、濾波模塊、SV處理模塊、通信模塊、CPU模塊、開入模塊、信號模塊和出口模塊；上述模塊通過保護裝置主板實現互連；電力系統各支路合并單元通過保護裝置主板與SV處理模塊實現互連；合并單元采集各支路母線側和線路側CT二次電流相量并轉換為數字信號，所述SV處理模塊通過保護裝置主板接收合并單元的數字信號并傳送給CPU模塊。本實用新型有益效果：從根本上解決了GIS設備單間隔、母聯死區故障時母線保護無選擇性動作擴大停電范圍的難題，實現最小范圍快速切除故障和自動重合快速恢復供電，極大提高了大規模電網供電可靠性和系統穩定性。
【專利說明】
一種實現GIS故障精準辨識的智能母線保護裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及母線保護技術領域，尤其涉及一種實現GIS故障精準辨識的智能母線保護裝置。
【背景技術】
[0002]電力系統發生故障時，繼電保護的選擇性要求在最小的范圍內將故障從系統中斷開，最大限度地保證系統中無故障部分仍能繼續安全運行。母線保護動作會切除故障母線上所連的全部元件，一旦母線保護不正確動作，輕則損失負荷、影響設備安全，重則造成大面積停電，甚至引起系統穩定問題導致電網運行崩潰瓦解。
[0003]目前GIS設備各間隔斷路器的線路側及母線側均配置電流互感器(CT)，線路側CT繞組接入母線保護，母線側CT繞組接入線路保護，通過保護范圍的交叉，保證GIS設備間隔線路側與母線側電流互感器之間任何位置發生故障，線路保護與母線保護均快速動作切除故障。
[0004]上述原理雖保證了可靠性，但無法滿足選擇性要求。線路側與母線側CT之間發生故障，仍屬單間隔故障，不是母線故障；線路側CT與斷路器之間故障，僅需拉開單間隔斷路器即可隔離;斷路器與母線側CT之間故障，僅需拉開單間隔刀閘即可隔離。目前運行的母線保護原理將母線所有連接元件跳開，造成故障切除范圍擴大，失去選擇性。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的就是為了解決上述問題，提出了一種實現GIS故障精準辨識的智能母線保護裝置，該裝置能夠準確辨識故障位置，快速切除隔離故障，防止單間隔、母聯死區故障時母線保護將所有連接元件跳開從而擴大停電范圍，實現了母線保護最小范圍隔離故障和自動恢復供電，提高了供電可靠性和系統穩定性。
[0006]為實現上述目的，本實用新型的具體方案如下:
[0007]—種實現GIS故障精準辨識的智能母線保護裝置，包括:電源模塊、交流模塊、濾波模塊、SV處理模塊、通信模塊、CPU模塊、開入模塊、信號模塊和出口模塊；
[0008]所述電源模塊、交流模塊、濾波模塊、SV處理模塊、通信模塊、CPU模塊、開入模塊、信號模塊和出口模塊通過保護裝置主板實現互連;電力系統各支路合并單元通過保護裝置主板與SV處理模塊實現互連；
[0009]所述合并單元采集各支路母線側和線路側CT二次電流相量并轉換為數字信號，所述SV處理模塊通過保護裝置主板接收合并單元的數字信號并傳送給CPU模塊。
[0010]進一步地，所述交流模塊與I母線和II母線的電壓互感器分別連接，用于采集I母線和II母線的三相電壓;所述交流模塊通過保護裝置主板與濾波模塊連接。
[0011]進一步地，所述通信模塊包括RJ-45百兆以太網接口、RS-485外部通信接口、PPS/IRIG-B差分對時接口以及232打印機接口。
[0012]進一步地，所述CPU模塊包括相互連接的數字信號處理器和16位高精度ADC;用于采集模擬量數據、保護邏輯判斷和跳閘出口功能。
[0013]進一步地，所述信號模塊與CTU模塊連接，所述信號模塊包括報警裝置和閉鎖裝置，用于實現裝置報警和裝置閉鎖。該模塊將5V的動作信號經三極管轉化為24V信號，從而驅動繼電器。正常運行時，該模塊會對所有三極管的出口進行檢查，若有錯誤則告警并閉鎖保護。該模塊設置了總啟動繼電器，當CPU滿足啟動條件，則該繼電器動作，接點閉合，開放出口繼電器的正電源。
[0014]進一步地，所述出口模塊輸出設定組數的三相跳閘出口接點，所述三相跳閘出口接點均為瞬動接點。
[0015]本實用新型的有益效果:
[0016]本實用新型裝置通過各線路合并單元采集各支路母線側和線路側CT二次電流相量，根據采集的電流相量，基于母線及各支路間隔差動原理，精準辨識隔離GIS設備故障點，該裝置從根本上解決了 GIS設備單間隔、母聯死區故障時母線保護無選擇性動作擴大停電范圍的難題，配合母線自動重合閘，實現最小范圍快速切除故障和自動重合快速恢復供電，極大提高了大規模電網供電可靠性和系統穩定性。
[0017]當檢測到錯誤信號時，能夠迅速實現報警并閉鎖保護，保證了電力系統的供電安全。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型實現GIS故障精準辨識的智能母線保護裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
:
[0019]下面結合附圖對本實用新型進行詳細說明:
[0020]—種實現GIS故障精準辨識的智能母線保護裝置，如圖1所示，包括:電源模塊、交流模塊、濾波模塊、SV處理模塊、通信模塊、CPU模塊、開入模塊、信號模塊和出口模塊；
[0021]上述各模塊通過保護裝置主板實現互連;電力系統各支路合并單元通過保護裝置主板與SV處理模塊實現互連;其中:
[0022]保護裝置主板的作用是提供連接總線，使得連接在保護裝置主板上的各模塊之間實現互連。
[0023]合并單元采用電力系統各支路原有的合并單元，合并單元采集各支路母線側和線路側CT 二次電流相量并轉換為數字信號，SV處理模塊通過保護裝置主板接收合并單元的數字信號并傳送給(PU模塊。
[0024]CPU模塊:由高性能的數字信號處理器、同步采樣的16位高精度ADC以及其他外設組成。模塊完成模擬量數據采集功能、處理合并單元采樣數據、保護邏輯判斷和跳閘出口等功能。雙重化的采樣通道和數字信號處理器，有效提高裝置的可靠性。
[0025]CPU模塊根據接收到的各支路母線側和線路側CT 二次電流相量，確定母線大差比率元件、母線小差比率元件以及間隔比率差動元件是否動作。將大范圍比率差動元件作為區內故障判別元件;將小范圍比率差動元件作為故障母線選擇元件;將間隔比率差動元件作為故障間隔選擇元件。即由大差比率元件是否動作，區分母線區外故障與母線區內故障；當大差比率元件動作時，由小差比率元件是否動作決定故障發生在哪一段母線；間隔比率差動元件是否動作決定故障間隔。
[0026]需要說明的是，本實施例中高性能的數字信號處理器選用市面上現有的數字信號處理器型號即可實現，無需進行改進。
[0027]電源模塊:電源模塊為裝置提供電源供應，輸入電源的額定電壓為220V和11OV自適應。
[0028]交流模塊:交流模塊主要用于采集I母線和II母線的三相電壓。
[0029]濾波模塊:將交流模塊采集三相電壓濾掉高頻分量，保留工頻故障量，用于進行故障判別。
[0030]通信模塊:通過保護裝置主板接收其他模塊的數據，該模塊具有2路RJ-45百兆以太網接口、2路RS-485外部通信接口、I路PPS/IRIG-B差分對時接口和I路232打印機接口。
[0031]開入模塊:選用智能開入模塊，可同時監測25路開入，并將開入信息通過保護裝置主板傳給其它模塊。當開入電壓<額定工作電壓的55%時，開入保證為0，當開入電壓>額定工作電壓的70%時，開入保證為I。
[0032]信號模塊:包括報警裝置和閉鎖裝置，用于實現裝置報警和裝置閉鎖。該模塊將5V的動作信號經三極管轉化為24V信號，從而驅動繼電器。正常運行時，該模塊會對所有三極管的出口進行檢查，若有錯誤則告警并閉鎖保護。該模塊設置了總啟動繼電器，當CPU滿足啟動條件，則該繼電器動作，接點閉合，開放出口繼電器的正電源。
[0033]出口模塊:輸出42組三相跳閘出口接點，均為瞬動接點；最大可同時驅動21個支路42個分閘線圈動作。
[0034]通過采用本裝置精確判斷故障位置，假如判定線路側CT與斷路器之間故障時，僅跳開故障間隔斷路器實現故障隔離;假如判定斷路器與母線側CT間故障時，自動/手動拉開單間隔刀閘隔離故障，母線上運行的所有非故障健全元件保持繼續運行;假如判定母聯斷路器與I(II)母線側CT之間故障時，跳開母聯斷路器及I(II)母線，II(I)母線正常運行;假如判定無法隔離的母線故障時，由母線保護正確動作跳開所有聯接元件。從根本上解決了GIS設備單間隔、母聯死區故障時母線保護無選擇性動作擴大停電范圍的難題，實現最小范圍快速切除故障和自動重合快速恢復供電，極大提高了大規模電網供電可靠性和系統穩定性。
[0035]上述雖然結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內。
【主權項】
1.一種實現GIS故障精準辨識的智能母線保護裝置，其特征是，包括:電源模塊、交流模塊、濾波模塊、SV處理模塊、通信模塊、CPU模塊、開入模塊、信號模塊和出口模塊； 所述電源模塊、交流模塊、濾波模塊、SV處理模塊、通信模塊、CPU模塊、開入模塊、信號模塊和出口模塊通過保護裝置主板實現互連;電力系統各支路合并單元通過保護裝置主板與SV處理模塊實現互連； 所述合并單元采集各支路母線側和線路側CT二次電流相量并轉換為數字信號，所述SV處理模塊通過保護裝置主板接收合并單元的數字信號并傳送給CPU模塊。2.如權利要求1所述的一種實現GIS故障精準辨識的智能母線保護裝置，其特征是，所述交流模塊與I母線和II母線的電壓互感器分別連接，用于采集I母線和II母線的三相電壓;所述交流模塊通過保護裝置主板與濾波模塊連接。3.如權利要求1所述的一種實現GIS故障精準辨識的智能母線保護裝置，其特征是，所述通信模塊包括RJ-45百兆以太網接口、RS-485外部通信接口、PPS/IRIG_B差分對時接口以及232打印機接口。4.如權利要求1所述的一種實現GIS故障精準辨識的智能母線保護裝置，其特征是，所述CPU模塊包括相互連接的數字信號處理器和16位高精度ADC。5.如權利要求1所述的一種實現GIS故障精準辨識的智能母線保護裝置，其特征是，所述信號模塊與(PU模塊連接，所述信號模塊包括報警裝置和閉鎖裝置，用于實現裝置報警和裝置閉鎖。6.如權利要求1所述的一種實現GIS故障精準辨識的智能母線保護裝置，其特征是，所述出口模塊輸出設定組數的三相跳閘出口接點，所述三相跳閘出口接點均為瞬動接點。
【文檔編號】H02H7/22GK205693344SQ201620670384
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月29日 公開號201620670384.2, CN 201620670384, CN 205693344 U, CN 205693344U, CN-U-205693344, CN201620670384, CN201620670384.2, CN205693344 U, CN205693344U
【發明人】李乃永, 吳金玉, 馬獻麗, 晉飛, 唐敏, 盧曉惠, 宋戰慧, 黃健, 盧怡含
【申請人】國網山東省電力公司, 國網山東省電力公司濰坊供電公司, 國家電網公司