[發(fā)明專利]隔爆型相敏短路保護(hù)饋電開(kāi)關(guān)及其工作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110280746.9
• 申請(qǐng)日: 2011-09-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102324723A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高彬;楚強(qiáng);李成久;劉長(zhǎng)水
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東一統(tǒng)電器有限公司
• 主分類號(hào): H02H3/28
• 分類號(hào): H02H3/28
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤礦電力系統(tǒng)用的饋電開(kāi)關(guān)。

背景技術(shù)

在煤礦井下供電中，輸電線路長(zhǎng)，區(qū)域分布廣，負(fù)荷復(fù)雜多變，這樣使得影響供電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的因素增多，如電氣設(shè)備所處的環(huán)境惡劣、設(shè)備易受潮、絕緣自然老化、機(jī)械損傷及過(guò)電壓擊穿、人為誤操作等原因，都極易導(dǎo)致供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，其中常見(jiàn)的主要故障是相間短路以及變壓器、電動(dòng)機(jī)繞組的匝間短路等，如果保護(hù)不夠及時(shí)，輕者加快設(shè)備老化，嚴(yán)重的會(huì)造成斷路器粘連、開(kāi)關(guān)報(bào)廢，甚至是整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。因此，在出現(xiàn)短路事故時(shí)，應(yīng)立即切除故障線路及設(shè)備，以防事故蔓延。

目前，處理這種故障狀態(tài)的饋電開(kāi)關(guān)的保護(hù)裝置主要由斷路器、控制電源部分、電壓互感器、電流互感器、控制器和分閘執(zhí)行部分共同組成；控制方式有以下幾種：一是靠過(guò)流保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其過(guò)流保護(hù)動(dòng)作值是按躲過(guò)最大容量電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流及其它同時(shí)運(yùn)行設(shè)備額定電流之和為依據(jù)整定的；此種整定方式在供電線路短路電流較大時(shí)，較容易滿足過(guò)電流保護(hù)靈敏度及電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的要求；但目前使用的電動(dòng)機(jī)，其起動(dòng)電流很大，與線路發(fā)生短路故障時(shí)的電流相接近，因而使短路時(shí)電流值的整定發(fā)生困難，有的保護(hù)裝置將短路電流的整定值設(shè)定為電動(dòng)機(jī)額定電流10倍以躲開(kāi)起動(dòng)電流，這樣當(dāng)起動(dòng)電流較大時(shí)，不能分辨出是發(fā)生了三相短路還是電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)，容易發(fā)生誤動(dòng)作。二是有些保護(hù)裝置利用起動(dòng)時(shí)延時(shí)幾秒鐘再投入保護(hù)的方法，以躲開(kāi)正常起動(dòng)過(guò)程；這樣也不合適，因?yàn)楫?dāng)起動(dòng)過(guò)程中正好發(fā)生短路故障時(shí)，無(wú)法對(duì)故障線路進(jìn)行保護(hù)。三是利用傳統(tǒng)的相敏保護(hù)插件；該保護(hù)插件是基于分立元件構(gòu)成的簡(jiǎn)單的采樣-比較-執(zhí)行電路，由于其電路上的簡(jiǎn)易性導(dǎo)致其邏輯判斷能力有限，并且其在智能型饋電開(kāi)關(guān)中相應(yīng)的轉(zhuǎn)換也不多見(jiàn)。

目前礦井下的負(fù)荷，由于大量使用鼠籠異步電動(dòng)機(jī)，其功率因數(shù)較低，一般在0.7-0.8之間，輕載時(shí)，功率因數(shù)低于此值。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，盡管其起動(dòng)電流較大，但其功率因數(shù)較低，一般為0.35左右。而發(fā)生短路故障時(shí)，功率因數(shù)會(huì)很高。而且功率因數(shù)是電流和電壓的相位差的反映，因此采集供電線路電流和電壓的相位，得出相位差，計(jì)算出功率因數(shù)，再輔以幅值比較，就可以進(jìn)行較為復(fù)雜的邏輯判斷，達(dá)到很好的保護(hù)效果。將這一原理應(yīng)用到隔爆型饋電開(kāi)關(guān)中，就可以一種新型的隔爆型相敏短路保護(hù)饋電開(kāi)關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，利用相位差幅值比較原理，提出一種數(shù)字智能式隔爆型相敏短路保護(hù)饋電開(kāi)關(guān)。

一種數(shù)字智能式隔爆型相敏短路保護(hù)饋電開(kāi)關(guān)，主要由斷路器、主回路電源側(cè)的控制電源部分、連接在斷路器主回路用電側(cè)的電壓互感器、連接在斷路器主回路用電側(cè)的電流互感器、控制器和分閘執(zhí)行部分共同組成；其特征在于，所述的控制器由電流信號(hào)處理電路、電壓信號(hào)處理電路、幅值調(diào)整提取電路和數(shù)字信號(hào)處理器組成；主回路電源側(cè)的控制電源部分包括為數(shù)字信號(hào)處理器提供直流工作電源的電路和為饋電開(kāi)關(guān)分閘執(zhí)行部分提供直流工作電源的電路；其中，

上述的電流信號(hào)處理電路由串聯(lián)的I-V變換電路、幅值調(diào)整電路、低通濾波電路串聯(lián)組成；I-V變換電路與輸入端與電流互感器輸出端連接，低通濾波電路輸出端與幅值調(diào)整提取電路輸入端連接；

上述的電壓信號(hào)處理電路由串聯(lián)的u取樣電路、幅值調(diào)整電路、低通濾波電路串聯(lián)組成；u取樣電路輸入端與電壓互感器輸出端連接，低通濾波電路輸出端與幅值調(diào)整提取電路輸入端連接；

上述的幅值調(diào)整提取電路由幅值調(diào)整電路、濾波電路、幅值提取電路并聯(lián)而成；其輸出端與數(shù)字信號(hào)處理器輸入端連接；

上述的數(shù)字信號(hào)處理器優(yōu)選16位DSP芯片TMS320LF2407A，其工作在頻率40MHz，其輸出端與分閘執(zhí)行部分連接。

工作原理是，先由主回路電源側(cè)的控制電源部分給智能保護(hù)器和各控制回路供電，再由檢測(cè)電路對(duì)主回路負(fù)荷側(cè)通過(guò)電壓互感器和電流互感器同時(shí)進(jìn)行電壓和電流的采樣工作，電流互感器和電壓變壓器進(jìn)來(lái)的三相電流和三相電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)幅值調(diào)整、濾波電路處理后，得到相應(yīng)規(guī)整的幅值和波形。之后，一部分經(jīng)過(guò)整形電路和相位比較電路得到同相電流電壓的相位差，另一部分幅值被提取。兩種信號(hào)輸入到數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行采樣，利用幅值與相位差相結(jié)合方式，進(jìn)行相敏保護(hù)邏輯判斷，若是相敏短路故障，則輸出執(zhí)行，繼而由輸出分閘執(zhí)行電路推動(dòng)隔爆型相敏短路保護(hù)饋電開(kāi)關(guān)的斷路器跳閘停電。