專利名稱：礦用隔爆型低壓電網(wǎng)多等級漏電保護裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型有關(guān)一種漏電保護裝置，特別是指一種礦用隔爆型低壓等級漏電保護
裝置。
背景技術(shù)：
目前，煤礦井下低壓中性點不接地系統(tǒng)中絕大多數(shù)故障是漏電故障，盡管它不破壞系統(tǒng)的對稱運行，但非漏電相對地電壓增加為原來的1.73倍，若不及時處理，極易發(fā)展成二相短路。而且煤礦有瓦斯爆炸和人生安全等問題，其危害性更大。原有煤礦防爆保護裝置一般由檢漏繼電器和分支路漏電保護單元二部分組成。低壓漏電保護判斷漏電的依據(jù)是漏電電阻，檢漏繼電器檢測總線漏電，采用附加直流電壓法檢測漏電電阻；支路保護單元檢測支路漏電，采用零序電壓檢測漏電電阻。由于零序電壓受系統(tǒng)電容和電網(wǎng)電壓的影響、檢漏繼電器和支路漏電保護單元判據(jù)不統(tǒng)一等原因，其正確動作率很低，而且不能反應(yīng)分散性漏電。一些保護產(chǎn)品中的漏電保護功能，仍采用分散控制方式，仍采用以上原理檢測漏電，只是用了單片機技術(shù)，顯然仍無法真正解決低壓漏電保護問題。由此可見，井下低壓漏電保護，是煤礦電力一直沒有得到解決的技術(shù)難題。低壓漏電保護裝置不能正確動作的主要原因是:1、電容電流很小:電壓低，系統(tǒng)小，電容電流很小，小至幾毫安，對裝置靈敏度要求很高；2、動作時間要求短:支路動作時間不大于30ms，這么短的響應(yīng)時間，給判斷原理的選擇帶來了很大的局限性。附加直流電壓法由于反應(yīng)時間問題，可以用于總線漏電電阻的檢測，而不能用于支路漏電保護；3、零序電壓不能單一地反應(yīng)漏電電阻，支路漏電保護單元用零序電壓檢測漏電電阻，由于零序電壓是漏電電阻、系統(tǒng)容抗和系統(tǒng)電壓的函數(shù)，不單一地反應(yīng)漏電電阻，因此其檢測精度受系統(tǒng)電容和電網(wǎng)電壓波動的影響很大；4、檢漏繼電器和漏電保護單元的判據(jù)不統(tǒng)一:檢漏繼電器用附加直流電壓法檢測漏電電阻，支路漏電保護單元用零序電壓檢測漏電電阻，二種方法測量精度相差很大；5、分散性控制模式的缺陷:原有技術(shù)均采用分散控制模式，這種模式無法綜合判斷各支路漏電參數(shù)，決策漏電支路，對無漏電的短支路誤判率很聞;6、無法解決分散性漏電:當(dāng)系統(tǒng)幾條支路漏電，若支路的漏電電阻都沒有達到動作值，而總的漏電電阻達到了動作值，造成總開關(guān)誤動，以至大面積斷電；7、漏電保護裝置以電容電流為判據(jù)，低壓系統(tǒng)電容電流很小，而且隨運行方式、漏電程度、天氣、環(huán)境的影響，是一個變化量，而裝置作為一個繼電器，有一個固定的整定值，有動作死區(qū)。系統(tǒng)參數(shù)的可變性和裝置整定值的不變性這一矛盾決定了此類裝置不可能100%正確動作。
實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種分散采集漏電信息集中判別的礦用隔爆型低壓等級漏電保護裝置。為達到上述目的，本實用新型提供一種礦用隔爆型低壓等級漏電保護裝置，其包括有依次連接的用于同步采集變壓器中性點的零序電壓和各饋出線零序電流的信號采集單元、將所采集的零序電壓和零序電流進行放大的信號放大單元、將放大的信號轉(zhuǎn)換成可供DSP直接處理的電壓信號的A/D轉(zhuǎn)換器、對電壓信號進行數(shù)據(jù)分析以判斷出現(xiàn)故障的饋出線的DSP運算處理單元以及輸出跳閘信號的繼電器輸出單元，該DSP運算處理單元與一上位機進行數(shù)據(jù)通訊。所述DSP運算處理單元連接有用以顯示漏電故障、零序電壓、零序電流的液晶顯示器。所述信號采集單元包括有分別用于采集零序電壓和零序電流的零序電壓濾序器和零序電流互感器。所述DSP運算處理單元與所述液晶顯示器之間通過RS-485總線進行通訊。所述信號放大單元、A/D轉(zhuǎn)換器、DSP運算處理單元及繼電器輸出單元插接于一母板上，該母板還插接有進行供電的電源板，該電源板提供外接的電源接口、通訊接口、面板電源接口。所述DSP運算處理單元為以DSP為核心的智能數(shù)據(jù)處理和判斷主板，其具有16路模擬量輸入、24路開關(guān)量輸入/輸出。所述液晶顯示器為同時顯示7路電流和I路電壓值的帶CPU的網(wǎng)絡(luò)化液晶顯示器，所述鍵盤通過485總線與所述液晶顯示器進行通訊。所述DSP運算處理單元與一擴展的隨機存儲器互相通信。。本實用新型的漏電保護裝置與現(xiàn)有的煤礦各種開關(guān)里所使用的漏電保護裝置有著根本性的不同，本實用新型采用分散采集漏電信息、集中進行判別的集散式方法，選線的正確率達到100%，真正實現(xiàn)了選擇性跳閘，可將事故的影響降低到最小。同時，由于動作的快速性，當(dāng)發(fā)生人身觸電事故時，可保證達到30mA.S的安全參量，既能保護人身觸電不致死亡，又能縮小停電范圍，減少事故損失，是先進、可靠的安全保護裝置。

圖1為本實用新型礦用隔爆型低壓等級漏電保護裝置的原理框圖。
具體實施方式
為便于對本實用新型的結(jié)構(gòu)及達到的效果有進一步的了解，現(xiàn)結(jié)合附圖并舉較佳實施例詳細說明如下。如圖1所示，本實用新型的礦用隔爆型低壓等級漏電保護裝置包括有依次連接的信號采集單元1、信號放大單元2、A/D轉(zhuǎn)換器3、DSP運算處理單元4及繼電器輸出單元5，該DSP運算處理單元4連接有液晶顯示器7，該DSP運算處理單元4與上位機6之間進行數(shù)據(jù)通訊。該信號采集單元I包括有零序電壓濾序器和零序電流互感器，該信號采集單元I采集變壓器中性點的零序電壓和分支路零序電流，并將采集的零序電壓和零序電流通過信號放大單元進行放大，并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器3將零序電流互感器和零序電壓濾序器采樣到輸出的電流信號和電壓信號轉(zhuǎn)換成可供DSP直接處理的電壓信號，DSP運算處理單元4與上位機6進行通信，并能通過上位機6控制DSP運算處理單元4的技術(shù)參數(shù)，通過DSP運算處理單元4對電壓信號進行數(shù)據(jù)分析并判斷出是哪一路饋出線出現(xiàn)故障，并同時在液晶顯示器7上顯示漏電故障、零序電壓、零序電流，并由繼電器輸出單元5輸出跳閘信號。本實用新型中DSP運算處理單元4與液晶顯示器7之間通過RS-485總線進行通訊，繼電器輸出單兀5直接輸出跳閘信號。本實用新型中信號放大單兀2、A/D轉(zhuǎn)換器3、DSP運算處理單元4及繼電器輸出單元5插接于一母板上，該母板還插接有一為上述單元進行供電的電源板，該電源板提供外接的電源接口、通訊接口、面板電源接口。DSP運算處理單元4為以DSP為核心的智能數(shù)據(jù)處理和判斷主板，每塊板有16路模擬量輸入、24路開關(guān)量輸入/輸出，該主板的數(shù)量是根據(jù)變電所系統(tǒng)饋出線的數(shù)量而定。繼電器輸出單元5考慮到DSP運算處理單元的開關(guān)量輸出雖可驅(qū)動200mA負載，但由于所控制的斷路器、接觸器型號不同，其分勵線圈、失壓線圈、控制線圈等參數(shù)差異較大而制作的。為可靠起見，本實用新型中的繼電器輸出單元配合獨特的熄弧、滅弧技術(shù)，保證了極強的抗干擾能力。本實用新型中的DSP運算處理單元4還可以與一擴展的隨機存儲器8互相通信。本實用新型中的液晶顯示器7為帶CPU的網(wǎng)絡(luò)化顯示器。液晶顯示器7同時顯示7路電流和I路電壓值，液晶顯示器7實時顯示系統(tǒng)中每一 DSP運算處理單元中的零序電壓值和各支路零序電流值；一旦某條支路發(fā)生漏電故障，液晶顯示器就會顯示某某支路漏電保護動作，同時故障燈和保護燈會點亮，直到故障解除，系統(tǒng)恢復(fù)正常運行；該液晶顯示器同時具有復(fù)位/關(guān)閉某條支路、修改整定值、修改增益等具體的功能。本實用新型的漏電保護裝置采用零序功率方向型和零序電流群體比幅比相綜合判據(jù)對故障線路進行判斷；當(dāng)采用零序功率方向式原理進行判斷時，通過零序電壓濾序器和零序電流互感器，同步采集變壓器二次中性點電壓即零序電壓和各饋出線的零序電流，經(jīng)放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換后，計算幅值和相位；DSP運算處理單元將所采集的零序電壓、電流大小與各定值進行比較，并且比較二者的相位，確認是本回路發(fā)生漏電故障時，DSP運算處理單元可以準確判斷故障出線，啟動出口繼電器輸出單元跳閘，同時在本地液晶顯示器上顯示:漏電故障、零序電壓、零序電流，并通過總線將上述信息及其發(fā)生的時間等信息上傳給液晶顯示器；當(dāng)采用零序電流群體比幅比相原理時，通過零序電流互感器采集的電流，用電流相量的實部和虛部比較了各零序電流之間在幅值與相位上的關(guān)系，若其中一個支路互感器電流與另外兩個電流之間實部之積與虛部之積的和均小于零，則可以判斷單相漏電必定發(fā)生在該條支路上，該支路分開關(guān)進行漏電保護動作；若任意兩個電流之間實部之積與虛部之積的和均大于零，則可以判斷單相漏電必定發(fā)生在干線上，總開關(guān)進行漏電保護動作。本實用新型的技術(shù)參數(shù):1、控制電壓:380V、660V、1140V ;2、工作電源:控制電壓；3、總線段數(shù):1;4、支路數(shù):14(安裝于第二級變壓器下的一支路開關(guān)下又帶若干條分路開關(guān)時，支路數(shù)為13)；5、動作電阻值:見下表；6、閉鎖動作電阻值:見下表；
權(quán)利要求1.一種礦用隔爆型低壓電網(wǎng)多等級漏電保護裝置，其特征在于，其包括有依次連接的用于同步采集變壓器中性點的零序電壓和各饋出線零序電流的信號采集單元、將所采集的零序電壓和零序電流進行放大的信號放大單元、將放大的信號轉(zhuǎn)換成可供DSP直接處理的電壓信號的A/D轉(zhuǎn)換器、對電壓信號進行數(shù)據(jù)分析以判斷出現(xiàn)故障的饋出線的DSP運算處理單元以及輸出跳閘信號的繼電器輸出單元，該DSP運算處理單元與一上位機進行數(shù)據(jù)通τΗ ο
2.如權(quán)利要求1所述的礦用隔爆型低壓電網(wǎng)多等級漏電保護裝置，其特征在于，所述DSP運算處理單元連接有用以顯示漏電故障、零序電壓、零序電流的液晶顯示器。
3.如權(quán)利要求1所述的礦用隔爆型低壓電網(wǎng)多等級漏電保護裝置，其特征在于，所述信號采集單元包括有分別用于采集零序電壓和零序電流的零序電壓濾序器和零序電流互感器。
4.如權(quán)利要求2所述的礦用隔爆型低壓電網(wǎng)多等級漏電保護裝置，其特征在于，所述DSP運算處理單元與所述液晶顯示器之間通過RS-485總線進行通訊。
5.如權(quán)利要求1所述的礦用隔爆型低壓電網(wǎng)多等級漏電保護裝置，其特征在于，所述信號放大單元、A/D轉(zhuǎn)換器、DSP運算處理單元及繼電器輸出單元插接于一母板上，該母板還插接有進行供電的電源板，該電源板提供外接的電源接口、通訊接口、面板電源接口。
6.如權(quán)利要求1所述的礦用隔爆型低壓電網(wǎng)多等級漏電保護裝置，其特征在于，所述DSP運算處理單元為以DSP為核心的智能數(shù)據(jù)處理和判斷主板，其具有16路模擬量輸入、24路開關(guān)量輸入/輸出。
7.如權(quán)利要求1所述的礦用隔爆型低壓電網(wǎng)多等級漏電保護裝置，其特征在于，所述液晶顯示器為同時顯示7路電流和I路電壓值的帶CPU的網(wǎng)絡(luò)化液晶顯示器，所述鍵盤通過PS-1I總線與所述液晶顯示器進行通訊。
8.如權(quán)利要求1所述的礦用隔爆型低壓電網(wǎng)多等級漏電保護裝置，其特征在于，所述DSP運算處理單元與一擴展的隨機存儲器互相通信。
專利摘要本實用新型公開了一種礦用隔爆型低壓電網(wǎng)多等級漏電保護裝置，其包括有依次連接的用于同步采集變壓器人為中性點的零序電壓和各饋出線零序電流的信號采集單元、將所采集的零序電壓和零序電流進行放大的信號放大單元、將放大的信號轉(zhuǎn)換成可供DSP直接處理的電壓信號的A/D轉(zhuǎn)換器、對電壓信號進行數(shù)據(jù)分析以判斷出現(xiàn)故障的饋出線的DSP運算處理單元以及輸出跳閘信號的繼電器輸出單元，該DSP運算處理單元與一上位機進行數(shù)據(jù)通訊。本實用新型采用分散采集漏電信息、集中進行判別的集中式方法，選線的正確率達到100％，真正實現(xiàn)了選擇性跳閘，可將事故的影響降低到最小。
文檔編號H02H3/00GK202940556SQ20122044480
公開日2013年5月15日 申請日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者王念彬, 成志宏, 張波, 閆立晶 申請人:北京礦能科技有限公司, 南京德和電氣有限公司