专利名称：基于can网络的小电流接地选线系统的制作方法
技术领域：
本发明为一种小电流接地选线系统，属于继电保护领域。
背景技术：
我国配电网和大型工矿企业的供电系统大都采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，近年来一些城市电网改用电阻接地运行方式。矿井ClOkv电网过去一直采用中性点不接地方式，随井下供电线路的加长，电容电流增大。近年来消弧线圈在矿井电网中得到了推广应用并主要采用消弧线圈并串电阻的接地方式。实际运行中，单相接地故障约占总故障的80% ;因此在小电流接地系统发生单相接地故障时，正确及时的把故障线路检测出来，对提高供电可靠性，具有重要的现实意义。目前的选线方法，大多数都是单台继电保护装置在发生接地故障时，检测、分析故障时的稳态特性来进行选线；但实际发生接地故障时，继电保护装置会受到系统运行方式、线路长短以及负荷谐波等许多因素的影响，而导致误选、漏选、多选。
发明内容本发明提供了一种小电流接地选线系统，以克服目前单台小电流接地选线装置判断的不足。该系统是由多台能够检测、分析零序故障稳态状态的微机综合保护装置组成，通过CAN通讯网络的连接，当接地故障发生时，所有微机综合保护装置在CAN网络中发送并共享各自的零序故障稳态测量数据，并能通过对数据的比较判断来实现接地选线的一种智能系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种是能够检测、分析零序故障稳态状态的微机综合保护测控装置，型号为PA62，包括主控板、电源板、显示模块、红外遥控器，其特征在于:外部开入量输入端子、继电器输出端子、CAN通讯端子、绝缘电阻监测输入端子均集成在主控板上；外部模拟量输入端子通过电源板与主控板相连；显示模块通过通讯电缆与主控板相连；外部开入控制按钮通过显示模块与主控板相连；红外遥控器通过显示模块与主控板相连。上述的微机综合保护测控装置，其进一步特征在于:所述主控板是由DSP、铁电存储器、采样电路、继电器组成，其所含继电器是由保护分合闸继电器、保持继电器、信号继电器组成；所述电源板是由互感器模块和电源模块组成，互感器模块是一种电流电压变换器模块；所述显示模块由有源开入按键、指示灯、IXD和红外接收器组成。上述的微机综合保护测控装置，其更进一步特征在于:电源板通过PT三相取电，提供给主控板电源并输出DCllOV和DC24V ;它还具有集成在主控板上的通讯电路部分，通过光电隔离的通讯接口，所有装置可以连接在一条CAN总线上。上述的微机综合保护测控装置，其更进一步特征在于:当线路零序电压异常时，所有检测到零序电压异常的所有保护装置通过CAN接口电路把此时零序保护相关的稳态分量数据上传到CAN总线上。上述的微机综合保护测控装置，其更进一步特征在于:当保护装置发送零序保护相关的稳态分量到CAN总线上后，所有CAN总线上的保护装置同时接收到其他保护装置发送的零序保护稳态分量，各保护装置分析对比所有稳态分量的数据，根据选线原则，判断出真正的零序故障点，该点处的保护装置延时跳闸。上述的零序保护相关的稳态分量，其进一步特征在于:稳态分量包含零序电流值、零序电流方向值、五次谐波零序电流值和五次谐波零序电流方向值。上述的选线原则，其进一步特征在于:选线原则1，利用群体比幅原理，先用“最大值”原理从线路中选出三条及以上的零序电流值最大的线路，和三条及以上的五次谐波零序电流值最大的线路。上述的选线原则，其进一步特征在于:选线原则2，利用群体比相原理，用功率方向原理从选出的线路中查找零序电流方向值和五次谐波零序电流方向值都为正的线路，从而选出故障线路。上述的选线原则，其进一步特征在于:选线原则3，为了防止选出的保护装置超过I台，对于选出的零序电流值最大保护装置，再计算最大零序电流值和第二大零序电流值的差值，如果差值大于零序电流比较整定值，则零序保护按整定动作时间延时出口 ；如果差值小于等于零序电流比较整定值，则零序保护在整定动作时间基础上再增加IS延时动作出口。上述的选线原则，其进一步特征在于:选线原则4，如果未选出满足判定条件的保护装置，先用“最大值”原理从线路中选出三条及以上的零序电流最大的线路，然后用功率方向原理从选出的线路中查找零序电流方向值为正的线路，从而选出故障线路。上述的选线原则，其进一步特征在于:选线原则5，根据选线原则4选出的保护装置再根据选线原则3动作出口。本发明的有益效果:微机综合保护装置PA62人机界面友好，提供全中文显示界面和简捷的可视化操作；适应性强，具有多种保护功能，适用于多种一次设备要求；可与高保开关柜厂家配套构成智能化开关柜，提高开关柜本身的技术含量，增强开关柜的竞争实力；多元化功能的高度集成及标准化的产品结构形式，集保护、测量、控制、监测、通讯、录波、事件记录等多种功能于一体。外观时尚，体积小，模块化设计，维护方便，降低成本。当线路出现接地故障时，所有检测到异常状态的保护装置，通过CAN网络同时共享自身的稳态零序分量数据，并通过选线原则，找出最有可能的接地故障点，可靠的切除故障。该小电流接地选线系统利用多台保护装置对接地故障时稳态数据的分析判断，有效的防止了因为现场环境以及单台保护装置选线条件的限制，造成大面积误动或拒动的情况。
图1是本发明中微机综合保护装置的总结构框图。图2是本发明中微机综合保护装置的部分部件的结构框图。图3是本发明中微机综合保护装置的主控板的结构框图。[0025]图4是本发明中微机综合保护装置的电源板的结构框图。图5是本发明中微机综合保护装置的显示模块的结构框图。图6为本发明实施例的CAN网络联结示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。微机综合保护装置PA62主要由主板(包括DSP、铁电存储器、采样电路、保护分合闸继电器、保持继电器等等)、电源板(包括电源模块、电流电压变换器模块、运放模块等)、显示模块和红外遥控器等部件组成。如图1至图5所示，为本发明中微机综合保护装置PA62的总结构框图和各部件结构框图。 电网一次设备电压、电流互感器转换后的电压和电流信号经微机保护装置内部电压电流互感器变换成弱电信号，经多路转换开关、运算放大器、A/D转换器转换为数字量，再通过DSP进行处理、运算得到相应的电压电流值；同时DSP接受经光电隔离的脉冲信号和开关量输入信号(如断路器状态)、外部开入按钮信号；所有信号经运算处理后，发出相应的跳合闸信号和告警信号到驱动接口电路，驱动电路将这些信号送到各继电器，跳合闸继电器触点接通接触器的跳合闸回路。各种信号的测量值、保护动作值、定值整定都通过LCD显
/Jn ο通过光电隔离的CAN通讯接口可以使处于同一 CAN网络中的微机保护装置共享各自的零序保护稳态分量。建立该小电流接地选线系统，它需要多台能够检测、分析零序故障稳态状态的微机综合保护装置PA62，彼此之间通过CAN网络进行互联。图6为本发明实施例的CAN网络联结示意图。其步骤在于:步骤一:正常工作时，保护装置不发送数据到CAN网络中；步骤二:当发生接地故障时，所有检测到异常状态的保护装置相互分享各自的零序保护稳态分量；步骤三:所有保护装置通过CAN网络得到其他保护装置的零序保护稳态分量，根据选线原则进行分析、比较，判断出实际最有可能的故障线路；动作出口，消除故障。本发明创造中选线原则的设计方案中包括算法设计、软件设计和硬件设计部分。1、算法设计:本发明创造中选线原则的核心算法是保护装置对CAN网络中所有的零序保护稳态分量进行分析、比较，判断。(I)正常工作时，PA62装置不上传数据至CAN总线上；(2)当发生接地故障时，所有检测到零序电压状态异常的PA62装置把自身检测到的零序保护稳态分量上传到CAN总线上；(3)PA62装置根据选线原则1，利用群体比幅原理，选出部分可能发生故障的线路；(4) PA62装置根据选线原则2，利用群体比相原理，再次筛选可能发生故障的线路；(5)PA62装置根据选线原则3、4、5，最终判断筛选出接地故障线路。[0044]当线路发生接地故障时，经过以上步骤，所有相关的PA62装置经过对共享的零序保护稳态分量数据进行分析、比较，判断，最终选择出接地故障线路，准确有效的切除接地故障。2、软件设计:本发明创造中选线原则处理在软件上分为:零序保护稳态分量计算程序、数据上传至CAN网络程序和选线判断程序。零序保护稳态分量计算程序:当发生接地故障时，单个保护装置通过模拟量输入接收零序电压值、零序电流值，并计算出零序电流方向值、五次谐波零序电流值和五次谐波零序电流方向值。数据上传至CAN网络程序:当发生接地故障时，单个保护装置把计算出来的零序保护相关的稳态分量以一帧固定的数据长度，通过CAN通讯芯片发送到CAN网络中，并同时接收其他装置的零序保护稳态分量数据，根据其他装置的编号，把这些数据按顺序存储在自身的寄存器中，用于分析判断。选线判断程序:单个保护装置根据选线原则，如果自身符合选线原则，则判定判断本身是否为接地故障点，延时动作出口，切除接地故障。3、硬件设计:本发明创造中选线原则处理包括CAN收发器、DSP0 DSP为选线原则处理的核心模块，完成对零序稳态分量数据的接收、计算和选线等。虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，但同样在本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
权利要求1.一种是能够检测、分析零序故障稳态状态的微机综合保护测控装置，包括主控板、电源板、显示模块、红外遥控器，其特征在于:它还包括外部模拟量输入端子、外部开入控制按钮，所述主控板上集成有外部开入量输入端子、继电器输出端子、CAN通讯端子、绝缘电阻监测输入端子；所述外部模拟量输入端子通过所述电源板与主控板相连；所述显示模块通过通讯电缆与所述主控板相连；所述外部开入控制按钮通过所述显示模块与主控板相连；所述红外遥控器通过所述显示模块与主控板相连； 所述主控板由数字信号处理器DSP、铁电存储器、采样电路、继电器组成，所述继电器由保护分合闸继电器、保持继电器、信号继电器组成；所述电源板由互感器模块和电源模块组成，所述互感器模块是一种电流电压变换器模块；所述显示模块由有源开入按键、指示灯、IXD和红外接收器组成； 它还具有集成在主控板上的通讯电路部分，通过光电隔离的通讯接口，所有装置可以连接在一条CAN总线上。
2.根据权利要求1所述的微机综合保护测控装置，其特征在于:所述电源板通过三相电压互感器取电，提供给主控板电源并输出DCllOV和DC24V。
专利摘要本实用新型公开一种基于CAN网络的小电流接地选线系统，系统主要包含一种可以对零序保护稳态分量进行计算、分析的微机综合保护测控装置，多台微机综合保护测控装置通过CAN网络连接，共享各自采用计算得到的零序保护稳态分量，当线路出现接地故障时，所有检测到异常状态的保护装置，通过CAN网络同时共享自身的稳态零序分量数据，并通过选线原则，找出最有可能的接地故障点，跳闸断开该接地故障，从而可靠的切除故障。该小电流接地选线系统利用多台保护装置对接地故障时稳态数据的分析判断，有效的防止了因为现场环境以及单台保护装置选线条件的限制，造成大面积误动或拒动的情况。
文档编号G01R31/08GK203037795SQ20122072307
公开日2013年7月3日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者张杭, 陈军 申请人:南京因泰莱电器股份有限公司