专利名称：工矿低压电网纵横向时序鉴别综合选漏模块的制作方法
技术领域：
本发明属于电网故障检测、继电保护与电气安全领域，具体涉及中性点不
直接接地的工矿企业380V、 660V、 1140V低压电网纵横向时序鉴别综合选漏模块。
背景技术：
工矿企业低压电网通常呈放射式，或称树状。电力变压器低压侧出线先经 一个总开关到母线，然后经各个分开关形成多个分支馈出线。20世纪80年代 之前，我国矿井低压电网只在总开关处设置一台无选择性的漏电保护装置，如 JY-82型检漏继电器，低压电网任何一处发生漏电故障，都由该检漏继电器检 测故障并作用于总开关跳闸，使整个低压电网全停电；为避免引发瓦斯爆炸， 有关《规程》规定，在没有寻找到漏电故障点并将它切除之前，不准再送电。 因此，井下一旦发生漏电跳闸，常常引起长时间停产。为此1986年我国将"井 下电网选择性漏电保护系统及装置的研究"列为国家"七五"科技攻关任务， 1980年代末以后，国内先后研制出多种型号的矿井低压选择性漏电保护设备， 简称选漏保护器，用以担负各分路开关馈出线路的横向选漏保护，总开关处仍 设置传统的附加直流电源式检漏保护器，称总检漏保护器，而为了避免分支线 单相漏电引起总检漏保护越级动作，通常将总检漏保护器的纵向后备保护动作 时间延长一个时间段G00 500ms)。
这种两级选漏保护系统已有近20年历史，比20年前的单一无选择性漏电 保护，技术上有显著进步。目前它存在的主要问题有两点 一是分支路的选漏 保护器基本上都采用传统的零序功率方向原理，不仅无法与零序电抗器补偿功 能并存，而且选漏准确率普遍较低，平均不到60%;其二是总检漏保护装置
3缺乏故障分析能力，只适于做简单的后备保护，不能把漏电故障进一步分类、 分区，所以一旦总检漏保护动作使总开关跳闸，人们常常沿整个低压电网寻找
漏电故障点，非常艰难！
申请人依据自己发明的"零序基波时序鉴别方法"于2002年4月申请了 专利号为ZL02110276.7的发明专利"小电流接地系统单相接地选线方法和装 置"，该专利成果主要用来实现中压(6KV 35KV)电网各馈出线单相接地故 障的集中选线保护；申请人又于2005年1月争请了另一项专利号为 ZL200510042067.2的发明专利"矿井低压电网时序鉴别选漏方法及保护器"
(单路)，该专利成果也已投入实际应用。申请人还于2005年9月申请了又一 项专利号为ZL200510044820.1的发明专利"矿井低压电网选漏保护系统的接 地补偿方法"，该专利也己实施。依据上述三项发明专利，申请人能够开发出 矿井低压电网各馈出线的横向"集中选漏模块"及"集中选漏装置"，但这里 也存在两个缺点； 一个是馈出线漏电保护动作时间只做到小于80ms，还没有 做到小于30ms,另一个缺点是居于电源进线端的总检漏保护器，仍只能做简 单的纵向后备保护，而不能将漏电故障按故障类别和故障区域进一步细分。
发明内容
为解决上述问题，本发明在上述ZL02110276.7、 ZL200510042067.2和 ZL200510044820.1三项发明专利成果的基础上，针对矿井低压电网漏电保护 系统的特殊情况和实际需求，提供一种"工矿低压电网纵横向时序鉴别综合选 漏模块"，不仅保证馈出线选漏迅速、准确，而且能把三相对称漏电和单相漏 电加以区别，还能把母线上的单相漏电和总检后备保护分开显示，并且不论低 压电网是否具有零序电抗器补偿功能，是欠补偿或是过补偿。
本发明采用的技术方案如下零序电压uo和零序电流io的提取方法与ZL200510042067.2类同，略有改 进；单相漏电的检选方法采用ZL02110276.7提出的"零序基波时序鉴别法"； 为了限制单相接地漏电电流，还采用ZL200510044820.1提出的零序电抗器分 散补偿方法。
包含有从三相电抗器SK中性点对地经电容隔直、变压器降压取出的零序 电压uo、从各分路馈出线上安装的零序电流互感器CT 二次回路取出的零序电 流io和低压电网综合检漏时序鉴别器，还包含有绝缘电阻动作值直流检测信 号Udz，零序电压uc分为2组，每组再分正负半波，分别经滤波、移相、整形、 光耦等环节的信号处理，得U。jh、 IV.、 U,、 UQj2.4个基准电压方波信号， 各路零序电流io均分解为正负半波，即W、 W (n为馈出线编号，n=l、 2… 8或12)，分别经过滤波、鉴幅、整形、光耦等环节的信号处理，得Io肝、I0n-，
将上述得到的U叩+、 U。jl、 Uoj2+、 UQj2.、IQn+、 I(ta-及UDZ输入低压电网综合选
漏时序鉴别器，低压电网综合选漏时序鉴别器内设置"馈出线单相漏电'XL'"、 "母线单相漏电'MXLD，"、"三相对称漏电'SXLD，"及漏电故障的"总检 后备保护'ZJHB'"等输出信号，输出电路分三路，分别用于驱动跳闸、驱动 计算机接口和驱动LED灯显。 本发明具有如下积极效果-
(1) 、由于将基准电压Uo;r增为4个，使每工频周期可进行4次时序鉴别 (以前为l次)，从而使馈出线的选漏保护动作时间縮短为小于30ms，保证了
井下人员触及低压电网的安全性，且不论该低压电网是否具有零序电抗器补偿 网路对地电容电流的功能，也不论零序电抗器是处于欠补偿还是过补偿状态。
(2) 、将"母线单相漏电保护"从过去的"总检漏保护"中分解出来，不 仅使故障点寻找范围显著縮小，而且将电源母线区域人身触电或单相漏电的保 护动作时间从过去的300 500ms左右縮短为100ms以内，这一技术创新对保证30mA ，S安全值以保障人身触电安全和减少故障排除时间均具有显著实效。
(3) 、把电网三相对地绝缘水平对称均匀下降引起的"三相对称漏电保护" 从传统的"总检漏保护"中分解出来，避免了 "总检漏"动作于跳闸后，井下 人员盲目寻找故障点的无效劳作。因为这种漏电故障没有具体故障点，而需要 根据现场工作经验，从使用年限最长的或腐蚀较严重的一条或多条电缆线路中 分析、判断。这一技术创新意义更为显著。
(4) 、把真正的因馈出线漏电而分馈电开关未提前跳闸所引起的纵向"总 后备保护"，从传统的"总检漏保护"中分解出来，有利于追踪"后备保护" 的动作原因，进而改善后备保护的性能。例如后备保护的动作原因，可能是分 路选漏保护器动作时间太长或失效，或者是故障线路真空断路器动作时间太长 或有故障，或者是"总后备保护"整定的动作时间偏短或者是反映太灵敏等， 可具体分析、对症治理。这一技术革新也有实际意义。
图l为本发明的原理示意图2为本发明的实用系统外围器件及原理接线示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述-如图l所示
(1) 、将从三相电抗器SK中性点对地经电容C。隔直、变压器TC。降压取 出的零序电压u。分为2组，每一组又分为正半波和负半波两部分，分别经过 滤波、移相、整形、光耦等"信号处理电路"取得4个基准电压方波信号1^1+、
U(p國、U0j2+、 U0j2-°
(2) 、将从各分路馈出线上安装的零序电流互感器CT二次回路取出的零
序电流信号i(U、 io2、…ion分为正半波和负半波两部分，并分别经滤波、鉴幅、整形、光耦等"信号处理电路"取得方波信号101+、 1。广、I()2+、 1()2-、 …1()n+、 IoiT
等。 ，
(3) 、 UDz是藉助传统的附加直流电源法检测得到的，反映电网对地绝缘 水平的"绝缘电阻动作值"信号。
(4) 、低压电网综合选漏时序鉴别器是本发明的核心，它接受上述U附+、
U0jl-、 U0j2+、 U0j2_、 I01+、 I01-、 I02+、 I02-、…1on+、 Ito誦以及UDZ等输入信号，这 些输入信号经过时序鉴别器内部的逻辑运算、分析和判断，将故障鉴别结果输
出，低压电网综合选漏时序鉴别器内设置"馈出线单相漏电'XL'"、"母线单 相漏电'MXLD，"、"三相对称漏电'SXLD，"及漏电故障的"总检后备保护 'ZJHB，"等输出信号，输出信号电路分三路，分别用于故障跳闸"TZ"、故 障显示"LED"和计算机接口 "JSJ"。 本发明以下简称"综合选漏模块"。
如图2所示，包括"矿井低压供电系统"(供配电网)和成套"低压电网 纵横向综合选漏装置"两大部分。.
660V或1140V低压供电系统主要包括一 台总开关KBQ和多台分路开关如 KBt、 KB2-KBn。每一台分路开关(以第2台化2为例)又包括主电路和辅助 电路两部分，主电路以三相粗黑线表示，其中KB2为真空断路器，KB2含有一组 三相主触点和两个辅助接点；辅助电路主要包括零序电流互感器CT2，三相电 抗器SK2、零序电抗器LK2及电容器C2。
成套"低压电网纵横向综合选漏装置"以"综合选漏模块"为核心，还 包括"绝缘监视附加直流电源盒"、"单片机系统"及液晶显示屏、联网通讯接 口， "LED灯光指示"，以及SK。、 LKff、 TC。(变压器)、On等。
成套"低压电网纵横向综合选漏装置"所需的零序电压信号u。由三相电抗 器SK。的中性点对地经C。隔直耦合和变压器TC。降压后输入；它所需的电网绝缘电阻的检测电流，由附加直流电源LK。z端输出经LK。、 SK。、 KB。辅助接点到三 相配电网，再经电网三相对地绝缘电阻到大地，然后再回到"附加直流电源" 的接地端，由此构成绝缘电阻检测回路，绝缘电阻动作值信号U。z从直流检测 回路的分压电阻上取出(分压电阻在直流电源盒内，未画出)，分别送到"综 合选漏模块"和"单片机系统"的U。z端。
成套"低压电网纵横向综合选漏装置"与各分路开关设备(以KB2为例) 之间通过6芯控制电缆联接。其中2芯线用于传送零序电流互感器CL二次电 流i。2;另2芯线用来把检选出的漏电故障跳闸信号TZ2传到真空断路器KB2的 跳闸机构，还有2芯线用来将KB2 (辅助接点)的闭合或断开的状态信息传送 给单片机。
鉴于附图2所示的原理接线图，目前已有以下4种具体实施方案
方案1:将"综合选漏模块"用于"矿用隔爆型低压电网纵横向综合选漏 装置"，用在煤矿井下。该方案中，将上述成套的"低压电网纵横向综合选漏 装置"，安装在特殊的隔爆型外壳内，隔爆型外壳的上部接线箱具有16或12 个小喇叭口，用于将各条6芯控制电缆联接到各台"矿用隔爆型低压馈电开关" KB^ KB2…KBn中；同时，用4芯电缆通过小喇叭口联接到隔爆型总馈电开关 KB。(其中2芯用于跳闸，另2芯用于开关状态信息传输)。
方案2:将"综合选漏模块"及"绝缘监视"小模块安装于改进型"矿用 隔爆型总馈电开关"中，此方案可利用"总馈电开关"中原有的"综合保护" 的单片机系统和液晶屏，以及"附加直流电源"等设施，从而省去图2中的"单 片机系统"、"液晶显示屏"和附加直流电源，更重要的是省去了特制的综合选 漏装置隔爆型外壳，但该"隔爆型总馈电开关"外壳需作局部改进，主要是其 上部隔爆接线箱需适当加大，并增加十几个小喇叭口。
方案3:将成套"低压电网纵横向综合选漏装置"用于化工厂、棉纺厂等
8空气中具有爆炸性混合物的场所且中性点不接地的660V或380V电网，其用法 与方案1大同小异。
方案4:将成套"低压电网纵横向综合选漏装置"用于选煤厂(也称洗煤 厂)的660V电网，这里不需隔爆型外壳，配电网中的总开关.、分开关都在低 压柜中，所以安装接线更为方便。
权利要求
1、一种工矿低压电网纵横向时序鉴别综合选漏模块，包含有从三相电抗器SK中性点对地经电容隔直、变压器降压取出的零序电压u0、从各分路零序电流互感器CT二次回路取出的零序电流i0和低压电网综合选漏时序鉴别器，其特征在于，还包含有绝缘电阻动作值直流检测信号UDZ，零序电压u0分为2组，每组再分正负半波，分别经滤波、移相、整形、光耦等环节的信号处理，得U0j1+、U0j1-、U0j2+、U0j2-4个基准电压方波信号，各路零序电流i0均分解为正负半波，即i0n+、i0n-(n为馈出线编号，n＝1、2…8或12)，分别经过滤波、鉴幅、整形、光耦等环节的信号处理，得I0n+、I0n-，将上述得到的U0j1+、U0j1-、U0j2+、U0j2-、I0n+、I0n-及UDZ输入低压电网综合选漏时序鉴别器，低压电网综合选漏时序鉴别器内设置“馈出线单相漏电‘XL’”、“母线单相漏电‘MXLD’”、“三相对称漏电‘SXLD’”及漏电故障的“总检后备保护‘ZJHB’”等输出信号，输出电路分三路，分别用于驱动跳闸、驱动计算机接口和驱动LED灯显。
全文摘要
本发明在ZL02110276.7、ZL200510042067.2和ZL200510044820.1三项发明专利成果的基础上，针对矿井低压电网漏电保护系统的特殊情况和实际需求，提供一种工矿低压电网纵横向时序鉴别综合选漏模块，既能保证馈出线选漏迅速、准确，又能把三相对称漏电和单相漏电加以区别，还能把母线上的单相漏电和总检后备保护分开显示，且不论低压电网是否具有零序电抗器补偿，也不论零序电抗器是处于欠补偿还是过补偿状态。
文档编号H02H3/32GK101645594SQ200910018328
公开日2010年2月10日 申请日期2009年8月29日 优先权日2009年8月29日
发明者英 付, 傅桂兴 申请人:傅桂兴