专利名称：数字式变压器保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型数字式变压器保护装置，该装置是专为35 - 22V电压等级的电力变压器的保护和监控一体化装置，属于电力变压器保护技术领域。
背景技术：
电力系统综合自动化已是电网发展的方向，微电子元件的发展使得保护和监控融为一体有了可能性，可以提高其可靠性和运行管理水平，但是在变电站使用微机也有许多不利因素，例如高压电磁场的干扰，变电站开关操作时有强烈的振动，就地安装环境的恶化对微机保护提出了防振、宽温度范围、低功耗、抗干扰、高灵敏度、高精度、工作可靠性、安装维修方便等更高的要求，这些难题在现有的微机保护装置中均未得到解决。
实用新型内容为了克服现有技术存在的问题，本实用新型所要解决的问题是提供一种数字式变压器保护装置，将所有功能单元都模块化和标准化以插件的方式集成在箱体上，各插件之间互相不受干扰，整个工作过程能够显示出来，使整个装置的灵敏度高、精度高、工作可靠性高、安装维修方便，由差动保护、后备保护、本体保护配合组成的成套变压器保护装置。为了解决上述问题，本实用新型所采用的方案为数字式变压器保护装置，主要包括差动保护装置、后备保护装置和本体保护装置，差动保护装置主要包括工业平板电脑、DI输入单元、AD采样单元、DO输出单元、通讯单元、电源单元；工业平板电脑通过导线分别与DI输入单元、AD采样单元、DO输出单元、通讯单元和电源单元相连。所述差动保护装置的DI输入单元、AD采样单元、DO输出单元、通讯单元、电源单元均为模块化集成；DI输入单元、AD采样单元、DO输出单元、通讯单元、电源单元均通过模块化集成固定在箱体的背板上，工业平板电脑固定在箱体的前面板上。所述前面板中上部的左侧设置有工业平板电脑，工业平板电脑的右侧设置有指示灯，工业平板电脑的下方自左向右设置有调试安全连接片、接地分/合把手和运行模式切换开关。所述背板上自左至右依次设置有非电量插件、非电量出口插件、电源模块、信号和跳合闸出口模块、通讯接口模块和交流模块。所述后备保护装置的结构与差动保护装置相同，只是其后备背板上自左至右依次设置有后备逻辑及跳间插件、后备电源模块、后备信号模块、后备跳合间出口模块、后备通讯接口模块和后备交流输入模块。本实用新型数字式变压器保护装置与现有技术相比具有以下有益效果本装置的所有功能单元都模块化和标准化以插件的方式集成在箱体上，箱体上只有内部使用的5V和24V电压等级回路连线，强弱电完全分开，可大大减少外部电磁干扰在弱电侧的耦合，增强了本装置的抗干扰能力，提高其可靠性和安全性。使本装置在功能配置上具有很强的灵活性，可以根据用户需求更换或增加部分模块，扩充或更改本装置的功能；本装置由差动保护、后备保护、本体保护配合组成。
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细的说明。
图1为本实用新型的系统框图；图2为本实用新型数字式变压器保护装置中差动保护装置100的硬件结构示意图；图3为图2所示差动保护装置100中背板10的结构示意图；图4为图1中后备保护装置200中后备背板的结构示意图。图中，1为平板电脑、2为DI输入单元、3为AD采样单元、4为DO输出单元、5为通讯单元、6为电源单元、7为变压器、8为继电器、9为箱体、10为背板、11为前面板、12为指示灯、13为调试安全连接片、14为接地分/合把手、15为运行模式切换开关、16为非电量插件、17为非电量出口插件、18为电源模块、19为信号和跳合闸出口模块、20为通讯接口模块、21为交流模块、22为后备逻辑及跳闸插件、23为后备电源模块、24为后备信号模块、25 为后备跳合闸出口模块、26为后备通讯接口模块、27为后备交流输入模块、100为差动保护装置、200为后备保护装置、300为本体保护装置。
具体实施方式
如图1至图4所示，本实用新型数字式变压器保护装置，主要包括差动保护装置 100、后备保护装置200和本体保护装置300，差动保护装置100主要包括工业平板电脑1、 DI输入单元2、AD采样单元3、D0输出单元4、通讯单元5、电源单元6 ；工业平板电脑1通过导线分别与DI输入单元2、AD采样单元3、DO输出单元4、通讯单元5和电源单元6相连，AD采样单元3通过信号采集器采集变压器7的电流和电压数据，DO输出单元4与变压器7上的继电器8相连。工业平板电脑1获得采样的数字信号后，进行数字滤波和算法运算获得模拟量的幅值信息，分别经保护软件模块的逻辑判断、显示处理、报告存储、录波等环节，当满足保护动作条件后向出口回路发出跳闸、信号等命令；主程序中的初始化主要是整个系统为正常工作做好准备，对于主变保护装置来说，主程序主要包括工业平板电脑1初始化和对必要的参数设置默认值；初始化完成后主程序进入工作状态，电脑屏幕上显示相关的菜单，首先判断是否需要进行定值整定工作，如果需要则转入定值整定模块，否则继续向下执行；在采集开关量和检测屏幕按键环节中，如果检测到开关量变位或有屏幕按键被按下，则由主程序发出信息并转入信息处理模块进行处理，信息处理的结果再传送到电脑屏幕进行显示， 否则程序继续向下执行信号采集与计算模块；逻辑判断模块根据电压无功的计算值和其他有关条件判断是否需要动作，当逻辑判断模块产生动作指令后，通过检测装置出口继电器是否动作，以及检测被测量设备的状态来判断动作指令是否得到正确执行，如果正确执行则转入下一次循环，否则将此异常信息传送到信息处理模块进行处理，再将结果显示在电脑屏幕上。DI输入单元2为来自外部接点的输入量，经输入回路光电隔离后，经三态门电路向工业平板电脑1输入，经软件逻辑判断抗干扰处理，获取输入量信号；外部开关量(空接点)取用装置提供的24V信号电源，经过电阻限流，输入到光隔离器的输入端，光隔离器的输出端取用内部的5V电源，接入到8路三态门器件，由工业平板电脑1经总线读取信号的 “0”或“1”状态，以判别外部接点的开闭情况；采用光隔离器可以使外部开入电源与内部5V 电源没有直接的电气联系，有效消除了外部电磁干扰对工业平板电脑1内部电路的影响， 提高了可靠性。AD采样单元3实现多路交流模拟信号的模数转换，并向工业平板电脑1提供实时的高精度的数字信号；电力系统中的电量一般都是模拟量，而数字继电保护的实现则是基于由微型计算机对数字量进行计算和判断；所以为了实现计算机继电保护，必须对来自被保护单元设备的模拟电量进行一系列预处理，从而得到所需形式的数字量提供给保护功能处理程序；在AD采样单元3的电路设计中增设两级阻容元件构成的低通滤波回路，模拟量输入信号经过低通滤波回路，分别将信号接入两片多路转换开关器件的输入，多路转换开关的输出信号分别输到AD转换芯片的输入回路，进行模数转换，由工业平板电脑1定时来读取AD转换的结果，作为每一路模拟量的原始采样数据。DO输出单元4执行由工业平板电脑1发出的出口动作命令，经与门电路到光隔离器的输入回路，光隔离器的输出经单向二极管驱动继电器动作；光隔离器的输入部分为工业平板电脑1内部5V电源，输出部分为24V电源，用以驱动24V继电器；通过光隔离器把工业平板电脑1内部电路和继电器驱动电路进行了隔离，有效防止了电磁干扰，提高了硬件电路的可靠性；为保证出口回路的可靠性，采用了多项闭锁措施如采用启动元件开放出口正电源，采用硬件看门狗闭锁出口等；工业平板电脑1发出出口命令的同时，必须发出解除闭锁信号，同时驱动启动继电器方能驱动出口继电器，发出跳闸命令。上述的差动保护装置100的DI输入单元2、AD采样单元3、DO输出单元4、通讯单元5、电源单元6均为模块化集成；DI输入单元2、AD采样单元3、D0输出单元4、通讯单元5、电源单元6均通过模块化集成固定在箱体9的背板10上，工业平板电脑1固定在箱体 9的前面板11上。所述前面板11中上部的左侧设置有工业平板电脑1，工业平板电脑1的右侧设置有指示灯12，工业平板电脑1的下方自左向右设置有调试安全连接片13、接地分/合把手 14和运行模式切换开关15。所述背板10上自左至右依次设置有非电量插件16、非电量出口插件17、电源模块 18、信号和跳合闸出口模块19、通讯接口模块20和交流模块21。上述非电量插件16设置有1X01 - 1X24接线端子，共计24个；包含本体重瓦斯出口，有载重瓦斯出口，零序选跳出口，压力释放出口，冷却器故障出口，保护跳闸输入，本体重瓦斯输入，有载重瓦斯输入，零序选跳输入，压力释放输入，冷却器故障输入，本体轻瓦斯输入，有载轻瓦斯输入，温度高输入，油位低输入，绕组温度高输入以及非电量电源的输入。上述非电量出口插件17设置有2X01 — 2X24接线端子，共计24个；包含非电量保护出口的输出端子，非电量的远动信号，本体重瓦斯，有载重瓦斯，零序选跳，压力释放，冷却器故障，本体轻瓦斯，有载轻瓦斯，温度高，油位低，绕组温度高的接点。上述电源模块18设置有3X01 — 3X12接线端子，共计12个；中部设置有+5V和 +24V电源，下部右侧设置有电源开关。上述信号和跳合闸出口模块19设置有4X01 — 4X24接线端子，共计24个；包含高压侧出口接点、中压侧出口接点、低压侧出口接点，两组远动信号、保护动作、保护告警、装置故障接点。上述通讯接口模块20上设置有5X01 — 5X12接线端子，共计12个；下部设置有两个以太网接口指示灯和接入口。上述交流模块21上设置有6X01 - 6X24接线端子，共计24个；其中左侧设置有 6X13 - 6X24接线端子，右侧设置有6X01 — 6X12接线端子，其中包括四侧保护CT的三相输入。差动保护装置100可实现差动保护a、启动元件；b、差动电流速断保护元件；C、三段折线比率差动保护元件；d、二次谐波制动元件；e、偶次谐波制动元件；f、CT断线判别元件；g、相位补偿；还可以实现非电量保护；差动保护装置100可做到四侧差动，CT 二次支持全星型接线或常规接线；比率差动保护，带CT断线闭锁；二次谐波制动；偶次谐波制动；差动速断保护；CT断线告警与闭锁。所述后备保护装置200的结构与差动保护装置100相同，只是其后备背板上自左至右依次设置有后备逻辑及跳间插件22、后备电源模块23、后备信号模块24、后备跳合闸出口模块25、后备通讯接口模块26和后备交流输入模块27。上述后备逻辑及跳闸插件22上设置有1X01 — 1X24接线端子，共计24个，具体包含压力低禁止跳闸的输入接点、压力低禁止操作的输入接点、压力低禁止合闸的输入接点、手动跳间输入接点、手动合间输入接点、控制电源输入接点、手跳继电器输出接点、合闸出口接点、跳位继电器输出接点、远动信号接点、断路器合闸位置重动接点、断路器跳闸位置重动接点、跳间出口接点、合位继电器接点、跳间入口接点。上述后备电源模块23上设置有2X01 — 2X12接线端子，共计12个，中部设置有 +5V和+24V电源，下部右侧设置有电源开关。上述后备信号模块24上设置有3X01 — 3X24接线端子，共计24个，其中包含两组保护信号，可分别作为中央信号和远动信号，遥控合间出口接点、遥控跳间出口接点，以及遥控备用接点。上述后备跳合闸出口模块25上设置有4X01 — 4X24接线端子，共计24个，其中包含高压侧出口接点、中压侧出口接点、低压侧出口接点、高压侧母联出口接点、中压侧母联出口接点、低压侧母联出口接点。上述后备通讯接口模块26上设置有5X01 — 5X12接线端子，共计12个，下部设置有两个以太网接口指示灯和接入口。上述后备交流输入模块27上设置有6X01 — 7X24接线端子，共计24个，其中左侧设置有6X13 - 6X24接线端子，右侧设置有6X017 — 6X12接线端子，其中包括保护CT的三相输入、零序保护CT的输入，测量CT的输入，间隙保护CT输入，母线电压三相及零线的输入，零序电压输入。所述后备保护装置200可实现后备保护a、后备保护启动元件；b、相间保护；C、接地保护；d、零序电压闭锁零序过流保护；e、间隙保护；f、零序选跳保护；g、非全相保护。所述本体保护装置300与现有设备相同，可接入12路外部开关量，其中跳闸量可达6个，实现本体重瓦斯保护；有载重瓦斯保护；本体轻瓦斯保护；有载轻瓦斯保护；压力释放保护；冷却器故障保护；零序选跳保护；油位低保护；温度保护等。
权利要求1.数字式变压器保护装置，主要包括差动保护装置(100)、后备保护装置(200)和本体保护装置(300)，其特征在于差动保护装置(100)主要包括工业平板电脑(1 )、DI输入单元(2)、AD采样单元(3)、DO输出单元(4)、通讯单元(5)、电源单元(6)；工业平板电脑 (1)通过导线分别与DI输入单元(2)、AD采样单元(3)、DO输出单元(4)、通讯单元(5)和电源单元(6)相连。
2.根据权利要求1所述的数字式变压器保护装置，其特征在于所述差动保护装置 (100)的DI输入单元(2)、AD采样单元(3)、D0输出单元(4)、通讯单元(5)、电源单元(6) 均为模块化集成；DI输入单元(2)、AD采样单元(3)、D0输出单元(4)、通讯单元(5)、电源单元(6)均通过模块化集成固定在箱体(9)的背板(10)上，工业平板电脑(1)固定在箱体 (9)的前面板(11)上。
3.根据权利要求2所述的数字式变压器保护装置，其特征在于所述前面板(11)中上部的左侧设置有工业平板电脑(1 )，工业平板电脑(1)的右侧设置有指示灯(12)，工业平板电脑(1)的下方自左向右设置有调试安全连接片(13)、接地分/合把手(14)和运行模式切换开关(15)。
4.根据权利要求2所述的数字式变压器保护装置，其特征在于所述背板(10)上自左至右依次设置有非电量插件(16)、非电量出口插件(17)、电源模块(18)、信号和跳合闸出口模块(19)、通讯接口模块(20)和交流模块(21)。
5.根据权利要求1所述的数字式变压器保护装置，其特征在于所述后备保护装置 (200)的结构与差动保护装置(100)相同，只是其后备背板上自左至右依次设置有后备逻辑及跳闸插件(22)、后备电源模块(23)、后备信号模块(24)、后备跳合闸出口模块(25)、后备通讯接口模块(26 )和后备交流输入模块(27 )。
专利摘要本实用新型数字式变压器保护装置，属于电力变压器保护技术领域；所要解决的问题是提供一种将所有功能单元都模块化和标准化以插件的方式集成在箱体上，且各插件之间互相不受干扰的装置，整个工作过程能够显示出来，使整个装置的灵敏度高、精度高、工作可靠性高、安装维修方便，由差动保护、后备保护、本体保护配合组成的成套变压器保护装置；采用的技术方案是差动保护装置主要包括工业平板电脑、DI输入单元、AD采样单元、DO输出单元、通讯单元、电源单元；工业平板电脑通过导线分别与DI输入单元、AD采样单元、DO输出单元、通讯单元和电源单元相连；本装置可广泛应用于各变电站中。
文档编号H02H7/045GK202231411SQ20112037225
公开日2012年5月23日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者赵张锋 申请人:山西南自晋能自动化有限公司