专利名称：光纤电流差动保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型光纤电流差动保护装置，该装置是专为IlOkV以下电压等级的配电线路提供保护和监控一体化装置，属于配电线路保护技术领域。
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光纤电流差动保护装置，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，以电流差动保护为主，还配置有电流保护和三相重合闸的成套线路保护装置。为了解决上述问题，本实用新型采用的方案为光纤电流差动保护装置，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DI输入单元、AD采样单元、DO输出单元、通讯单元和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、通讯单元和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。上述前面板中上部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/合开关和运行模式切换开关。上述背板上自左至右依次设置有逻辑和跳合间出口模块、电源模块、交流模块。本实用新型光纤电流差动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MV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； 本装置可实现三相分相电流差动保护、相间故障的两段式相间电流保护、小电阻接地系统接地故障的两段式零序电流保护、各段可整定成带方向或不带方向，相电流元件可分别设置成带或不带电压闭锁、三相重合闸、PT断线自动检测、CT断线自检功能。
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以下结合附图对本实用新型光纤电流差动保护装置做进一步详细的说明。图1为本实用新型光纤电流差动保护装置的系统框图；图2为本实用新型光纤电流差动保护装置的硬件结构示意图；图3为图2所示光纤电流差动保护装置中背板10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为光纤、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为逻辑和跳合闸出口模块、17为电源模块、18为交流模块。
具体实施方式
如图1至图3所示，本实用新型光纤电流差动保护装置，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、D0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光纤7的电流和电压数据，DO输出单元4与光纤7上的继电器8相连；所述DI输入单元2、AD采样单元3、D0输出单元4、通讯单元5和电源单元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和电源单元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。上述前面板11中上部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/合开关14 和运行模式切换开关15。上述背板10上自左至右依次设置有逻辑和跳合闸出口模块16、电源模块17、交流模块18。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。上述逻辑和跳合闸出口模块16上部设置有1X01 - 1X16接线端子，共计16逻辑信号接点，下部设置有2X01 - 2X16接线端子，共计16跳合闸接点，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、手动跳闸输入接点、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、合间出口接点、跳位继电器输出接点、远动信号接点、断路器合间位置重动接点、断路器跳间位置重动接点、跳闸出口接点、合位继电器接点、跳间入口接点。上述电源模块17上部设置有3X01 — 3X16接线端子，共计16接点，实现6路继电器接点输出，“保护动作”远动信号接点，“保护告警”远动信号接点，“装置故障”远动信号接点，下部为4X01 - 4X08接线端子，共计8接点，为外部电源输入，电源异常的输出空接点、本装置供电电源接点、接地点和空端子。上述交流模块18设置6X01 — 6X24接线端子，共计M接点，其中上面16个为保护电流，下面16个为测量电流，具体为保护CT三相的输入，零序保护CT的输入，测量CT的三相输入，母线电压三相及N相输入，线路电压输入。本装置可实现流差动保护、电流保护和三相重合闸保护功能。本实用新型的控制原理和电路连接与现有技术相同。
权利要求1.光纤电流差动保护装置，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；其特征在于所述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)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)和电源单元(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。
2.根据权利要求1所述的光纤电流差动保护装置，其特征在于上述前面板(11)中上部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/合开关(14)和运行模式切换开关(15)。
3.根据权利要求2所述的光纤电流差动保护装置，其特征在于上述背板(10)上自左至右依次设置有逻辑和跳合间出口模块(16 )、电源模块(17)、交流模块(18 )。
专利摘要本实用新型光纤电流差动保护装置，属于配电线路保护技术领域，所要解决的问题是提供一种光纤电流差动保护装置，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，以电流差动保护为主，还配置有电流保护和三相重合闸的成套线路保护装置；采用的技术方案是DI输入单元、AD采样单元、DO输出单元、通讯单元和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、通讯单元和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；本装置广泛应用于各变电站中。
文档编号H02H3/26GK202231404SQ20112037285
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