一种公用变压器全面集成化的用电保护方法及保护装置制造方法

一种公用变压器全面集成化的用电保护方法及保护装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种公用变压器全面集成化的用电保护方法，包括：通过将电压互感器及电流互感器并行接入公变低压出线端，实时采集公变低压出线端的电压及电流信息，获得实时电压及电流数据；对所述实时电压及电流数据进行数据运算处理，获得供电线路实时的相关电量值；将所述相关电量值与对应的预设电量值进行对比，判断是否满足用电保护的条件，判断为是时，执行用电保护动作，所述用电保护包括短路保护、零序过流保护、过压保护、欠压保护、断零保护、缺相保护、单相高阻接地保护和/或三相功率平衡保护。本发明还公开了一种用电保护装置。采用本发明，可实现对供电线路的全面有效地保护，提高用电的安全性及可靠性。
【专利说明】一种公用变压器全面集成化的用电保护方法及保护装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力领域，尤其涉及一种公用变压器全面集成化的用电保护方法及保 护装置。

【背景技术】
[0002] 随着我国经济发展脚步的加快，电力成为各领域发展的重要基础设施。我国电力 工业多年实施的城乡电网建设与改革取得了显著的成绩，大大提高了供电质量，加强了网 架结构，形成了安全、可靠及大覆盖面的配电网络。然而随着电力电子技术在电力的广泛应 用和各类新型电力负荷的接入，供电系统中增加了大量的非线性、冲击性、波动性负荷，导 致供电用电设备的安全性降低，削弱了电网运行的可靠性和经济性。传统配网因为成本和 技术问题，公用变压器用户出线仅配置简单的短路保护，在面临线路过载、线路单相高阻接 地、线路缺相及线路零线断路等难题时，已无法全面有效保护用户出线的用电可靠性。


【发明内容】

[0003] 本发明所要解决的技术问题在于，提供一种公用变压器全面集成化的用电保护方 法及保护装置，可全面集成化用电保护，包括短路保护、零序过流保护、过压保护、欠压保 护、断零保护、缺相保护、单相高阻接地保护和/或三相功率平衡保护，用户可根据具体需 要任意对其单一或组合进行集成化配置，以实现对供电线路的全面保护，提高用电的可靠 性。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种公用变压器全面集成化的用电保护方 法，包括：通过将电压互感器及电流互感器并行接入公变低压出线端，实时采集公变低压出 线端的电压及电流信息，获得实时电压及电流数据；对所述实时电压及电流数据进行数据 运算处理，获得供电线路实时的相关电量值，所述相关电量值包括电流值、电压值、零序电 流值、电压不平衡度值、电压偏差值和/或功率不平衡度值；将所述相关电量值与对应的预 设电量值进行对比，判断是否满足用电保护的条件，判断为是时，执行用电保护动作，所述 用电保护包括短路保护、零序过流保护、过压保护、欠压保护、断零保护、缺相保护、单相高 阻接地保护和/或三相功率平衡保护；所述短路保护的条件包括所述实时的电流值超过预 设的短路保护电流定值，且持续时间超过预设的延时短路保护时间；所述零序过流保护的 条件包括所述实时的零序电流值超过预设的零序保护电流定值，且持续时间超过预设的延 时零序过流保护时间；所述过压保护的条件包括三相中任一相所述实时的电压值超过预设 的过压保护电压定值，且持续时间超过预设的延时过压保护时间；所述欠压保护的条件包 括三相中所述实时的电压值均低于预设的欠压保护电压定值，且持续时间超过预设的延时 欠压保护时间；所述缺相保护的条件包括所述实时的电压不平衡度值超过预设的缺相保护 定值及任一相所述实时的电流值为零，且持续时间超过预设的延时缺相保护时间；所述断 零保护的条件包括所述实时的电压偏差值超过预设的断零保护定值，且持续时间超过预设 的延时断零保护时间；所述单相高阻接地保护的条件包括所述实时的电压不平衡度值超过 预设的单相高阻接地保护定值，且持续时间超过预设的延时单相高阻接地保护时间；所述 三相功率平衡保护的条件包括所述实时的功率不平衡度值超过预设的三相功率平衡保护 定值，且持续时间超过预设的延时三相功率平衡保护时间。
[0005] 作为上述方案的改进，所述对所述实时电压及电流数据进行数据运算处理的具体 步骤包括：将实时电压及电流数据进行数字滤波处理；对进行数字滤波处理后的实时电压 及电流数据进行离散傅立叶运算，计算出电压、电流的幅值和角度，并进行校正，得到电压 及电流的处理数据；将所述电压及电流的处理数据进行矢量运算，计算得出供电线路实时 的相关电量值。
[0006] 作为上述方案的改进，将所述相关电量值与对应的预设电量值进行对比，判断是 否满足告警的条件，判断为是时，发出告警信号。
[0007] 作为上述方案的改进，对已执行用电保护动作的供电线路进行实时监测，判断是 否满足自动合闸的条件，判断为是时，执行自动合闸动作，以恢复供电工作，所述自动合闸 的条件包括故障已处理修复完善、断路器处于输入有效的分闸状态。
[0008] 相应地，本发明还提供了一种用电保护装置，包括主处理模块及与所述主处理模 块连接的数据采集模块、出口模块、存储器及显示模块；所述主处理模块主要用于数据的集 成、运算及分析处理，获得实时的相关电量值，并根据实时的相关电量值判断是否需要用电 保护及发送相应的控制指令；所述数据采集模块主要用于实时采集公变低压出线端的电压 及电流信息，获得实时电压及电流数据；所述出口模块用于供电线路故障时执行用电保护 动作，即切断供电线路；所述存储器主要用于对发生的事件、实时的电量值及预设电流值数 据进行记录存储；所述显示模块主要用于数据的显示、各参数的查询、定值的查询整定及控 制命令的输入；所述主处理模块包括用于数据处理的数据处理单元、用于根据所述实时电 压及电流数据进行计算出供电线路实时的相关电量值的计算单元、用于根据实时的相关电 量值对是否需启动用电保护和/或告警进行判断及下发对应控制指令的用电保护逻辑处 理单元。
[0009] 作为上述方案的改进，所述数据采集模块用于实时采集电压信息的电压互感器及 用于实时采集电流信息的电流互感器，所述电压互感器及电流互感器并行接入公变低压出 线端；所述出口模块包括用于执行用电保护动作时切断供电线路的断路器；所述显示模块 包括显示屏。
[0010] 作为上述方案的改进，所述用电保护装置还包括用于发出告警信号的告警模块， 所述告警模块与主处理模块连接；所述告警模块包括声光报警器。
[0011] 作为上述方案的改进，所述用电保护装置还包括用于与上级中心控制器和用户端 之间双向互动的通讯模块。
[0012] 作为上述方案的改进，所述用电保护装置还包括用于合闸电路、恢复供电的继电 模块，所述继电模块与主处理模块连接；所述继电模块包括继电器。
[0013] 作为上述方案的改进，所述用电保护装置还包括用于提供备用电源的电源模块。
[0014] 实施本发明的有益效果在于：可通过将电压互感器及电流互感器并行接入公变低 压出线端，实时采集公变低压出线端的电压及电流信息，获得实时电压及电流数据，然后通 过主处理模块上的数据处理单元及计算单元对所述实时电压及电流数据进行数据运算处 理，获得供电线路实时的相关电量值，所述相关电量值包括电流值、电压值、零序电流值、电 压不平衡度值、电压偏差值和/或功率不平衡度值，再通过主处理模块上用电保护逻辑处 理单元将所述相关电量值与对应的预设电量值进行对比，判断是否满足用电保护的条件， 当判断为是时，向出口模块发送执行用电保护动作的指令，控制出口模块上的断路器切断 供电线路，以实现对故障线路进行隔离，防止单一用电线路故障扩大到其他线路影响其他 设备的正常运行，确保用电的安全性；同时，所述用电保护包括短路保护、零序过流保护、 过压保护、欠压保护、断零保护、缺相保护、单相高阻接地保护和/或三相功率平衡保护，用 户可根据具体需要对用电保护中各具体保护项目的一项或多项进行任意选择组合配置、集 成，既可适应不同场合的需要，又可实现对供电线路的全面保护，提高用电的安全性及可靠 性。
[0015] 另外，在执行用电保护动作之前，通过用电保护逻辑处理单元将所述相关电量值 与对应的预设电量值进行对比，判断是否需启动告警，若判断为是时，启动告警，发出告警 信号，以知会用电用户线路出现故障，使其及时做出适当处理；本发明还可对已执行用电保 护动作的供电线路进行实时监测，判断是否启动自动合闸动作，当判断为是时，启动自动合 闸动作，控制继电器自动合闸，恢复供电工作，其使用非常安全便捷，提高了工作效率。

【专利附图】

【附图说明】
[0016] 图1是本发明一种公用变压器全面集成化的用电保护方法的第一实施例流程示 意图； 图2是本发明一种公用变压器全面集成化的用电保护方法的第二实施例流程示意图； 图3是本发明一种公用变压器全面集成化的用电保护方法的第三实施例流程示意图； 图4是本发明一种公用变压器全面集成化的用电保护方法的第四实施例流程示意图； 图5是本发明一种用电保护装置的结构示意图； 图6是本发明一种用电保护装置的另一结构示意图。

【具体实施方式】
[0017] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一 步地详细描述。
[0018] 图1是本发明一种公用变压器全面集成化的用电保护方法的第一实施例流程示 意图，包括： S100,通过将电压互感器及电流互感器并行接入公变低压出线端，实时采集公变低压 出线端的电压及电流信息，获得实时电压及电流数据。
[0019] 优选地，所述电压互感器及电流互感器将采集的电压及电流信号通过每周波128 点的离散化、数字化同步采样，得到实时电压及电流数据。
[0020] S101，对所述实时电压及电流数据进行数据运算处理，获得供电线路实时的相关 电量值。
[0021] 所述相关电量值包括电流值、电压值、零序电流值、电压不平衡度值、电压偏差值 和/或功率不平衡度值。
[0022] 需要说明的是，获得的供电线路实时的相关电量值皆包括三相上各相的相关电量 值。
[0023] S102,将所述相关电量值与对应的预设电量值进行对比，判断是否满足用电保护 的条件，判断为是时，执行S103,判断为否时，结束流程。
[0024] 所述用电保护包括短路保护、零序过流保护、过压保护、欠压保护、断零保护、缺相 保护、单相高阻接地保护和/或三相功率平衡保护。
[0025] 所述短路保护的条件包括所述实时的电流值超过预设的短路保护电流定值，且持 续时间超过预设的延时短路保护时间。
[0026] 所述零序过流保护的条件包括所述实时的零序电流值超过预设的零序保护电流 定值，且持续时间超过预设的延时零序过流保护时间。
[0027] 所述过压保护的条件包括三相中任一相所述实时的电压值超过预设的过压保护 电压定值，且持续时间超过预设的延时过压保护时间。
[0028] 所述欠压保护的条件包括三相中所述实时的电压值均低于预设的欠压保护电压 定值，且持续时间超过预设的延时欠压保护时间。
[0029] 所述缺相保护的条件包括所述实时的电压不平衡度值超过预设的缺相保护定值 及任一相所述实时的电流值为零，且持续时间超过预设的延时缺相保护时间。
[0030] 所述断零保护的条件包括所述实时的电压偏差值超过预设的断零保护定值，且持 续时间超过预设的延时断零保护时间。
[0031] 所述单相高阻接地保护的条件包括所述实时的电压不平衡度值超过预设的单相 高阻接地保护定值，且持续时间超过预设的延时单相高阻接地保护时间。
[0032] 所述三相功率平衡保护的条件包括所述实时的功率不平衡度值超过预设的三相 功率平衡保护定值，且持续时间超过预设的延时三相功率平衡保护时间。
[0033] 需要说明的是，所述用电保护中各具体保护项目的预设保护定值及预设的延时保 护时间皆应在使用前预先设置完成，并记录存储；另外，用户可根据具体需要对用电保护中 各具体保护项目的一项或多项进行任意选择组合配置、集成，既可适应不同场合的需要，又 可实现对供电线路的全面保护，提高用电的可靠性。
[0034] S103,执行用电保护动作。
[0035] 需要说明的是，执行用电保护动作优选为分闸切断供电线路，以实现对故障线路 或设备进行隔离，防止单一用电线路或设备故障扩大到其他线路影响其他设备的正常运 行；另外，当故障修复完善后，用户可通过手动合闸恢复供电线路的供电工作，也可通过设 置自动合闸装置来实现自动合闸动作。
[0036] 图2是本发明一种公用变压器全面集成化的用电保护方法的第二实施例流程示 意图，包括： S200,通过将电压互感器及电流互感器并行接入公变低压出线端，实时采集公变低压 出线端的电压及电流信息，获得实时电压及电流数据。
[0037] 优选地，所述电压互感器及电流互感器将采集的电压及电流信号通过每周波128 点的离散化、数字化同步采样，得到实时电压及电流数据。
[0038] S201，将实时电压及电流数据进行数字滤波处理。
[0039] S202,对进行数字滤波处理后的实时电压及电流数据进行离散傅立叶运算，计算 出电压、电流的幅值和角度，并进行校正，得到电压及电流的处理数据。
[0040] S203,将所述电压及电流的处理数据进行矢量运算，计算得出供电线路实时的相 关电量值。
[0041] 所述相关电量值包括电流值、电压值、零序电流值、电压不平衡度值、电压偏差值 和/或功率不平衡度值。
[0042] 需要说明的是，获得的供电线路实时的相关电量值皆包括三相上各相的相关电量 值。
[0043] S204,将所述相关电量值与对应的预设电量值进行对比，判断是否满足用电保护 的条件，判断为是时，执行S205,判断为否时，结束流程。
[0044] 所述用电保护包括短路保护、零序过流保护、过压保护、欠压保护、断零保护、缺相 保护、单相高阻接地保护和/或三相功率平衡保护。
[0045] 所述短路保护的条件包括所述实时的电流值超过预设的短路保护电流定值，且持 续时间超过预设的延时短路保护时间。
[0046] 所述零序过流保护的条件包括所述实时的零序电流值超过预设的零序保护电流 定值，且持续时间超过预设的延时零序过流保护时间。
[0047] 所述过压保护的条件包括三相中任一相所述实时的电压值超过预设的过压保护 电压定值，且持续时间超过预设的延时过压保护时间。
[0048] 所述欠压保护的条件包括三相中所述实时的电压值均低于预设的欠压保护电压 定值，且持续时间超过预设的延时欠压保护时间。
[0049] 所述缺相保护的条件包括所述实时的电压不平衡度值超过预设的缺相保护定值 及任一相所述实时的电流值为零，且持续时间超过预设的延时缺相保护时间。
[0050] 所述断零保护的条件包括所述实时的电压偏差值超过预设的断零保护定值，且持 续时间超过预设的延时断零保护时间。
[0051] 所述单相高阻接地保护的条件包括所述实时的电压不平衡度值超过预设的单相 高阻接地保护定值，且持续时间超过预设的延时单相高阻接地保护时间。
[0052] 所述三相功率平衡保护的条件包括所述实时的功率不平衡度值超过预设的三相 功率平衡保护定值，且持续时间超过预设的延时三相功率平衡保护时间。
[0053] 需要说明的是，所述用电保护中各具体保护项目的预设保护定值及预设的延时保 护时间皆应在使用前预先设置完成，并记录存储；另外，用户可根据具体需要对用电保护中 各具体保护项目的一项或多项进行任意选择组合配置、集成，既可适应不同场合的需要，又 可实现对供电线路的全面保护，提高用电的可靠性。
[0054] S205,执行用电保护动作。
[0055] 需要说明的是，执行用电保护动作优选为分闸切断供电线路，以实现对故障线路 或设备进行隔离，防止单一用电线路或设备故障扩大到其他线路影响其他设备的正常运 行；另外，当故障修复完善后，用户可通过手动合闸恢复供电线路的供电工作，也可通过设 置自动合闸装置来实现自动合闸动作。
[0056] 图3是本发明一种公用变压器全面集成化的用电保护方法的第三实施例流程示 意图，包括： S300,通过将电压互感器及电流互感器并行接入公变低压出线端，实时采集公变低压 出线端的电压及电流信息，获得实时电压及电流数据。
[0057] 优选地，所述电压互感器及电流互感器将采集的电压及电流信号通过每周波128 点的离散化、数字化同步采样，得到实时电压及电流数据。
[0058] S301，将实时电压及电流数据进行数字滤波处理。
[0059] S302,对进行数字滤波处理后的实时电压及电流数据进行离散傅立叶运算，计算 出电压、电流的幅值和角度，并进行校正，得到电压及电流的处理数据。
[0060] S303,将所述电压及电流的处理数据进行矢量运算，计算得出供电线路实时的相 关电量值。
[0061] 所述相关电量值包括电流值、电压值、零序电流值、电压不平衡度值、电压偏差值 和/或功率不平衡度值。
[0062] 需要说明的是，获得的供电线路实时的相关电量值皆包括三相上各相的相关电量 值。
[0063] S304,将所述相关电量值与对应的预设电量值进行对比，判断是否满足告警的条 件，判断为是时，执行S305,判断为否时，结束流程。
[0064] 需要说明的是，告警的条件包括所述实时的电流值超过预设的短路保护电流定 值、所述实时的零序电流值超过预设的零序保护电流定值、三相中任一相所述实时的电压 值超过预设的过压保护电压定值、三相中所述实时的电压值均低于预设的欠压保护电压定 值、所述实时的电压不平衡度值超过预设的缺相保护定值且任一相所述实时的电流值为 零、所述实时的电压偏差值超过预设的断零保护定值、所述实时的电压不平衡度值超过预 设的单相高阻接地保护定值和/或所述实时的功率不平衡度值超过预设的三相功率平衡 保护定值；所述用电保护中各具体保护项目的预设保护定值皆应在使用前预先设置完成， 并记录存储。
[0065] S305,发出告警信号。
[0066] 需要说明的是，所述告警信号可为声光告警信号；在告警状态下，当监测到所述相 关电量值不超过与之对应的预设电量值的95%时，告警自动取消。
[0067] S306,判断是否满足用电保护的条件，判断为是时，执行S307,判断为否时，结束流 程。
[0068] 所述用电保护包括短路保护、零序过流保护、过压保护、欠压保护、断零保护、缺相 保护、单相高阻接地保护和/或三相功率平衡保护。
[0069] 所述短路保护的条件包括所述实时的电流值超过预设的短路保护电流定值，且持 续时间超过预设的延时短路保护时间。
[0070] 所述零序过流保护的条件包括所述实时的零序电流值超过预设的零序保护电流 定值，且持续时间超过预设的延时零序过流保护时间。
[0071] 所述过压保护的条件包括三相中任一相所述实时的电压值超过预设的过压保护 电压定值，且持续时间超过预设的延时过压保护时间。
[0072] 所述欠压保护的条件包括三相中所述实时的电压值均低于预设的欠压保护电压 定值，且持续时间超过预设的延时欠压保护时间。
[0073] 所述缺相保护的条件包括所述实时的电压不平衡度值超过预设的缺相保护定值 及任一相所述实时的电流值为零，且持续时间超过预设的延时缺相保护时间。
[0074] 所述断零保护的条件包括所述实时的电压偏差值超过预设的断零保护定值，且持 续时间超过预设的延时断零保护时间。
[0075] 所述单相高阻接地保护的条件包括所述实时的电压不平衡度值超过预设的单相 高阻接地保护定值，且持续时间超过预设的延时单相高阻接地保护时间。
[0076] 所述三相功率平衡保护的条件包括所述实时的功率不平衡度值超过预设的三相 功率平衡保护定值，且持续时间超过预设的延时三相功率平衡保护时间。
[0077] 需要说明的是，所述用电保护中各具体保护项目的预设保护定值及预设的延时保 护时间皆应在使用前预先设置完成，并记录存储；另外，用户可根据具体需要对用电保护中 各具体保护项目的一项或多项进行任意选择组合配置、集成，既可适应不同场合的需要，又 可实现对供电线路的全面保护，提高用电的可靠性。
[0078] S307,执行用电保护动作。
[0079] 需要说明的是，执行用电保护动作优选为分闸切断供电线路，以实现对故障线路 或设备进行隔离，防止单一用电线路或设备故障扩大到其他线路影响其他设备的正常运 行；另外，当故障修复完善后，用户可通过手动合闸恢复供电线路的供电工作，也可通过设 置自动合闸装置来实现自动合闸动作。
[0080] 图4是本发明一种公用变压器全面集成化的用电保护方法的第四实施例流程示 意图，包括： S400,通过将电压互感器及电流互感器并行接入公变低压出线端，实时采集公变低压 出线端的电压及电流信息，获得实时电压及电流数据。
[0081] 优选地，所述电压互感器及电流互感器将采集的电压及电流信号通过每周波128 点的离散化、数字化同步采样，得到实时电压及电流数据。
[0082] S401，将实时电压及电流数据进行数字滤波处理。
[0083] S402,对进行数字滤波处理后的实时电压及电流数据进行离散傅立叶运算，计算 出电压、电流的幅值和角度，并进行校正，得到电压及电流的处理数据。
[0084] S403,将所述电压及电流的处理数据进行矢量运算，计算得出供电线路实时的相 关电量值。
[0085] 所述相关电量值包括电流值、电压值、零序电流值、电压不平衡度值、电压偏差值 和/或功率不平衡度值。
[0086] 需要说明的是，获得的供电线路实时的相关电量值皆包括三相上各相的相关电量 值。
[0087] S404,将所述相关电量值与对应的预设电量值进行对比，判断是否满足告警的条 件，判断为是时，执行S405,判断为否时，结束流程。
[0088] 需要说明的是，告警的条件包括所述实时的电流值超过预设的短路保护电流定 值、所述实时的零序电流值超过预设的零序保护电流定值、三相中任一相所述实时的电压 值超过预设的过压保护电压定值、三相中所述实时的电压值均低于预设的欠压保护电压定 值、所述实时的电压不平衡度值超过预设的缺相保护定值且任一相所述实时的电流值为 零、所述实时的电压偏差值超过预设的断零保护定值、所述实时的电压不平衡度值超过预 设的单相高阻接地保护定值和/或所述实时的功率不平衡度值超过预设的三相功率平衡 保护定值；所述用电保护中各具体保护项目的预设保护定值皆应在使用前预先设置完成， 并记录存储。
[0089] S405,发出告警信号。
[0090] 需要说明的是，所述告警信号可为声光告警信号；在告警状态下，当监测到所述相 关电量值不超过与之对应的预设电量值的95%时，告警自动取消。
[0091] S406,判断是否满足用电保护的条件，判断为是时，执行S407,判断为否时，结束流 程。
[0092] 所述用电保护包括短路保护、零序过流保护、过压保护、欠压保护、断零保护、缺相 保护、单相高阻接地保护和/或三相功率平衡保护。
[0093] 所述短路保护的条件包括所述实时的电流值超过预设的短路保护电流定值，且持 续时间超过预设的延时短路保护时间。
[0094] 所述零序过流保护的条件包括所述实时的零序电流值超过预设的零序保护电流 定值，且持续时间超过预设的延时零序过流保护时间。
[0095] 所述过压保护的条件包括三相中任一相所述实时的电压值超过预设的过压保护 电压定值，且持续时间超过预设的延时过压保护时间。
[0096] 所述欠压保护的条件包括三相中所述实时的电压值均低于预设的欠压保护电压 定值，且持续时间超过预设的延时欠压保护时间。
[0097] 所述缺相保护的条件包括所述实时的电压不平衡度值超过预设的缺相保护定值 及任一相所述实时的电流值为零，且持续时间超过预设的延时缺相保护时间。
[0098] 所述断零保护的条件包括所述实时的电压偏差值超过预设的断零保护定值，且持 续时间超过预设的延时断零保护时间。
[0099] 所述单相高阻接地保护的条件包括所述实时的电压不平衡度值超过预设的单相 高阻接地保护定值，且持续时间超过预设的延时单相高阻接地保护时间。
[0100] 所述三相功率平衡保护的条件包括所述实时的功率不平衡度值超过预设的三相 功率平衡保护定值，且持续时间超过预设的延时三相功率平衡保护时间。
[0101] 需要说明的是，所述用电保护中各具体保护项目的预设保护定值及预设的延时保 护时间皆应在使用前预先设置完成，并记录存储；另外，用户可根据具体需要对用电保护中 各具体保护项目的一项或多项进行任意选择组合配置、集成，既可适应不同场合的需要，又 可实现对供电线路的全面保护，提高用电的可靠性。
[0102] S407,执行用电保护动作。
[0103] 需要说明的是，执行用电保护动作优选为分闸切断供电线路，以实现对故障线路 或设备进行隔离，防止单一用电线路或设备故障扩大到其他线路影响其他设备的正常运行 S408,对已执行用电保护动作的供电线路进行实时监测，判断是否满足自动合闸的条 件，判断为是时，执行S409,判断为否时，结束流程。
[0104] 所述自动合闸的条件包括故障已处理修复完善、断路器处于输入有效的分闸状 态。
[0105] 需要说明的是，所述自动合闸的条件还包括供电线路处于分闸切断状态的持续时 间超过预设的延时自合合闸时间；对已执行用电保护动作的供电线路的实时监测是通过上 级中心控制器实现的，当上级中心控制器监测到故障已处理修复完善时，即会向用电保护 装置发送信号，用电保护装置再进一步判断，并根据判断结果发送相应控制指令。
[0106] S409,执行自动合闸动作，以恢复供电工作。
[0107] 图5是本发明一种用电保护装置的结构示意图。
[0108] 如图5所示，本发明一种用电保护装置，包括主处理模块1及与所述主处理模块1 连接的数据采集模块2、出口模块3、存储器4及显示模块5。
[0109] 所述主处理模块1主要用于数据的集成、运算及分析处理，获得实时的相关电量 值，并根据实时的相关电量值判断是否需要用电保护及发送相应的控制指令。
[0110] 需要说明的是，所述主处理模块1采用频率高达100M的高速微处理芯片作为核心 运算单元，其运算速度快，可靠性高，抗干扰性强；所述相关电量值包括电流值、电压值、零 序电流值、电压不平衡度值、电压偏差值和/或功率不平衡度值，可根据实际需要设置其计 算出的具体电量值的类型，例如，可设置只需计算出电压值、电流值及零序电流值。
[0111] 所述主处理模块1包括用于数据处理的数据处理单元11、用于根据所述实时电压 及电流数据进行计算出供电线路实时的相关电量值的计算单元12、用于根据实时的相关电 量值对是否需启动用电保护和/或告警进行判断及下发对应控制指令的用电保护逻辑处 理单元13。
[0112] 所述数据采集模块2主要用于实时采集公变低压出线端的电压及电流信息，获得 实时电压及电流数据。
[0113] 所述出口模块3主要用于供电线路故障时执行用电保护动作，即切断供电线路。
[0114] 所述存储器4主要用于对发生的事件、实时的电量值及预设电流值数据进行记录 存储。
[0115] 所述显示模块5主要用于数据的显示、各参数的查询、定值的查询整定及控制命 令的输入。
[0116] 需要说明的是，通过显示模块5整定的定值或参数会通过存储器4进行记录存储， 整定的定值或参数可为预设的相关电量值、预设的延时保护时间及预设的延时自合合闸时 间等。
[0117] 使用时，先通过显示模块5将各定值或参数进行设置整定，记录存储于存储器4 中，工作时，数据采集模块2对公变低压出线端的电压及电流信息进行实时采集，得到实时 电压及电流数据，并将该实时电压及电流数据输送至主处理模块1，主处理模块1通过数据 处理单元11及计算单元12将实时电压及电压数据进行处理及计算，得出供电线路实时的 相关电量值，然后通过用电保护逻辑处理单元13根据实时的相关电量值对是否需启动用 电保护进行判断及下发对应控制指令，当判断需用电保护时，向出口模块3发送执行用电 保护动作指令，出口模块3接到所述指令执行用电保护动作，以实现对故障线路进行隔离， 防止单一用电线路故障扩大到其他线路影响其他设备的正常运行，确保用电的安全性及可 靠性。
[0118] 更佳地，所述数据采集模块2包括用于实时采集电压信息的电压互感器及用于实 时采集电流信息的电流互感器，所述电压互感器及电流互感器并行接入公变低压出线端； 所述出口模块3包括用于执行用电保护动作时切断供电线路的断路器；所述显示模块5包 括显示屏。
[0119] 要说明的是，所述电压互感器及电流互感器将采集的电压及电流信号通过每周波 128点的离散化、数字化同步采样，得到实时电压及电流数据，然后将实时电压及电流数据 传送至主处理模块1处理，通过存储器4将电压及电流数据进行记录存储；优选地，显示屏 为触摸显示屏。
[0120] 图6是本发明一种用电保护装置的另一结构示意图。
[0121] 如图6所示，所述用电保护装置还包括用于发出告警信号的告警模块6，所述告警 模块6与主处理模块1连接；所述告警模块6包括声光报警器。
[0122] 需要说明的是，声光报警器可发送声光告警信号；当供电线路出现故障时，主处理 模块1即会向告警模块6发送告警指令，告警模块6执行告警指令发出声光告警信号，供电 线路故障可为所述实时的电流值超过预设的短路保护电流定值、所述实时的零序电流值超 过预设的零序保护电流定值、三相中任一相所述实时的电压值超过预设的过压保护电压定 值、三相中所述实时的电压值均低于预设的欠压保护电压定值、所述实时的电压不平衡度 值超过预设的缺相保护定值且任一相所述实时的电流值为零、所述实时的电压偏差值超过 预设的断零保护定值、所述实时的电压不平衡度值超过预设的单相高阻接地保护定值和/ 或所述实时的功率不平衡度值超过预设的三相功率平衡保护定值；当供电线路故障持续时 间超过对应的预设延时用电保护时间时，主处理模块1即会向出口模块3发送执行用电保 护动作指令，控制断路器切断供电线路，对故障线路进行隔离，防止单一用电线路故障扩大 到其他线路影响其他设备的正常运行；而若告警状态下，执行用电保护动作之前，故障自动 解除，则告警自动取消停止。
[0123] 更佳地，所述用电保护装置还包括用于与上级中心控制器和用户端之间双向互动 的通讯模块7。
[0124] 需要说明的是,所述通讯模块7包括载波通讯单元、GPRS通讯单元、RS485通讯单 元或光纤通讯单元中的一种或多种，可根据使用场所的不同设置不同的通讯单元，以适应 各种环境的通讯要求；同时，上级中心控制器和用户端可通过通讯模块7实现智能化遥测、 遥控、遥信及遥调。
[0125] 更佳地，所述用电保护装置还包括用于合闸电路、恢复供电的继电模块8,所述继 电模块8与主处理模块1连接；所述继电模块8包括继电器。
[0126] 需要说明的是，用户可手动控制继电器进行合闸动作，恢复送电工作，也可配置附 属装置使继电器实现自动合闸动作，例如，上级中心控制器监测到故障已修复完善时，可通 过通讯模块7将自动合闸指令下发至用电保护装置，以控制继电器自动合闸，恢复送电工 作。
[0127] 更佳地，所述用电保护装置还包括用于提供备用电源的电源模块9。
[0128] 需要说明的是，当负荷线路局部故障或停电时，电源模块9可为各相关模块或装 置提供电源，以确保用电保护装置能正常工作运行，所述的负荷线路局部故障可为单相接 地故障、两相接地故障、两相相间断路故障、断零故障、单相缺相故障和/或两相缺相故障； 另外，电源模块9上设有防雷装置，以避免其遭受雷电损坏，确保负荷线路发生局部故障 时，电源模块9可正常工作，使故障不再扩张，将损失最大程度的减小。
[0129] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员 来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为 本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种公用变压器全面集成化的用电保护方法，其特在在于，包括： 通过将电压互感器及电流互感器并行接入公变低压出线端，实时采集公变低压出线端 的电压及电流信息，获得实时电压及电流数据； 对所述实时电压及电流数据进行数据运算处理，获得供电线路实时的相关电量值，所 述相关电量值包括电流值、电压值、零序电流值、电压不平衡度值、电压偏差值和/或功率 不平衡度值； 将所述相关电量值与对应的预设电量值进行对比，判断是否满足用电保护的条件，判 断为是时，执行用电保护动作，所述用电保护包括短路保护、零序过流保护、过压保护、欠压 保护、断零保护、缺相保护、单相高阻接地保护和/或三相功率平衡保护； 所述短路保护的条件包括所述实时的电流值超过预设的短路保护电流定值，且持续时 间超过预设的延时短路保护时间； 所述零序过流保护的条件包括所述实时的零序电流值超过预设的零序保护电流定值， 且持续时间超过预设的延时零序过流保护时间； 所述过压保护的条件包括三相中任一相所述实时的电压值超过预设的过压保护电压 定值，且持续时间超过预设的延时过压保护时间； 所述欠压保护的条件包括三相中所述实时的电压值均低于预设的欠压保护电压定值， 且持续时间超过预设的延时欠压保护时间； 所述缺相保护的条件包括所述实时的电压不平衡度值超过预设的缺相保护定值及任 一相所述实时的电流值为零，且持续时间超过预设的延时缺相保护时间； 所述断零保护的条件包括所述实时的电压偏差值超过预设的断零保护定值，且持续时 间超过预设的延时断零保护时间； 所述单相高阻接地保护的条件包括所述实时的电压不平衡度值超过预设的单相高阻 接地保护定值，且持续时间超过预设的延时单相高阻接地保护时间； 所述三相功率平衡保护的条件包括所述实时的功率不平衡度值超过预设的三相功率 平衡保护定值，且持续时间超过预设的延时三相功率平衡保护时间。
2. 如权利要求1所述的公用变压器全面集成化的用电保护方法，其特征在于，所述对 所述实时电压及电流数据进行数据运算处理的具体步骤包括： 将实时电压及电流数据进行数字滤波处理； 对进行数字滤波处理后的实时电压及电流数据进行离散傅立叶运算，计算出电压、电 流的幅值和角度，并进行校正，得到电压及电流的处理数据； 将所述电压及电流的处理数据进行矢量运算，计算得出供电线路实时的相关电量值。
3. 如权利要求1或2所述的公用变压器全面集成化的用电保护方法，其特征在于，还包 括： 将所述相关电量值与对应的预设电量值进行对比，判断是否满足告警的条件，判断为 是时，发出告警信号。
4. 如权利要求1所述的公用变压器全面集成化的用电保护方法，其特征在于，还包括： 对已执行用电保护动作的供电线路进行实时监测，判断是否满足自动合闸的条件，判 断为是时，执行自动合闸动作，以恢复供电工作，所述自动合闸的条件包括故障已处理修复 完善、断路器处于输入有效的分闸状态。
5. -种用电保护装置，其特征在于，包括主处理模块及与所述主处理模块连接的数据 采集模块、出口模块、存储器及显示模块； 所述主处理模块主要用于数据的集成、运算及分析处理，获得实时的相关电量值，并根 据实时的相关电量值判断是否需要用电保护及发送相应的控制指令； 所述数据采集模块主要用于实时采集公变低压出线端的电压及电流信息，获得实时电 压及电流数据； 所述出口模块主要用于供电线路故障时执行用电保护动作，即切断供电线路； 所述存储器主要用于对发生的事件、实时的电量值及预设电流值数据进行记录存储； 所述显示模块主要用于数据的显示、各参数的查询、定值的查询整定及控制命令的输 入； 所述主处理模块包括用于数据处理的数据处理单元、用于根据所述实时电压及电流数 据进行计算出供电线路实时的相关电量值的计算单元、用于根据实时的相关电量值对是否 需启动用电保护和/或告警进行判断及下发对应控制指令的用电保护逻辑处理单元。
6. 如权利要求5所述的用电保护装置，其特征在于，所述数据采集模块包括用于实时 采集电压信息的电压互感器及用于实时采集电流信息的电流互感器，所述电压互感器及电 流互感器并行接入公变低压出线端； 所述出口模块包括用于执行用电保护动作时切断供电线路的断路器； 所述显示模块包括显示屏。
7. 如权利要求5或6所述的用电保护装置，其特征在于，还包括用于发出告警信号的告 警模块，所述告警模块与主处理模块连接； 所述告警模块包括声光报警器。
8. 如权利要求5所述的用电保护装置，其特征在于，还包括用于与上级中心控制器和 用户端之间双向互动的通讯模块。
9. 如权利要求5或6或8所述的用电保护装置，其特征在于，还包括用于合闸电路、恢 复供电的继电模块，所述继电模块与主处理模块连接； 所述继电模块包括继电器。
10. 如权利要求5或6所述的用电保护装置，其特征在于，还包括用于提供备用电源的 电源模块。
【文档编号】H02H3/04GK104113047SQ201310139903
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年4月22日 优先权日:2013年4月22日
【发明者】唐跃中, 宗明, 倪春华, 朱传柏 申请人:上海市电力公司, 国家电网公司, 杭州智光一创科技有限公司