一种高压电路继电保护系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及继电保护技术领域，公开了一种高压电路继电保护系统，该系统包括：三相电流互感器，用于检测高压电路中的三相电流；以及综合保护装置，与所述三相电流互感器连接，用于根据所检测的三相电流判断故障，并输出相应的故障信号，以进行相应的继电保护动作；其中，所述三相电流互感器连接至所述综合保护装置的输入端。通过上述技术方案，本实用新型不仅可以起到保护电网的作用，而且对电器设备也能起到很好的保护作用，很好地实现了从电网到电气设备的系统保护。
【专利说明】
一种高压电路继电保护系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及继电保护技术，具体地，涉及一种高压电路继电保护系统。
【背景技术】
[0002]继电保护是随着电力系统的发展而发展起来的，是保障电力系统安全稳定运行的重要防线，现在的电力系统的继电保护已经进入到微机保护为主的综合保护时期。
[0003]为保证在出现各类故障时继电保护装置能够及时动作，继电保护必须满足灵敏、可靠等要求。经过多年的发展，尤其是近年来微机综合保护装置的大力发展，继电保护装置也发生了巨大的变革。继电保护装置先后经历了继电器式、微机综保式等不同的发展阶段，现在正向网络化、智能化、数据通信一体化发展。随着科技的进一步发展，继电保护装置也越来越可靠，只要我们保护定值设定准确，那么保护就会及时动作，然而，想要获得一个最佳的整定方案，就要在继电保护的灵敏性、可靠性、选择性、快速性之间找到最佳的平衡点。在现有的变电所实际运行中，因继电保护装置而引起的事故或造成的事故扩大占了较大比重，不能对电网进行很好的保护。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种高压电路继电保护系统，用于解决从电网到设备的系统保护问题。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种高压电路继电保护系统，该系统包括:三相电流互感器，用于检测高压电路中的三相电流；以及综合保护装置，与所述三相电流互感器连接，用于根据所检测的三相电流判断故障，并输出相应的故障信号，以进行相应的继电保护动作;其中，所述三相电流互感器连接至所述综合保护装置的输入端。
[0006]优选地，该系统还包括:过流保护装置，连接至所述综合保护装置的输出端，用于在所述综合保护装置根据所检测的三相电流确定所述高压电路过流的情况下动作。
[0007]优选地，该系统还包括:零序电流互感器，连接至所述综合保护装置的输入端，用于检测高压电路中的零序电流；以及零序保护装置，连接至所述综合保护装置的输出端，用于在所述综合保护装置确定所检测的零序电流超过零序电流阈值的情况下动作。
[0008]优选地，该系统还包括:速断保护装置，连接至所述综合保护装置的输出端，用于在所述综合保护装置根据所检测的三相电流确定所述高压电路发生相间短路的情况下动作。
[0009]优选地，所述速断保护装置包括:接触器，用于在所述综合保护装置根据所检测的三相电流确定所述高压电路发生相间短路且电流小于故障电流阈值的情况下动作；以及熔断器，用于在所述综合保护装置根据所检测的三相电流确定所述高压电路发生相间短路且电流大于或等于故障电流阈值的情况下动作。
[0010]优选地，该系统还包括:缺相保护装置，连接至所述综合保护装置的输出端，用于在所述综合保护装置根据所检测的三相电流确定所述高压电路发生缺相运行的情况下动作。
[0011]通过上述技术方案，本实用新型通过电流互感器来检测电路中的三相电流，并将所检测到的三相电流输入至综合保护装置，从而综合保护装置可以根据所检测到的三相电流来判断故障类型，以此进行相应的继电保护动作，这不仅可以起到保护电网的作用，而且对电器设备也能起到很好的保护作用，很好地实现了从电网到电气设备的系统保护。
[0012]本实用新型的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0013]附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0014]图1是本实用新型提供的高压电路继电保护系统的框图；以及
[0015]图2是本实用新型提供的高压电路继电保护系统的电路连接示意图。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0017]图1是本实用新型提供的高压电路继电保护系统的框图，如图1所示，该系统包括三相电流互感器和综合保护装置。三相电流互感器用于检测高压电路中的三相电流;综合保护装置与三相电流互感器连接，用于根据所检测的三相电流判断故障，并输出相应的故障信号，以进行相应的继电保护动作；其中，三相电流互感器连接至综合保护装置的输入端。
[0018]三相电流互感器分别检测高压电路中A相、B相、C相的电流，综合保护装置根据所检测到的A相、B相、C相的电流来判断故障类型。一般情况下，故障类型包括过流、单相接地、相间短路、缺相运行等。
[0019]如图1所示，本实用新型提供的高压电路继电保护系统还包括过流保护装置，该过流保护装置连接至综合保护装置的输出端，用于在综合保护装置根据所检测的三相电流确定所述高压电路过流的情况下动作。
[0020]具体来说，在综合保护装置根据三相电流互感器检测到的高压电路中的A相、B相、C相电流确定高压电路过流的情况下，综合保护装置向过流保护装置发出过流信号，控制过流保护装置动作。其中，根据三相电流判断高压电路是否出现过流为本领域的公知常识，于此不予赘述。
[0021 ]众所周知，对于过流保护，需要设定过流保护定值，然而，为了使保护定值适合实际需要，并且能够在发生故障时及时动作、切断电源，同时又不能出现误动作，就需要设定一个合适的过流保护定值。继电保护定值如果设置的不合理，一旦出现拒动或误动等情况，造成的损失很大，因此继电保护定值的合理设定是保证电力系统安全运行的必要条件。
[0022]本实用新型中的过流保护技术可以应用于皮带机所在的高压电路，也可以应用于堆料机所在的高压电路。
[0023]本领域技术人员应当理解，皮带机稳定后，电动机电流均小于其额定电流。因此，为了全面保护电动机及其线路，过流保护可以根据不同设备的实际值来设定，而不单纯地取额定电流的1.2倍(有的是1.65倍)作为过流保护定值。
[0024]下面以发生故障的BH5-1和BH8-1皮带机为例进行说明:
[0025]BH5-1皮带机驱动电机额定功率是500kW，额定电流为57.9A，皮带机在最大流量下工作时，观察到的电机电流为32A。电机在平稳运行阶段的电流为额定电流的55.3%。
[0026]BH8-1皮带机驱动电机额定功率是450kW，额定电流为52.4A，皮带机在最大流量下工作时，观察到的电机电流为31A。电机在平稳运行阶段的电流为额定电流的59.2%。
[0027]通过以上对故障电流的分析可以看出，在电机平稳运行时的电流远小于其额定电流。考虑到皮带机有可能存在超量运行的时候，电流有可能瞬间超过以上统计的平稳运行电流，并且考虑一定的余量，因此，可以将皮带机驱动电机的过流保护定值设定为皮带机驱动电机平稳运行时最大电流的1.2倍，并设定1s的延时时间。这样BH5-1电机的过流保护定值应该为38.4A，BH8-1电机的过流保护定值应该为37.2A。
[0028]对比发生故障时的电流，BH5-1、BH8-1两条皮带机的故障时间都远远大于1s，BH5-1的故障电流为55A，如果保护定值设定为38.4A，保护能够及时动作。同样BH8-1的故障电流为71.982A，如果保护定值设定为37.2A，保护也能够及时动作，避免故障扩大。
[0029]从上述电机平稳运行时的电流可以看出，皮带机驱动电机选型时存在较大的余量，这主要是考虑了皮带机重载启动问题。所以，为了保证足够大的启动力矩，皮带能够一次重载启动成功，皮带机驱动电机的选型都有较大的余量。皮带机驱动电机在正常启动时，启动瞬间的电流达到额定电流的4-7倍，空载启动时间为10秒左右，重载启动时，启动时间接近20秒。
[0030]因此，要想皮带机正常启动运行，需要设定一个启动时间，在这个时间内，过流保护不能动作。因而可以在综合保护装置中设定在皮带机启动的前20秒内，屏蔽过流信号，这样在启动阶段能保证设备正常启动，不会出现过流跳闸情况。也就是说，在皮带机启动前20秒内，即使综合保护装置根据三相电流互感器检测到的A相、B相、C相的电流判断出过流故障，也不向过流保护装置输出过流信号，过流保护装置不动作。
[0031 ]再例如堆料机，根据堆料机工作电流的历史曲线，在堆料机正常工作时，堆料机的电流在21A左右，堆料机悬皮启动时有一个峰值电流，最高值大约在60A左右。当堆料机高压电缆发生接地故障时，单相电流达到81.97A，持续时间超过3分钟。因此，可以设定堆料机的过流保护定值为最高值60A的1.2倍，S卩72A，延时时间为1s，这样当堆料机发生单相接地故障时，过流保护能够及时动作，切断电源，防止出现火灾事故，同时也不会出现误动作。
[0032]对于堆料机来说，还可以设定零序电流的保护，如图1所示，本实用新型提供的高压电路继电保护系统还包括零序电流互感器和零序保护装置。零序电流互感器连接至综合保护装置的输入端，用于检测高压电路中的零序电流;零序保护装置连接至综合保护装置的输出端，用于在综合保护装置确定所检测的零序电流超过零序电流阈值的情况下动作。
[0033]具体来说，零序电流互感器连接在高压电路中，以检测高压电路中的零序电流的大小，并将所检测到的零序电流的大小输入至综合保护装置，综合保护装置将零序电流互感器所检测到的零序电流的大小与预先设定的零序电流阈值进行比较，在零序电流互感器所检测到的零序电流的大小大于(或等于)预先设定的零序电流阈值的情况下(此时也可能是出现单相接地故障)，综合保护装置向零序保护装置发出零序信号，控制零序保护装置动作。
[0034]如图1所示，本实用新型提供的高压电路继电保护系统还包括速断保护装置，该速断保护装置连接至综合保护装置的输出端，用于在综合保护装置根据所检测的三相电流确定高压电路发生相间短路的情况下动作。这里，根据三相电流互感器所检测到的A相、B相、C相的电流确定相间短路故障为本领域的公知常识，于此不予赘述。
[0035]具体来说，在综合保护装置根据所检测的A相、B相、C相的电流确定发生相间短路故障时，向速断保护装置发出相间短路信号，以控制速断保护装置动作。
[0036]本实用新型提供的速断保护装置可以应用于高压柜。现有技术中，一般高压柜接触器开关也会有速断保护(动作电流为1000A，动作时间为Os)，然而该开关与该开关内的熔断器没有配合，因而在出现相间短路故障时仅仅依靠接触器切断故障电流，但是由于接触器切断能力有限，所以容易造成接触器烧毁。因此，有必要对切断电源的保护进行分工:在电动机正常启停或发生故障但电流比较小时靠接触器切断电流;在发生严重相间短路故障时靠熔断器切除故障电流。
[0037]所以，速断保护装置可以包括接触器和熔断器，其中，接触器用于在综合保护装置根据所检测的三相电流确定高压电路发生相间短路且电流小于故障电流阈值的情况下动作;熔断器用于在综合保护装置根据所检测的三相电流确定高压电路发生相间短路且电流大于或等于故障电流阈值的情况下动作。简而言之，就是故障电流小的采用接触器切断故障电流，故障电流大的采用熔断器切断故障电流。
[0038]具体来说，在综合保护装置根据所检测的A相、B相、C相的电流确定发生相间短路故障且故障电流小于故障电流阈值时，向接触器发出相间短路信号，以控制接触器动作，切断故障电流。在综合保护装置根据所检测的A相、B相、C相的电流确定发生相间短路故障且故障电流大于或等于故障电流阈值时，向熔断器发出相间短路信号，以控制熔断器动作。
[0039]在实际操作中，可以对速断保护定值设定如下:故障电流阈值(也称为速断保护定值)可以设定为1000A，延时时间为0.2 s。当故障电流小于1000A时，由接触器切断故障电流；当故障电流大于或等于1000A时，接触器延时0.2s动作，用熔断器熔断来起到保护作用，避免烧毁接触器。
[0040]现有的继电保护系统中由于没有缺相保护，而造成在电动机缺相运行时不能及时切断电源，造成较大的故障。对此，如图1所示，本实用新型提供的高压电路继电保护系统还包括缺相保护装置，该缺相保护装置连接至综合保护装置的输出端，用于在综合保护装置根据所检测的三相电流确定高压电路发生缺相运行的情况下动作。
[0041]具体来说，在综合保护装置根据所检测的A相、B相、C相的电流确定发生缺相故障时，向缺相保护装置发出缺相故障信号，以控制缺相保护装置动作。这里，根据三相电流互感器所检测到的A相、B相、C相的电流确定缺相故障为本领域的公知常识，于此不予赘述。
[0042]本实用新型提供的缺相保护装置可以应用于高压柜。现有技术中，高压柜没有专门针对电机缺相故障的保护，在出现电机缺相运行时，不能启动保护切断电源。而采用本实用新型中所描述的继电保护系统加可以进行缺相保护。此外，电机缺相运行时都伴随着电流的增加，上文中所描述的过流保护也能够起到保护作用。
[0043]图2是本实用新型提供的高压电路继电保护系统的电路连接示意图，如图2所示，综合保护装置示出了四个输入端，分别标示为1、2、3、4，及四个输出端，分别标示为5、6、7、
8。其中，输入端1、2、3分别接收来自三相电流互感器的检测信号，输入端4接收来自零序电流互感器的检测信号，输出端5、6、7、8分别输出过流信号、相间短路信号、缺相故障信号和零序信号。其中，综合保护装置根据输入端1、2、3所输入的A相、B相、C相电流来确定电路是否存在过流、相间短路故障、缺相故障(具体确定办法为本领域公知常识，不予赘述)，根据输入端4所输入的零序电流来确定是否启动零序保护，具体方式已经在上文中进行描述。
[0044]以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0045]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0046]此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
【主权项】
1.一种高压电路继电保护系统，其特征在于，该系统包括:三相电流互感器，用于检测高压电路中的三相电流；以及综合保护装置，与所述三相电流互感器连接，用于根据所检测的三相电流判断故障，并 输出相应的故障信号，以进行相应的继电保护动作；其中，所述三相电流互感器连接至所述综合保护装置的输入端；该系统还包括:速断保护装置，连接至所述综合保护装置的输出端，用于在所述综合保护装置根据所 检测的三相电流确定所述高压电路发生相间短路的情况下动作。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括:过流保护装置，连接至所述综合保护装置的输出端，用于在所述综合保护装置根据所 检测的三相电流确定所述高压电路过流的情况下动作。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括:零序电流互感器，连接至所述综合保护装置的输入端，用于检测高压电路中的零序电 流；以及零序保护装置，连接至所述综合保护装置的输出端，用于在所述综合保护装置确定所 检测的零序电流超过零序电流阈值的情况下动作。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述速断保护装置包括:接触器，用于在所述综合保护装置根据所检测的三相电流确定所述高压电路发生相间 短路且电流小于故障电流阈值的情况下动作；以及熔断器，用于在所述综合保护装置根据所检测的三相电流确定所述高压电路发生相 间短路且电流大于或等于故障电流阈值的情况下动作。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括:缺相保护装置，连接至所述综合保护装置的输出端，用于在所述综合保护装置根据所 检测的三相电流确定所述高压电路发生缺相运行的情况下动作。
【文档编号】H02H3/00GK205595755SQ201620198497
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年3月15日
【发明人】韩亚慈, 李靖宇, 李聪, 孙立功, 孙宝昌, 潘攀, 董传博, 李长安
【申请人】中国神华能源股份有限公司, 神华黄骅港务有限责任公司