一种保护出口回路在线监测装置的制作方法

1.本实用新型涉及数字式继电保护装置的在线监测技术领域，更具体地，涉及一种保护出口回路在线监测装置。


背景技术：

2.目前，数字式继电保护装置已得到普遍应用，其完善的自检功能，范围可达出口继电器。而出口跳/合闸接点之后的回路却是监视盲区，此回路是否异常、保护出口接点是否动作正常、压板是否可靠投入等信息均无法获知，因此也无法提前进行预警及告警，导致继电保护设备动作可靠性降低，还出现出口回路异常带来的保护拒动等问题。
3.现有技术中，中国发明专利(cn105097322)公开了一种线簧式保护出口压板投退状态识别装置，无法适用于数字式继电保护装置中；中国实用新型专利(cn204761164u)公开了一种仅适用于具有导电性中间活动头的出口压板的投退识别的装置；中国发明专利(cn106841876)提出通过保护跳闸出口压板、重合闸出口压板的下端连接柱的投入电压信号为基础，经采集、转换、判断等步骤，最终输出能够正确反映保护跳闸出口压板、重合闸出口压板的状态的信号，但是该专利技术无法应用于出口跳/合闸接点之后的回路中压板状态的监测；中国发明专利(cn1078085162)提出在保护出口压板上安装外设辅助触点，通过外设辅助触点将保护出口压板的状态转换为外设辅助触点的状态，然而外设辅助触点造成保护装置故障隐患的提升，同时也加大了信号采集量和处理复杂度。
4.因此，急需提出一种保护出口回路在线监测装置，在不影响保护出口回路正常运行的情况下，实现对保护出口回路及压板状态进行有效的在线监测。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种保护出口回路在线监测装置，采用电磁隔离技术接入控制回路，对保护出口跳/合闸接点之后的回路进行有效监视，采集保护出口接点的动作状态、压板投入状态，以实现针对该回路异常状态的预警及告警。
6.本实用新型采用如下的技术方案。
7.一种保护出口回路在线监测装置，包括：第一限流电阻、第二限流电阻、电源模块、电源保护熔断器、第一继电器、第二继电器、电磁隔离采样模块。
8.其中，电磁隔离采样模块的第一输入端采用电磁隔离方式接在压板的近跳闸接点端。
9.优选地，电磁隔离采样模块的第二、第三输入端分别与第一限流电阻及第二限流电阻相连，形成采样支路。
10.电源保护熔断器与电源模块串联连接，形成电源支路。
11.采样支路与电源支路并联连接后，串联在控制母线正负电源之间。
12.优选地，电磁隔离采样模块的第一输出端连接第一继电器的输入端、第二输出端
连接第二继电器的输入端。
13.优选地，采样支路中，第一限流电阻的一端与控制母线正电源连接、另一端与电磁隔离采样模块的第二输入端连接；第二限流电阻的一端与控制母线负电源连接、另一端与电磁隔离采样模块第三输入端连接；电磁隔离采样模块的外壳设有直接接地的屏蔽地端。
14.优选地，电源支路中，电源保护熔断器的一端与控制母线正电源连接、另一端与电源模块的一端连接；电源模块的另一端与继电保护控制母线负电源连接。
15.优选地，电磁隔离采样模块包括：采样部件、磁敏元件、第一放大组件、第二放大组件。
16.采样部件的第一输入端为电磁隔离采样模块的第一输入端，采样部件的第二输入端为电磁隔离采样模块的第二输入端，采样部件的第三输入端为电磁隔离采样模块的第三输入端。
17.采样部件与磁敏元件之间通过电磁感应连接。
18.磁敏元件的第一输出端连接第一放大组件的输入端，磁敏元件的第二输出端连接第二放大组件的输入端。
19.第一放大组件的输出端为电磁隔离采样模块的第一输出端，第二放大组件的输出端为电磁隔离采样模块的第二输出端。
20.优选地，当不同方向的直流电流通过采样部件时，于采样部件内产生的直流磁场通过电磁感应作用于磁敏元件；磁敏元件根据直流电流的方向不同，分别输出两路信号：第一路信号经过第一放大组件获得信号放大，所得到的第一驱动信号用于驱动第一继电器；第二路放大信号经过第二放大组件获得信号放大，所得到的第二驱动信号用于驱动第二继电器。
21.优选地，当压板近跳闸接点端的电位不为零且为正极性时，电磁隔离采样模块向第一继电器发出第一驱动信号；当压板近跳闸接点端的电位不为零且为负极性时，电磁隔离采样模块向第二继电器发出第二驱动信号。
22.优选地，第一继电器输出第一遥信信号，第二继电器输出第二遥信信号；
23.根据第一遥信信号、第二遥信信号以及外部辅助状态信息，在当前采样周期下，所述在线监测装置输出压板投入状态、保护出口回路状态以及继电保护装置动作行为的在线监测结果。
24.优选地，外部辅助状态信息包括：断路器分合闸状态、压板状态人工观察结果、保护装置动作报文、装置遥信变位时刻以及断路器分闸时刻。
25.本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，使继电保护设备动作可靠性得到提高，降低因出口回路异常带来的保护拒动概率，同时也可以为事故分析提供保护出口情况的相关证据信息，使事故分析能力得到提升，还可使事故责任界定更加清晰。
附图说明
26.图1为本发明的保护出口回路在线监测装置的电气原理接线图；
27.其中附图标记说明如下：
28.+km：控制母线正电源
[0029]-km：控制母线负电源
[0030]
1rd：控制母线正/负电源的熔断器
[0031]
hj：重合闸继电器出口接点
[0032]
lp-h：重合闸压板
[0033]
tbj：跳跃闭锁继电器
[0034]
sk：手动控制开关
[0035]
dl1：断路器辅助接点1
[0036]
hc：合闸线圈
[0037]
twj：跳闸位置继电器
[0038]
dl2：断路器辅助接点2
[0039]
tq：跳闸线圈
[0040]
hwj：合闸位置继电器
[0041]
tj：保护出口跳闸接点
[0042]
lp-t：跳闸压板
[0043]
fuse：电源保护熔断器、。
[0044]
r1：第一限流电阻
[0045]
r2：第二限流电阻
[0046]
core：电磁隔离采样模块
[0047]
power：电源模块
[0048]
j1：第一继电器
[0049]
j2：第二继电器
[0050]
s-ground：监测装置屏蔽地
[0051]
5v-test：监测装置5v测试
[0052]d1-d
12
：监测装置中第1至12号端子
[0053]
图2为本发明的保护出口回路在线监测装置的电气端子示意图；
[0054]
其中附图标记说明如下：
[0055]
d1：接出口压板保护接点端
[0056]
d2：分界空端子
[0057]
d3：接控制母线正电源
[0058]
d4：并联至第3号端子(测试时打开)
[0059]
d5：接控制母线负电源
[0060]
d6：并联至第5号端子(测试时打开)
[0061]
d7：测试端子(用于装置检测)
[0062]
d8：接屏蔽地
[0063]
d9：分界空端子
[0064]d10
：输出信号1(接保护遥信1)
[0065]d11
：输出信号公共端
[0066]d12
：输出信号2(接保护遥信2)
[0067]
图3为本发明的电磁隔离采样模块的结构示意图；
[0068]
图4为本发明的保护出口回路在线监测方法的流程图；
[0069]
图5为本发明的保护出口回路在线监测装置，在压板可靠投入导通、压板后级回路完好、且处于合闸状态时的等效电路图；
[0070]
图6为本发明的保护出口回路在线监测装置，在压板可靠投入导通、且处于分闸状态时的等效电路图。
具体实施方式
[0071]
下面结合附图对本技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。
[0072]
如图1中虚线框内所示，一种保护出口回路在线监测装置，串联于控制母线正电源+km和负电源-km之间，包括：第一限流电阻r1、第二限流电阻r2、电源模块power、电源保护熔断器fuse、第一继电器j1、第二继电器j2。
[0073]
在线监测装置还包括电磁隔离采样模块core；电磁隔离采样模块core的第一输入端接检测装置中第1号端子d1，采用电磁隔离方式接在跳闸压板lp-t的近跳闸接点端。
[0074]
具体地，电磁隔离采样模块的第二、第三输入端分别与第一限流电阻及第二限流电阻相连，形成采样支路。
[0075]
电源保护熔断器fuse与电源模块power串联连接，形成电源支路。
[0076]
采样支路与电源支路并联连接后，串联在控制母线正电源+km和负电源-km之间。
[0077]
本发明优选实施例中，保护出口回路在线监测装置可用于监测保护出口接点后级回路的状态，该回路状态可由压板lp-t的近跳闸接点端的电位情况表征，因此保护出口回路在线监测装置接入该端点，通过监测该点电位情况，再加以外部辅助状态信息，就可以获得压板投退状态、压板后级回路状态以及继电保护装置动作行为等多种在线监测结果。并且，在线监测装置通过电磁隔离方式接入继电保护控制回路中，能够有效阻断在线监测装置自身故障对控制回路的影响或因在线监测装置自身故障导致的误动和拒动。
[0078]
所属领域技术人员可以设计不同电路结构的在线监测装置接入保护出口回路其他任意接点处，采集所需信号并经过数值计算得到包括保护出口回路状态在内的多种在线监测结果，值得注意的是，这些在线监测装置采用电磁隔离方式实现与保护出口回路任意接点的接入的发明构思均落入本发明的保护范围之内。
[0079]
本发明优选实施例中，第一限流电阻r1和第二限流电阻r2均为高阻值限流电阻，其阻值均大于1mω，因此流经保护出口回路在线监测装置中的电流小于220μa，所以保护出口回路在线监测装置在接入继电保护控制回路中时，不会影响控制回路的正常运行。
[0080]
值得注意的是，所属领域技术人员可以根据工程应用需要选择第一限流电阻r1和第二限流电阻r2的阻值，以避免在线监测装置接入控制回路后对该回路的正常运行产生不良影响，本发明优选实施例中的电阻阻值是一种非限制性的较优选择。
[0081]
具体地，采样支路中，第一限流电阻r1的一端经第4号端子d4与控制母线正电源+km连接、另一端与电磁隔离采样模块core的第二输入端连接；第二限流电阻r2的一端经第6号端子d6与控制母线负电源-km连接、另一端与电磁隔离采样模块core第三输入端连接；电磁隔离采样模块core的外壳设有直接接地的屏蔽地端经由第7号端子d7引出监测装置与保护屏柜的接地铜排相连。
[0082]
电源支路中，电源保护熔断器fuse的一端经由第3号端子d3引出与控制母线正电
源+km连接、另一端与电源模块power的一端连接；电源模块的另一端经由第5号端子d5引出与继电保护控制母线负电源-km连接。
[0083]
电源模块power为保护出口回路在线监测装置提供工作电源，保证在线监测装置的正常运行。
[0084]
如图2，采样支路与电源支路、控制母线正电源+km的连接通过第4号端子d4与第3号端子d3的短接实现，采样支路与电源支路、控制母线负电源-km的连接通过第6号端子d6与第5号端子d5的短接实现，采用这样的短接方式，便于本发明提出的在线监测装置在进行绝缘耐压测试时，实现采样支路与电源支路的电气连接脱离，值得注意的是，本发明优选实施例中采用的短接方式是一种非限制性的较优选择。
[0085]
如图3，电磁隔离采样模块core包括：采样部件、磁敏元件、第一放大组件、第二放大组件。
[0086]
采样部件的第一输入端为电磁隔离采样模块的第一输入端，采样部件的第二输入端为电磁隔离采样模块的第二输入端，采样部件的第三输入端为电磁隔离采样模块的第三输入端。
[0087]
采样部件与磁敏元件之间采用电磁感应连接。
[0088]
磁敏元件的第一输出端连接第一放大组件的输入端，磁敏元件的第二输出端连接第二放大组件的输入端。
[0089]
第一放大组件的输出端为电磁隔离采样模块的第一输出端，第二放大组件的输出端为电磁隔离采样模块的第二输出端。
[0090]
当不同方向的直流电流通过采样部件时，于采样部件内产生的直流磁场通过电磁感应作用于磁敏元件；磁敏元件根据直流电流的方向不同，分别输出两路信号：第一路信号经过第一放大组件获得信号放大，所得到的第一驱动信号用于驱动第一继电器j1；第二路放大信号经过第二放大组件获得信号放大，所得到的第二驱动信号用于驱动第二继电器j2。
[0091]
具体地，当压板近跳闸接点端的电位不为零且为正极性时，电磁隔离采样模块向第一继电器发出第一驱动信号；当压板近跳闸接点端的电位不为零且为负极性时，电磁隔离采样模块向第二继电器发出第二驱动信号。
[0092]
具体地，第一继电器j1输出第一遥信信号，第二继电器j2输出第二遥信信号。
[0093]
如图4，一种保护出口回路在线监测方法的步骤如下：
[0094]
步骤1，在当前采样周期下，利用电磁隔离方式采集压板近跳闸接点端的电位及电位极性；采集外部辅助状态信息；其中，压板近跳闸接点端的电位及电位极性，是利用电磁隔离采样模块采集。
[0095]
本优选实施例中，外部辅助状态信息，通过人工观察、综自系统呈现等方式获得。
[0096]
具体地，步骤1中，外部辅助状态信息通过实地观察或监控系统获取，外部辅助状态信息包括：断路器分合闸状态、压板状态人工观察结果以及继电保护装置动作报文。
[0097]
步骤2，当压板近跳闸接点端的电位不为零时，根据压板近跳闸接点端的电位极性，电磁隔离采样模块分别向第一继电器和第二继电器发出驱动信号；根据驱动信号，第一继电器输出第一遥信信号，第二继电器输出第二遥信信号。
[0098]
具体地，步骤2包括：
[0099]
当压板近跳闸接点端的电位不为零且为正极性时，电磁隔离采样模块向第一继电器发出第一驱动信号；
[0100]
当压板近跳闸接点端的电位不为零且为负极性时，电磁隔离采样模块向第二继电器发出第二驱动信号。
[0101]
本优选实施例中，当压板近跳闸接点端电位不为零且为负极性、且断路器处于合闸状态时，如图5所示的等效电路中，按电流方向依次包括：控制母线正电源+km、第一限流电阻r1、电磁隔离采样模块core、压板lp-t、防跳继电器线圈tbj、断路器常开辅助接点dl、跳闸线圈tq和继电保护控制母线负电源-km；
[0102]
其中，端子d4与端子d3的短接，控制母线正电源+km和继电保护控制母线负电源-km处分别串联电阻。
[0103]
本优选实施例中，压板近跳闸接点端电位不为零且为正极性、且断路器处于分闸状态时，如图6所示的等效电路中，按电流方向依次包括：控制母线正电源+km、合闸位置继电器线圈hwj、压板lp-t、电磁隔离采样模块core、第二限流电阻r2和控制母线负电源-km；
[0104]
其中，端子d6与端子d5的短接，控制母线正电源+km和控制母线负电源-km处分别串联电阻。
[0105]
步骤3，根据第一遥信信号、第二遥信信号以及外部辅助状态信息，在当前采样周期下，可以得到压板投入状态、保护出口回路状态以及继电保护装置动作行为的在线监测结果。
[0106]
具体地，步骤3中，当压板近跳闸接点端的电位不为零时，在当前采样周期下，压板投入状态、保护出口回路状态以及继电保护装置动作行为的在线监测结果如下：
[0107]
(1)当第一遥信信号为1和第二遥信信号为0，且断路器处于合闸状态时，则判定压板处于可靠投入导通状态、保护出口回路处于正常状态；
[0108]
(2)当第一遥信信号为0和第二遥信信号为1，且断路器处于分闸状态时，则判定压板处于可靠投入导通状态、保护出口回路处于正常状态；
[0109]
(3)当第一遥信信号为0和第二遥信信号为1，且断路器处于合闸状态、压板状态人工观察结果为可靠投入时，则判定压板后级出口回路异常；(4)当第一遥信信号由1变为0和第二遥信信号由0变为1，且断路器由合闸状态变为分闸状态、保护装置有动作报文时，监测装置遥信变位时刻早于断路器分闸时刻，则判定压板已可靠投入，保护出口回路完好，保护装置动作行为正常；
[0110]
(4)当第一遥信信号由1变为0和第二遥信信号由0变为1，且断路器由合闸状态变为分闸状态、保护装置无动作报文时，监测装置遥信变位时刻晚于断路器跳闸时刻，则可判定压板已可靠投入，保护出口回路完好，断路器本体和/或断路器相关回路存在问题引发断路器误跳闸，但保护装置动作行为正常；
[0111]
(5)当第一遥信信号由1变为0和第二遥信信号由0变为1，且断路器由合闸状态变为分闸状态，保护装置无动作出口报文时，监测装置遥信变位时刻早于断路器跳闸时刻，则可判定压板已可靠投入，保护出口回路完好，断路器是在保护装置驱动下分闸，但保护装置动作行为异常；
[0112]
(6)当第一遥信信号由1变为0和第二遥信信号由0变为1，且断路器未动作跳闸、保护装置有动作报文时，则可判定压板已可靠投入，保护装置动作行为正常，压板后续出口回
路和/或断路器本体存在问题引发断路器拒动。
[0113]
具体地，步骤3中，压板近跳闸接点端的电位为零，在当前采样周期下，当第一遥信信号和第二遥信信号均为0、且断路器处于合闸状态时，获取压板操作指令，对压板投入状态、保护出口回路状态以及继电保护装置动作行为的在线监测结果如下：
[0114]
(1)当压板操作指令为需要投入运行时，则判定压板处于未可靠投入导通状态和/或压板后级出口回路存在异常；
[0115]
(2)当压板操作指令为需要退出运行时，则判定压板处于正常退出打开状态。
[0116]
具体地，
[0117]
步骤3还包括：以信号灯状态及颜色表示保护出口回路状态的在线监测结果：
[0118]
(1)当第一遥信信号和第二遥信信号均为0时，信号灯熄灭；
[0119]
(2)当第一遥信信号为1和第二遥信信号为0时，信号灯点亮，且呈红色，表示断路器处于合闸状态；
[0120]
(3)当第一遥信信号为0和第二遥信信号为1时，信号灯点亮，且呈绿色，表示断路器处于分闸状态；
[0121]
(4)当第一遥信信号由1变为0和第二遥信信号由0变为1时，信号灯由红色变为绿色，表示断路器由合闸状态变为分闸状态。
[0122]
本优选实施例中，继电保护控制回路在正常运行时，利用保护出口回路在线监测装置监视出口压板的投退状态以及出口回路是否异常。在线监测装置对于压板未投入状态或投入未可靠接触状态均能够有效发现。若发生上述情况，则在线监测装置“回路正常”指示灯为熄灭状态。压板可靠投入后，“回路正常”指示灯长亮。断路器处于合闸状态时指示灯为红色；断路器处于分闸状态时指示灯为绿色。
[0123]
保护出口回路在线监测装置除了可以就地显示压板投入状态，还可通过保护遥信将出口压板状态反馈给保护装置。通过综自系统的定义，可将压板状态于后台监控系统上准确的进行呈现。运行人员可实时远程监视压板的投退状态,不需再像过去必须到保护屏前，才能肉眼观察压板投退状态。
[0124]
保护出口回路在线监测装置可将保护动作出口情况通过遥信反馈给保护装置，根据遥信变位，可在保护装置及监控系统准确记录保护装置跳闸和/或非保护装置动作的出口驱动跳闸线圈、重合闸出口驱动合闸线圈的情况，从而使事故分析有据可循。
[0125]
本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，使继电保护设备动作可靠性得到提高，降低因出口回路异常带来的保护拒动概率，同时也可以为事故分析提供保护出口情况的相关证据信息，使事故分析能力得到提升，还可使事故责任界定更加清晰。
[0126]
本实用新型申请人结合说明书附图对本实用新型的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本实用新型的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本实用新型精神，而并非对本实用新型保护范围的限制，相反，任何基于本实用新型的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本实用新型的保护范围之内。