专利名称：一种便携式微机充电保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电气工程及其自动化领域，具体涉及一种便携式微机充电保护装置。
背景技术：
对新投入运行的输电线路及新设备进行充电试验时，投入一种叫充电保护的装置。当新投入设备因绝缘击穿或者输电线路电气安全距离不足而发生短路故障时，充电保护装置将动作，快速切除故障线路或设备，充电试验结束后，充电保护装置退出运行。该装置可避免因故障线路或设备不能及时切除，而引起的电力系统已运行的关联输电线路停电、关联发电厂与电力系统解列不能安全稳定运行。目前，电力系统改建和扩建、新建发电厂和变电站工程，所采用的充电保护装置一般由16块电磁式电流继电器、时间继电器、信号继电器和中间继电器等器件组成。当新投入的输电线路或设备发生短路时，电力系统电流升高超过充电保护装置整定电流值，充电保护装置动作，切除故障线路或设备。但目前该技术方面存在如下缺陷(I)充电保护装置由16块电磁式电流继电器、时间继电器、信号继电器和中间继电器组成的三段式电流保护装置，体积大，不便于试验用携带；(2)对电压等级220kV及以上输电线路首次充电试验，要求保护动作时间不超过lOmms，而由16块电磁式继电器组成的充电保护装置固有动作时间接近lOOmms，使得保护切除故障时间长，引起电力系统震荡，其安全稳定运行受到严重影响；(3)电压等级500kV输电线路首次充电试验，要求充电保护最小整定电流为O. 3A，而充电保护装置采用DL型电磁式电流继电器最小整定电流却为O. 5A，新投入输电线路或设备发生短路时，充电保护可能拒动，故障不能切除；(4)充电保护动作电流、动作时间的整定技术人员首先打开电磁式电流继电器和时间继电器密封盖，然后拨动继电器整定把手进行定值设定，因此整定不方便，整定值不准确、误差大；(5)当电力系统短路电流与充电保护动作电流接近时，电磁式电流继电器的触点抖动、产生电弧，易烧坏电流继电器；(6)发电厂及变电站电磁干扰较大，使得由电磁式继电器组成的充电保护装置易误动作；( 7)充电保护装置与发电厂及变电站微机监控系统无法实现远方“四遥”通信，远方控制中心无法了解充电保护动作信息；(8)电磁式继电器采用电磁工作原理，所以继电器的线圈功率损耗大，线圈易发热而使继电器烧坏。
发明内容针对现有技术的不足，本实用新型的目的提出一种便携式微机充电保护装置，以实现便于携带、装置动作时间短、定值整定方便、信息可显示、故障录波可上传、远程控制及管理、事件追忆和通讯的目的。[0013]一种便携式微机充电保护装置，该装置包括保护机箱、直流电源接线柱、三相电流输入接线柱、跳闸切换片、直流开关、综合数字继电器、跳闸输出接线柱和安装面板；其中所述的安装面板左侧设置有直流电源接线柱和三相电流输入接线柱；右侧设置有跳闸输出接线柱；中间设置有综合数字继电器，所述综合数字继电器下方设置有直流开关；所述直流开关两侧设置有跳闸切换片；[0014]通过保护机箱内壁设置的一圈金属角实现所述的安装面板与保护机箱的连接；所述的直流电源接线柱通过直流开关连接综合数字继电器的输入端；所述的跳闸输出接线柱通过跳闸切换片连接综合数字继电器的输出端；所述的三相电流输入接线柱连接综合数字继电器的输入端。[0015]所述的保护机箱，包括箱盖、箱体、箱锁和提手，所述的箱盖上设置有与箱体上锁槽相对应的锁头，打开锁头，箱盖可与箱体分离。[0016]所述的保护机箱采用静电喷涂处理。[0017]所述保护机箱材料采用可现静电屏蔽的金属板。[0018]所述的安装面板采用静电喷涂处理。[0019]所述的箱盖内设置有防震半球形海绵。[0020]本实用新型优点[0021](I)本实用新型充电保护装置包括一块综合数字继电器，体积小、重量轻，便于试验用携带；[0022](2)本实用新型充电保护装置固有动作时间接近8mms，使得保护切除故障时间短， 不宜引起电力系统震荡，有利于电力系统安全稳定运行；[0023](3)本实用新型充电保护装置最小整定电流为O. 2A，满足电压等级500kV输电线路首次充电试验最小整定电流为O. 3A技术要求；[0024](4)本实用新型充电保护装置动作电流、动作时间设定时，操作者只需操作综合数字继电器面板“按键”选择菜单指令，输入设定值，通过LCD显示定值，所以定值整定方便、 准确、数字显示；[0025](5)本实用新型充电保护装置动作电流、动作时间设定范围大，且设定值是连续的数值；[0026](6)本实用新型充电保护装置与发电厂及变电站微机监控系统实现远方“四遥”通信，远方控制中心能及时了解充电保护动作信息；[0027](7)本实用新型充电保护装置的运行方式不但可以通过四组跳闸切换片设定，而且还可以通过综合数字继电器写保护(软压板)设定，所以灵活、可靠；[0028](8)本实用新型充电保护装置采用数字式继电器，所以继电器的功率损耗小，不发热。
[0029]图I为本实用新型一种实施例的装置结构示意图；[0030]图(a)为保护机箱结构示意图；图(10为保护机箱内装置结构示意图；[0031]图2为本实用新型一种实施例的装置安装面板标识图；图3为本实用新型一种实施例的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例做进一步说明。如图I中(a)、(b)所示，一种便携式微机充电保护装置，该装置包括保护机箱I、直流电源接线柱2、三相电流输入接线柱3、跳闸切换片4、直流开关5、综合数字继电器6、跳闸输出接线柱7和安装面板8 ;本实用新型实施例中，安装面板8左侧设置所述的两个直流电源接线柱2和六个三相电流输入接线柱3 ;右侧设置所述八个跳闸输出接线柱7 ;中间设置所述综合数字继电器6，综合数字继电器下方设置直流开关5 ;所述直流开关5两侧分别设置两个跳闸切换片4。通过保护机箱I内壁设置的一圈金属角实现所述的安装面板8与保护机箱I的连接；所述的直流电源接线柱2通过直流开关5连接综合数字继电器6的输入端；所述的跳闸输出接线柱7通过跳闸切换片4连接综合数字继电器6的输出端；所述的三相电流输入接线柱3连接综合数字继电器6的输入端。所述的安装面板8采用静电喷涂处理。如图I的(a)图所示，所述的保护机箱1，包括箱盖1-1、箱体1_2、箱锁1_3和提手1-4，所述的箱盖1-1上设置有与箱体1-2上锁槽相对应的锁头，打开锁头，箱盖1-1可与箱体1-2分离；所述的保护机箱I采用静电喷涂处理，并上述保护机箱I材料采用可现静电屏蔽的金属板；所述的箱盖1-1内设置有防震半球形海绵。本实用新型实施例中，保护机箱I外形尺寸(单位mmm)为宽X高X深=415 X 300 X 315。其中，箱体1_2 (不包括箱盖)高250mm(外尺寸)；箱盖高50mm(外尺寸)，内衬半球形黑色海绵(乙烯-醋酸乙烯共聚物是新型环保橡塑材料)，实现防滑、抗震、隔热、防潮、抗腐蚀；箱盖1-1与箱体1-2之间不安折叶，安装四把箱锁，通过打开四把箱锁，实现箱盖1-1与箱体1-2分离，并箱盖1-1与箱体1-2之间设置有密封垫，实现密封防尘防雨；在箱体1-2底部安装四只半球形不锈钢垫腿，实现防震性；箱体1-2安装一只提手1-4，不用时提手1-4与箱体1-2紧贴；保护机箱I各边用20mmX20mm、厚I. Omm的招角包裹,保护机箱I各角用不锈钢包角；从箱体1_2上沿至下3. Omm处,沿箱体1-2内壁镶嵌一圈15mmX15mm、厚2. Omm的招角，在招角上面对称钻四个M3. 7的孔，并攻丝，用于固定安装面板8 ;箱体1-2与箱盖1-1材料2. Omm厚铝板，实现静电屏蔽及携带轻便；整个保护机箱I静电喷涂处理实现防腐蚀性。直流电源接线柱2 (红色I支、黑色I支)外接110 220V直流电源，作为综合数字继电器6的工作电源。直流开关5作为综合数字继电器6的工作电源开关。三相电流输入接线柱3 (黄色2支、绿色2支和红色2支)引接输电线路电流互感器输出的三相电流，作为综合数字继电器6的输入电流。综合数字继电器6 (型号为PA140-F1)由主控板、人机界面板、总线板、电源板、电流互感器板、继电器板、外壳及接线端子组成，实现充电保护功能，用来监视输电线路及设备绝缘性能完好性。跳闸切换片4作为微机充电保护装置运行方式设定元件，当“跳闸I”切换片设定“投”位置，综合数字继电器6 “跳闸I”出口投入运行；当“跳闸I”切换片设定“退”位置，综合数字继电器6 “跳闸I”出口退出运行。其它“跳闸”切换片的用途与“跳闸I”切换片类同。跳闸输出接线柱7 (黑色8支)与被测系统的四组断路器的跳闸回路连接，当综合数字继电器6动作，跳闸切换片4均设定“投”位置，“便携式微机充电保护装置”输出四组跳闸命令。[0038]如图2所示，在安装面板上标识“投、退”处的圆孔中，插入四支跳闸切换片4 (型号为JY1-3)，并用其自身带的标准件固定好，每只切换片的三根导电杆应与安装面板8相互绝缘；在标识“DC+”处，插入一支红色接线柱(型号为JXZ-1/1)，标识“DC-”处插入一支黑色接线柱(型号为JXZ-1/1);在标识“ IA、la”处，插入两支黄色接线柱(型号为JXZ-1/1)； 在标识“IB、lb”处，插入两支绿色接线柱(型号为JXZ-1/1);在标识“1C、Ic”处，插入两支红色接线柱(型号为JXZ-1/1);在标识“跳闸I、跳闸2、跳闸3、跳闸4”处，插入八支黑色接线柱(型号为JXZ-1/1);并用其自身带的标准件固定好，所有接线柱的导电杆应与安装面板 8相互绝缘；在128. 5X 139. 2的矩形孔中插入综合数字继电器6 (型号为PA140-F1 )，并用其自身带的两个支架固定(每个支架插入安装轨道，一端顶着安装面板8，另一端固定住继电器6上)。在20X26. 8的矩形孔中插入直流开关5 (型号为K ⑶-102),靠自身固定。[0039]如图3所示，本实用新型实施例中采用黄色BVR-2. 5mm2导线将标识为IA的黄色接线柱与综合数字继电器6的X4-1接线端子连接；采用黄色BVR-2. 5mm2导线将标识为Ia 的黄色接线柱与综合数字继电器6的X4-2接线端子连接。采用绿色BVR-2. 5mm2导线将标识为IB的绿色接线柱与综合数字继电器6的X4-3接线端子连接；采用绿色BVR-2. 5mm2 导线将标识为Ib的绿色接线柱与综合数字继电器6的X4-4接线端子连接。采用红色 BVR-2. 5mm2导线将标识为IC的红色接线柱与综合数字继电器6的X4-5接线端子连接；采用红色BVR-2. 5mm2导线将标识为Ic的红色接线柱与综合数字继电器6的X4-6接线端子连接。采用红色BVR-1. 5mm2导线将标识为DC+的红色接线柱与直流开关QF的接线端子I 连接；采用红色BVR-1. 5mm2导线将综合数字继电器6的X5-1接线端子与直流开关QF的接线端子2连接；采用黑色BVR-1. 5mm2导线将标识为DC-的黑色接线柱与直流开关QF的接线端子3连接；采用黑色BVR-1. 5mm2导线将综合数字继电器6的X5-2接线端子与直流开关QF的接线端子4连接。采用黑色BVR-1. 5mm2导线将标识为“跳闸I”的黑色接线柱与“跳闸I”切换片XBl的接线端子2连接；采用黑色BVR-1. 5mm2导线将综合数字继电器6 的X5-4接线端子与“跳闸I”切换片XBl的接线端子I连接；采用黑色BVR-1. 5mm2导线将综合数字继电器6的X5-5接线端子与标识为“跳闸I”的另一个黑色接线柱连接。采用黑色BVR-1. 5mm2导线将标识为“跳闸2”的黑色接线柱与“跳闸2”切换片XB2的接线端子2 连接；采用黑色BVR-1. 5mm2导线将综合数字继电器6的X2-1接线端子与“跳闸2”切换片 XB2的接线端子I连接；采用黑色BVR-1. 5mm2导线将综合数字继电器6的X2-2接线端子与标识为“跳闸2”的另一个黑色接线柱连接。采用黑色BVR-1. 5mm2导线将标识为“跳闸 3”的黑色接线柱与“跳闸3”切换片XB3的接线端子2连接；采用黑色BVR-1. 5mm2导线将综合数字继电器6的X2-5接线端子与“跳闸3”切换片XB3的接线端子I连接；采用黑色 BVR-1. 5mm2导线将综合数字继电器6的X2-6接线端子与标识为“跳闸3”的另一个黑色接线柱连接。采用黑色BVR-1. 5mm2导线将标识为“跳闸4”的黑色接线柱与“跳闸4”切换片 XB4的接线端子2连接；采用黑色BVR-1. 5mm2导线将综合数字继电器6的X5-6接线端子与“跳闸4”切换片XB4的接线端子I连接；采用黑色BVR-1. 5mm2导线将综合数字继电器6 的X5-7接线端子与标识为“跳闸4”的另一个黑色接线柱连接。[0040]本实用新型实施例工作电源电压为直流110 220V。输入额定电流Ιη=1Α 或5A ;充电保护“跳闸继电器”触点DC220V，5 8A ;充电保护“动作信号继电器”触点DC220V，5A。本实用新型实施例可实现以下功能( I)实现两段式电流保护(电流速断和限时电流速断保护)功能。从电网一次设备互感器输入的电压电流信号，经综合数字继电器6的电压电流变换器采集、低通滤波后，再经多路开关、运算放大器放大和限幅保护器，变换成符合A/D转换要求的幅值的交流电压信号，经A/D转换产生的数字量通过单片机处理。当输入电流大于本保护装置的动作电流，且电流持续时间达到保护的动作时间时，保护装置发出跳闸信号和告警信号至综合数字继电器6内的驱动接口电路，驱动接口电路将上述信号送到出口继电器板，出口继电器板上的跳、合闸继电器触点输出跳闸信号，跳闸信号通过跳闸输出接线柱发送至被测电路的断路器跳闸回路；出口继电器板上的告警信号继电器触点输出告警信号，该告警信号通过跳闸输出接线柱发送至被测电路的告警回路；同时，综合数字继电器内的CPU发出跳闸输出接线柱的状态信号至被测电路远方调度中心，并在综合数字继电器6液晶显示屏显示跳闸输出接线柱的状态信号信息。两段式电流保护采用傅氏算法。把一个周期性电流函数i (t)分解为直流分量、基波及各次谐波的无穷级数
OO/(/)= Σ队 cosOi^lt)+a. sin(n^t)](I)
u=Q其中，O1S基波角频率；t为时间；η为谐波次数；an、bn分别表示η次谐波正弦项和余弦项的幅值。由于an=+I' /(/.)sin(n !t)i// ,br = ^- i _ /(/)cos(naa>//，其中，T 为周期；则 η 次谐波电
J JO￡ JQ
流分量的有效值为，基波电流分量的有效值为T1两段式电流保护的判据为=I1Mdz, I1Hdzt5其中，I1为输入到便携式微机充电保护装置的基波电流有效值，Idz为动作电流值山为I1电流持续时间，tdz为便携式微机充电保护装置的动作时间。当满足此判据条件时，便携式微机充电保护装置动作。(2)控制功能。本实施例装置通过操作综合数字继电器6上的“合闸”控制键或“分闸”控制键，综合数字继电器6内的CPU发出相应的控制指令，经其跳、合闸信号和告警信号到驱动接口电路，驱动接口电路将这些信号送到出口继电器板，出口继电器板上的跳、合闸继电器触点通过跳闸输出接线柱接通被测电网一次回路断路器的跳、合闸回路，使断路器分、合闸操作，实现远方控制功能。( 3 )测量功能。输入的电压电流信号经综合数字继电器内的电压电流变换器采样、低通滤波后，再经多路开关、运算放大器放大，变换成符合A/D转换要求的幅值的交流电压信号，经A/D转换产生数字量，经综合数字继电器的单片机运算、处理，可以测量一次回路的三相相电压，三相线电压、电流，功率因数，频率等。(4)远方装置管理功能。本实施例装置经综合数字继电器6的光电隔离的串行通信RS485/RS422接口，可以与远方调度中心进行通信，实现遥控、遥信、遥调、遥测、保护远方投退、故障录波上传等功能。综合数字继电器6内的CPU可接受经光电隔离的脉冲信号、遥控输入信号量和通过键盘查询、整定定值等操作产生的输入信号量。(5)通讯功能。本实施例装置采用RS485/RS422通讯接口可与主控计算机进行通讯，从而实现信息的远方传送和交换。通过主控计算机可实现对保护装置定值的远方查询、整定功能以及对装置的远方控制功能。(6)事件追忆功能。本实施例装置可通过综合数字继电器6自动记录事件的发生时间、类型及动作值。其事件记录的分辩率小于2毫秒，并且具有掉电不丢失功能。(7)显示功能。本实施例检测得到的所有信号测量、保护动作值、跳合闸变位记录、整定过程、查询过程、故障类型、遥信量、电网频率、时间等均能在本装置的综合数字继电器6的IXD上显示。(8)故障录波上传功能。采用本实施例装置的综合数字继电器6的RS485/RS422 通讯接口，实现故障录波上传功能，能记录故障时的电流电压波形并上传给PC机显示。这就为监视系统运行，分析事故原因提供了详细的资料。(9)时钟功能。采用本实施例装置的综合数字继电器6的RS485/RS422通讯接口，与上位机连接可实现时钟自动对时、显示功能。
权利要求1.一种便携式微机充电保护装置，其特征在于该装置包括保护机箱(I)、直流电源接线柱(2)、三相电流输入接线柱(3)、跳闸切换片(4)、直流开关(5)、综合数字继电器(6)、跳闸输出接线柱(7)和安装面板(8);其中所述的安装面板(8)左侧设置有直流电源接线柱(2)和三相电流输入接线柱(3);右侧设置有跳闸输出接线柱(7);中间设置有综合数字继电器(6)，所述综合数字继电器下方设置有直流开关(5);所述直流开关(5)两侧设置有跳闸切换片(4)；通过保护机箱(I)内壁设置的一圈金属角实现所述的安装面板(8)与保护机箱(I)的连接；所述的直流电源接线柱(2)通过直流开关(5)连接综合数字继电器(6)的输入端；所述的跳闸输出接线柱(7)通过跳闸切换片(4)连接综合数字继电器(6)的输出端；所述的三相电流输入接线柱(3)连接综合数字继电器(6)的输入端。
2.根据权利要求I所述的便携式微机充电保护装置，其特征在于所述的保护机箱(1)，包括箱盖(1-1)、箱体(1-2)、箱锁(1-3)和提手(1-4)，所述的箱盖(1-1)上设置有与箱体(1-2)上锁槽相对应的锁头，打开锁头，箱盖(1-1)可与箱体(1-2)分离。
3.根据权利要求I所述的便携式微机充电保护装置，其特征在于所述的保护机箱(I) 采用静电喷涂处理。
4.根据权利要求I所述的便携式微机充电保护装置，其特征在于所述保护机箱(I)材料采用可现静电屏蔽的金属板。
5.根据权利要求I所述的便携式微机充电保护装置，其特征在于所述的安装面板(8) 采用静电喷涂处理。
6.根据权利要求2所述的便携式微机充电保护装置，其特征在于所述的箱盖(1-1)内设置有防震半球形海绵。
专利摘要本实用新型一种便携式微机充电保护装置，属于电气工程及其自动化领域，该装置包括保护机箱、直流电源接线柱、三相电流输入接线柱、跳闸切换片、直流开关、综合数字继电器、跳闸输出接线柱和安装面板；本实用新型具有装置体积小、重量轻、便于携带、功率小、远程通信、装置的保护切除故障时间短、动作电流和动作时间设定范围大且设定操作简单和运行方式不但可以通过四组跳闸切换片设定，还可通过综合数字继电器设定的优点。
文档编号H02J13/00GK202737587SQ201220408030
公开日2013年2月13日 申请日期2012年8月17日 优先权日2012年8月17日
发明者戴宪滨 申请人:沈阳工程学院