防止高压电动隔离开关支柱绝缘子断裂的方法
【专利摘要】一种防止高压电动隔离开关支柱绝缘子断裂的方法，所述方法采用穿心电流互感器对隔离开关驱动电机运行的电流进行采样，选用由高速数字信号处理器构建的隔离开关驱动电机控制装置，来检测、分析、比较隔离开关驱动电机运行电流波形特征，判断是否有堵转电流出现；控制装置高速控制隔离开关驱动电机运行的通断，阻止支柱绝缘子受力继续增大，检查排除原因后，再继续操作。从而减少高压电动隔离开关支柱绝缘子因受力异常导致断裂。本发明在高压隔离开关电动操作回路加入DSP控制保护装置后，克服了热过载继电器动作滞后的不足，可以有效防止在运行中或操作过程中发生支柱绝缘子断裂事故。本发明适用于变电站高电压一次设备中使用。
【专利说明】防止高压电动隔离开关支柱绝缘子断裂的方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种防止高压电动隔离开关支柱绝缘子断裂的方法，属高电压输变电装备【技术领域】。
[0003]【背景技术】
为了控制高压电动隔离开关的闭合和断开而使用驱动电机，该驱动电机经齿轮减速机构将力矩通过转动支柱绝缘子作用于隔离开关的运动部件。电机被驱动一段时间时，可以确保隔离开关的运动部件移位，使得隔离开关闭合和断开。为了保证高压设备装置检修时的安全，在需检修的设备和其他带电部分之间，用隔离开关形成一个明显的断开间隔，所以隔离开关不开合负载电流和故障电流，长期处于合闸状态而较少进行操作。
[0004]在电力系统生产运行实践中，倒母线或检修需要经常进行隔离开关的倒闸操作，雨水和空气中的污秽会使得运动部件锈蚀卡涩，而由于作为保护器件的热过载继电器不能使驱动电机立即断电，致使高压电动隔离开关其两端支柱绝缘子颈部受力过载较大，极易出现断裂现象。严重危及运行操作人员的生命安全，甚至会造成大面积设备停电事故的发生，严重地影响了设备的供电可靠性和电网系统的稳定运行，对于那些生命线用户将会造成不可估量的严重后果。
[0005]造成高压电动隔离开关支柱绝缘子断裂的原因是多方面的，其质量劣化受多方面的因素影响，既与制造厂家选用的材料、配方、工艺流程有关，也与运行环境及其运行中承受的抗电负荷甚至外力的作用有关。
[0006]高压电动隔离开关是电网中必不可少的重要部件，它的安全运行直接关系到电网的安全稳定和对用户供电的可靠性。实践证明，只有保障变电站内重要部件的安全可靠支撑连接，才能安全输送电能，防止大面积恶性停电事件发生。
[0007]现有的高压电动隔离开关是由双支柱绝缘子水平中间开启式结构，本体主要由底架、瓷支柱绝缘子和驱动电机及齿轮减速机构、运动部件、触头结合而成，每相两个瓷支柱绝缘子分别装在底座两端轴承座上以交叉连杆连接，操作时驱动电机利用齿轮减速机构使瓷质支柱绝缘子旋转90度，将力矩通过运动部件递于隔离开关的触头，实现断开和闭合。支柱绝缘子一是起绝缘作用，二是起传递力矩作用。高压电动隔离开关正常合分闸操作时，其支柱绝缘子承受的扭力、拉力不大，不会超出支柱绝缘子的设计应力范围；当由于一些异常原因，如电动齿轮减速机构及运动部件锈蚀、卡涩，使驱动电机断续运行甚至堵转，强大的堵转电流产生的驱动力使支柱绝缘子在极短的时间受力异常。对于这一问题，现有高压隔离开关驱动电机操作回路中，用热过载继电器作为保护器件，较大的堵转电流使热过载继电器发热动作，切断隔离开关驱动电机的动力电源，使支柱绝缘子不继续传递力矩。见图1所示，但热过载继电器保护有滞后性，不能使隔离开关驱动电机堵转后立即停转，强大的力矩又必须通过转动支柱绝缘子传送，致使高压电动隔离开关支柱绝缘子脆弱的颈部承受过大的扭力，极易过载断裂。因此，高压电动隔离开关操作过程中，支柱绝缘子过载断裂问题是变电站的一个长期未解决的问题。
[0008]本发明的目的是防止这种类型的可能带来重大设备事故和安全性风险的问题发生。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是，根据现有高压隔离开关支柱绝缘子断裂存在的问题，公开一种用于对高压电动隔离开关支柱绝缘子进行保护的方法。
[0010]本发明的技术方案是，在分析高压电动隔离开关结构和运行情况的基础上，针对支柱绝缘子断裂与隔离开关驱动电机运行工况有直接关系，为此，通过技术手段检测、识另IJ、比较隔离开关驱动电机运行中正常启动电流(启动电流最大值出现在驱动电机接通电源后的0.025S以内，随时间的推移按指数规律衰减)、堵转电流波形特征(堵转电流与启动电流最大值相当，不随时间的推移减小并一直持续保持不变)的手段，一旦发现驱动电机堵转后立即向光电隔离固态继电器发出动作指令，通过光电隔离固态继电器与原主控制电路的停止开关电路的串联连接，使驱动电机立即失压停止工作。从而避免高压电动隔离开关支柱绝缘子承受过大的扭力，防止其断裂。
[0011 ] 本发明采用穿心电流互感器对隔离开关驱动电机运行的电流进行采样，选用由高速数字信号处理器(DSP)构建的隔离开关驱动电机控制装置，来检测、分析、比较隔离开关驱动电机运行电流波形特征，判断是否有堵转电流出现；控制装置高速控制隔离开关驱动电机运行的通断，阻止支柱绝缘子受力继续增大，检查排除原因后，再继续操作；从而减少高压电动隔离开关支柱绝缘子因受力异常导致断裂。
[0012]本发明设计的隔离开关驱动电机控装置由一块以数字信号处理器(DSP)为核心的控制电路板构成。控制电路板上装有数字信号处理器(DSP )、穿心电流互感器、电流波形采样元件及输入调理电路、光电隔离固态继电器、声光报警电路和电源开关、直流工作电源。输入调理电路的输入端接CTa ；CTb ；CTc穿心电流互感器二次侧输出，输入调理电路的输出端接数字信号处理器(DSP)的输入端口 ；数字信号处理器(DSP)的输出端口接光电隔离固态继电器的控制回路，数字信号处理器(DSP)的另一个信号输出端接声光报警电路；光电隔离固态继电器的输出接电动机的控制执行机构，与原主控制电路的停止开关串联连接；三相动力电源取其中两相通过开关接入控制保护电路板的直流工作电源输入端，直流工作电源的输出端分别接输入调理电路、数字信号处理器(DSP)和声光报警电路，为它们提供工作电源。
[0013]在设计隔离开关控制装置时，本发明用穿心电流互感器对隔离开关驱动电机运行中的启动电流、堵转电流波形进行采样，选用穿心电流互感器是为了使控制保护电路与三相动力电源隔离开，其二次侧输出先经过控制保护电路板中的输入调理电路调理后，送入集成在数字信号处理器(DSP)内部的模拟/数字转换器(ADC)。DSP根据工作程序不断对A/D转化后的数字波形信号进行扫描、分析处理，由于数字信号处理器(DSP)的运算速度比较高，能快速判断隔离开关驱动电机正常运行电流波形和异常运行电流波形，判断方法是将采样波形特征(启动电流最大值出现在驱动电机接通电源后的0.025S以内，随时间的推移按指数规律衰减；堵转电流与启动电流最大值相当，不随时间的推移减小并一直持续保持不变)与预先写入DSP内部存储器的启动电流、堵转电流波形特征分析、比较，一旦识别有堵转异常运行电流波形，数字信号处理器(DSP)立即发出指令控制光电隔离固态继电器，切断隔离开关驱动电机的动力电源。选用固态继电器也是为了使控制保护电路与三相动力电源隔离开，提高抗干扰性能。切断隔离开关驱动电机的动力电源的同时数字信号处理器(DSP)发出指令启动声光报警电路发出声、光报警信号，待查明运行不畅的原因，排除故障后再继续操作。这样可预防隔离开关支柱绝缘子颈部异常受力而导致的断裂现象。本发明装置的控制电路原理框图如图2所示。
[0014]本发明的有益效果是，本发明在高压隔离开关电动操作回路加入DSP控制保护装置后，克服了热过载继电器动作滞后的不足，可以有效防止在运行中或操作过程中发生支柱绝缘子断裂事故。大大减小了支柱绝缘子断裂几率，提升了高压输变电设备完好率；有效提升了输变电设备可靠性，从而避免了现场操作人员人身伤亡和大面积停电事故的发生，保障了高电压输配电网安全生产工作。具有极大的推广价值和现时意义。
[0015]本发明适用于变电站高电压一次设备中使用。
[0016]【专利附图】
【附图说明】
图1是原高压隔离开关电动操作回路原理框图；
图2是本发明装置控制电路原理框图；
图中图号:A、B、C为控制电源的三相；M为隔离开关驱动电机；CTaSA相的穿心电流互感器；CTB为B相的穿心电流互感器；CTc为C相的穿心电流互感器。
【具体实施方式】
[0017]本发明【具体实施方式】如图2所示。
[0018]本发明实施例是这样来实现的，以原主控制电路(见图1)为基础，加入由数字信号处理器(DSP)为核心的控制保护装置(见图2)。其方法步骤为:
1、选用C2000系列数字信号处理器，型号为:TMS320F2812，其内部集成有16路12位的模拟/数字转换器(ADC)，本实施例只用3路。
[0019]将CTa ；CTb ；CTc穿心电流互感器分别套入A、B、C三相动力电源。
[0020]2、将数字信号处理器(DSP)、输入调理电路、光电隔离固态继电器、声光报警电路和直流工作电源等元器件检查后焊接在控制保护电路板上。输入调理电路的输入端接CTa ；CTb ；CTc穿心电流互感器二次侧输出，输入调理电路的输出端接数字信号处理器(DSP)的输入端口 ；数字信号处理器(DSP)的输出端口接光电隔离固态继电器的控制回路，数字信号处理器(DSP)的另一个信号输出端接声光报警电路；光电隔离固态继电器的输出接电动机的控制执行机构，与原主控制电路的停止开关串联连接；三相动力电源取其中两相通过开关接入控制保护电路板的直流工作电源输入端，直流工作电源的输出端分别接输入调理电路、数字信号处理器(DSP)和声光报警电路，为它们提供工作电源。
[0021]3、将装好的控制保护电路板牢固地固定在金属材料制成的屏蔽盒中，提高抗干扰性能。
[0022]4、调试控制保护装置的直流工作电源正常。
[0023]5、用H或L电平信号，调试控制保护电路板的声光报警电路使其工作正常。
[0024]6、用H或L电平信号，调试控制保护电路板的光电隔离固态继电器使其工作正常。调试方法为，将万用表电阻档接隔离固态继电器输出端，在其输入端通入H或L电平信号，隔离固态继电器输出端应呈现通断状态。
[0025]7、用编程器将编制好的工作程序与各种电流波形特征写入控制保护电路板中的数字信号处理器(DSP)的存储器。
[0026]8、打开控制保护电路板的电源开关，检测、调试数字信号处理器(DSP)为核心的控制保护电路，使其工作正常。
【权利要求】
1.一种防止高压电动隔离开关支柱绝缘子断裂的方法，其特征在于，所述方法采用穿心电流互感器对隔离开关驱动电机运行的电流进行采样，选用由高速数字信号处理器构建的隔离开关驱动电机控制装置，来检测、分析、比较隔离开关驱动电机运行电流波形特征，判断是否有堵转电流出现；控制装置高速控制隔离开关驱动电机运行的通断，阻止支柱绝缘子受力继续增大，检查排除原因后，再继续操作；从而减少高压电动隔离开关支柱绝缘子因受力异常导致断裂。
2.根据权利要求1所述的一种防止高压电动隔离开关支柱绝缘子断裂的方法，其特征在于，所述隔离开关驱动电机控制装置由一块以数字信号处理器为核心的控制电路板构成；控制电路板上装有数字信号处理器、穿心电流互感器、电流波形采样元件及输入调理电路、光电隔离固态继电器、声光报警电路和电源开关、直流工作电源；输入调理电路的输入端接CTa ；CTb ；CTc穿心电流互感器二次侧输出，输入调理电路的输出端接数字信号处理器的输入端口 ；数字信号处理器的输出端口接光电隔离固态继电器的控制回路，数字信号处理器的另一个信号输出端接声光报警电路；光电隔离固态继电器的输出接电动机的控制执行机构，与原主控制电路的停止开关串联连接；三相动力电源取其中两相通过开关接入控制保护电路板的直流工作电源输入端，直流工作电源的输出端分别接输入调理电路、数字信号处理器和声光报警电路，为它们提供工作电源。
3.根据权利要求1所述的一种防止高压电动隔离开关支柱绝缘子断裂的方法，其特征在于，所述穿心电流互感器是为了使控制保护电路与三相动力电源隔离开，其二次侧输出先经过控制保护电路板中的输入调理电路调理后，送入集成在数字信号处理器内部的模拟/数字转换器。
4.根据权利要求1所述的一种防止高压电动隔离开关支柱绝缘子断裂的方法，其特征在于，所述固态继电器是为了使控制保护电路与三相动力电源隔离开，提高抗干扰性能。
【文档编号】H02H3/50GK103560036SQ201310543293
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月6日 优先权日:2013年11月6日
【发明者】焉华, 张宇 申请人:国家电网公司, 国网江西省电力科学研究院