一种带电流脱扣的自供电微机保护装置的制作方法

本发明涉及微机保护技术领域，尤其是涉及一种带电流脱扣的自供电微机保护装置。

背景技术：

电力系统行业中，10kv及以上电压等级变配电站，在供电负荷大于400kva容量以上高压变电设备的保护、测量和控制都采用微机保护装置来实现。其中国家电网所辖的10kv开闭所、35kv及以上电压等级的变电设备中设置有专门直流电源屏(dc110v或dc220v)来作为微机保护装置和开关设备的工作电源，但在一些10kv中小规模配变、箱变和环网配电设备，由于受场地小限制以及节约投资等，没有采用直流电源屏作工作电源，而是直接采用10kv母线压变直接降压到交流220v作为设备的工作电源。

采用交流工作电源场合的设备虽然经济方便实用，但其电源的稳定可靠性不能保证，如果该ac220v电源失电或不稳定，就会影响到系统保护设备的可靠性，如这时供电或用电设备发生故障，电力保护设备因工作电源不稳定失去保护作用，不能及时有效切除故障点，进而导致越到上一级开关跳闸，扩大停电事故。

实际使用中，以下情况会造成所用电ac220v的不稳定：①、当10kv压变熔丝熔断时，②、系统发生10kv母线短路、出线相间短路等大的供电事故时，③、变压器近点短路事故时等。这些情况下都会造成系统10kv母线电压下降、pt二次侧电压不稳定(电压缺相、失电或线电压下降)，ac220v的工作电源不可靠，其电压值有时会下降到50％及以下，造成微机保护装置等二次保护设备因工作电源电压过低而保护失效，不能有效且切除事故线路，当电源电压下降到75％及以下后，电压跳闸线包也不能有效动作。

常规微机保护装置都是通过外界工作电源给装置单片机等电路提供辅助工作电源，判别采集的电流是否超过设定值，当电流超限时保护装置出口继电器动作接通高压开关柜跳闸线圈动作跳闸，起到保护作用。上述可靠工作的前提是有一稳定可靠的辅助工作电源，一般电力系统辅助工作电源主要分为直流220v、直流110v和交流220v，其中dc220v、dc110v工作电源是采用专门的直流电源屏提供，这种电源方式稳定可靠，大部分10kv及以上变电站都是采用这种方式。但一些10kv中小配变和箱变、环网配电设备，由于受场地小限制以及节约投资等，没有采用直流电源屏作工作电源，而是直接采用10kv母线压变直接降压到交流220v作为设备的工作电源。如果该ac220v电源失电或不稳定，就会影响到系统保护设备的可靠性。该一交流工作电源虽然经济方便实用，但其电源的稳定可靠性不能保证，当压变熔丝熔断时就会造成二次电压缺相、失电或线电压下降等，尤其是系统发生大的供电事故时(如10kv母线短路、出线相间短路和近点短路事故时)，就会造成系统10kv母线电压下降、pt二次侧电压不稳定，ac220v的工作电源电压值有时会下降到50％及以下，造成微机装置等二次保护设备因工作电源过低而保护失效，不能有效且切除事故线路。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够避免保护失效、保证供电系统稳定性，并且降低综自配变用户的工程造价的带电流脱扣的自供电微机保护装置。

本发明所采用的技术方案是，一种带电流脱扣的自供电微机保护装置，包括ct采样回路，ct采样回路包括a相ct采样回路，a相ct采样回路包括电流互感器2lha、电流互感器cta以及与电流互感器串联的开关接点ja2，a相ct采样回路还包括一端与开关接点ja2连接另一端接地的a相换能器ta以及与开关接点ja2并联的过流脱扣保护电路，过流脱扣保护电路包括过流脱扣器y7以及与过流脱扣器y7串联的开关接点ja1。

本发明的有益效果是：采用上述自供电微机保护装置，在a相ct采样回路中加入a相换能器ta和驱动驱动过流脱扣器的桥接点，当供电系统发生短路事故时，a相换能器ta采集短路事故电流能量，并转换给微机保护装置供电，使得微机保护装置能正常工作，对事故作出检测和判别，并启动保护动作命令，避免保护失效。启动保护动作后，桥接点的开关接点ja1先闭合，然后开关接点ja2再断开，在这一保护动作接入电流脱扣器的过程中，电流互感器2lha二次回路始终处于低阻抗工作状态(即电流互感器2lha二次侧处于短接状态)，没有出现开路现象，避免二次电流回路开路产生高压危险。上述自供电微机保护装置能够保证供电系统的稳定性，并且降低了综自配变用户的工程造价，同时有效地保护了电流互感器和高压开关柜设备，并且确保了值班人员的安全。

作为优先，ct采样回路还包括c相ct采样回路，c相ct采样回路包括电流互感器2lhc、电流互感器ctc以及与电流互感器2lhc串联的开关接点jc2，c相ct采样回路还包括一端与开关接点jc2连接另一端接地的c相换能器tc以及并联在开关接点jc2两端的过流脱扣保护电路，过流脱扣保护电路包括过流脱扣器y9以及与过流脱扣器y9串联的开关接点jc1。采用该结构，在自供电微机保护装置的c相ct采样回路中也加入换能器和驱动驱动过流脱扣器的桥接点，当供电系统发生短路事故时，c相换能器tc也同时采集短路事故电流能量，并转换给微机保护装置供电，使得微机保护装置能正常工作，对事故作出检测和判别，并启动保护动作命令，避免保护失效。启动保护动作后，桥接点的开关接点jc1先闭合，然后开关接点jc2再断开，在这一保护动作接入电流脱扣器的过程中，电流互感器2lhc二次回路始终处于低阻抗工作状态(即电流互感器2lhc二次侧处于短接状态)，没有出现开路现象，避免二次电流回路开路产生高压危险。这样能够保证供电系统的稳定性，并且降低了综自配变用户的工程造价，同时有效地保护了电流互感器和高压开关柜设备，并且确保了值班人员的安全。

作为优先，ct采样回路还包括b相ct采样回路，b相ct采样回路包括电流互感器2lhb、电流互感器ctb以及与电流互感器2lhb串联的开关接点jb2，b相ct采样回路还包括一端与开关接点jb2连接另一端接地的b相换能器tb以及并联在开关接点jb2两端的过流脱扣保护电路，过流脱扣保护电路包括过流脱扣器y8以及与过流脱扣器y8串联的开关接点jb1。采用该结构，在自供电微机保护装置的b相ct采样回路中也加入换能器和驱动驱动过流脱扣器的桥接点，当供电系统发生短路事故时，b相换能器tb也同时采集短路事故电流能量，并转换给微机保护装置供电，使得微机保护装置能正常工作，对事故作出检测和判别，并启动保护动作命令，避免保护失效。启动保护动作后，桥接点的开关接点jb1先闭合，然后开关接点jb2再断开，在这一保护动作接入电流脱扣器的过程中，电流互感器2lhb二次回路始终处于低阻抗工作状态(即电流互感器2lhb二次侧处于短接状态)，没有出现开路现象，避免二次电流回路开路产生高压危险。这样能够保证供电系统的稳定性，并且降低了综自配变用户的工程造价，同时有效地保护了电流互感器和高压开关柜设备，并且确保了值班人员的安全。

附图说明

图1为常规微机保护装置的工作原理图；

图2为本发明中设计了两组桥接点的自供电微机保护装置的工作原理图；

图3为本发明中设计了三组桥接点的自供电微机保护装置的工作原理图；

具体实施方式

以下参照附图并结合具体实施方式来进一步描述发明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施，本发明保护范围并不受限于该具体实施方式。

本发明涉及的自供电微机保护装置，一方面具备常规有工作电源条件下微机保护原理所具备的过电流保护、速断保护、过负荷保护、零序电流保护、过压保护、欠压保护以及非电量瓦斯温度保护等技术功能；另一方面在系统出线工作电源过低或失去工作电源情况下，尤其是在线路负载或母线相间短路、近点短路等严重事故时，系统母线电压降低到50％及以下，原有常规保护因工作电源过低而失去作用，本发明的自供电微机保护装置在保护ct采样回路中设计换能器和驱动过流脱扣线圈的桥接点，通过故障电流的能量，启动电流脱扣速断保护和电流脱扣过流保护，快速有效切除故障线路，避免越级跳闸造成事故的扩大(原常规保护在工作电源过低情况下因保护失效只能通过越级到上一级变电站的跳闸来切除事故，造成许多正常用户更大面积的停电)，极大的提高了供用电系统在故障事故情况下保护的可靠性。

如图1所示为常规微机保护装置的工作原理图，常规微机保护装置都是通过外界工作电源给装置单片机等电路提供辅助工作电源，判别采集的电流是否超过设定值，当电流超限时保护装置出口继电器动作接通高压开关柜跳闸线圈动作跳闸，起到保护作用。上述可靠工作的前提是有一稳定可靠的辅助工作电源，一般电力系统辅助工作电源主要分为直流220v、直流110v和交流220v，其中dc220v、dc110v工作电源是采用专门的直流电源屏提供，这种电源方式稳定可靠，大部分10kv及以上的规模较大变电站都是采用这种方式。但大量的10kv中小配变和箱变、环网配电设备，由于受场地小限制以及节约投资等，没有采用直流电源屏作工作电源，而是直接采用10kv母线压变直接降压到交流220v作为设备的工作电源。如果该ac220v电源失电或不稳定，就会影响到系统保护设备的可靠性。该一交流工作电源虽然经济方便实用，但其电源的稳定可靠性不能保证，当压变熔丝熔断时就会造成二次电压缺相、失电或线电压下降等，尤其是系统发生大的供电事故时(如10kv母线短路、出线相间短路和近点短路事故时)，就会造成系统10kv母线电压下降、pt二次侧电压不稳定，ac220v的工作电源电压值有时会下降到50％及以下，造成微机装置等二次保护设备因工作电源过低而保护失效，不能有效且切除事故线路。

本发明涉及的自供电微机保护装置，如图2所示，包括ct采样回路，ct采样回路包括a相ct采样回路、b相ct采样回路以及c相ct采样回路，a相ct采样回路包括电流互感器2lha、电流互感器cta以及与电流互感器串联的开关接点ja2，a相ct采样回路还包括一端与开关接点ja2连接另一端接地的a相换能器ta以及与开关接点ja2并联的过流脱扣保护电路，过流脱扣保护电路包括过流脱扣器y7以及与过流脱扣器y7串联的开关接点ja1。ct采样回路还包括c相ct采样回路，c相ct采样回路包括电流互感器2lhc、电流互感器ctc以及与电流互感器2lhc串联的开关接点jc2，c相ct采样回路还包括一端与开关接点jc2连接另一端接地的c相换能器tc以及并联在开关接点jc2两端的过流脱扣保护电路，过流脱扣保护电路包括过流脱扣器y9以及与过流脱扣器y9串联的开关接点jc1。图2中，自供电微机保护装置正常工作时，开关接点ja2、开关接点jc2先闭合，开关接点ja1、开关接点jc1再断开，电流互感器2lha、电流互感器2lhc产生的电流小于自供电微机保护装置设定的动作电流值，a相电流经过101端子接入，流过保护装置内部a相采样cta、ja2常闭接点和a相换能器ta，再经115端子接出，流回a相电流互感器2lha另一端，形成电流闭环，这时a相过流脱扣线圈y7没有电流流过；c相电流经过103端子接入，流过保护装置内部c相采样ctc、jc2常闭接点和c相换能器tc，再经117端子接出，流回c相电流互感器2lhc另一端，形成电流闭环，这时c相过流脱扣线圈y9没有电流流过。当供电系统发生短路事故时，a相换能器ta、c相换能器tc采集短路事故电流能量(故障越大，能量越大)，并转换给微机保护装置供电，使得微机保护装置能正常工作，对事故作出检测和判别，并启动保护动作命令，避免保护失效。启动保护动作后，a相ct采样回路中，桥接点的开关接点ja1先闭合，约50ms后开关接点ja2打开，电流就流经过流脱扣器y7，在这一保护动作接入电流脱扣线圈过程中，电流互感器二次回路始终处于低阻抗工作状态(即电流互感器二次侧处于短接状态)，没有出现开路现象，避免二次电流回路开路产生的高压危险。c相ct采样回路中，桥接点的开关接点jc1先闭合，约50ms后开关接点jc2打开，电流就流经过流脱扣器y9，在这一保护动作接入电流脱扣线圈过程中，电流互感器二次回路始终处于低阻抗工作状态(即电流互感器二次侧处于短接状态)，没有出现开路现象，避免二次电流回路开路产生的高压危险。

如图3所示，ct采样回路还包括b相ct采样回路，b相ct采样回路包括电流互感器2lhb、电流互感器ctb以及与电流互感器2lhb串联的开关接点jb2，b相ct采样回路还包括一端与开关接点jb2连接另一端接地的b相换能器tb以及并联在开关接点jb2两端的过流脱扣保护电路，过流脱扣保护电路包括过流脱扣器y8以及与过流脱扣器y8串联的开关接点jb1。自供电微机保护装置正常工作时，开关接点jb2先闭合，开关接点jb1再断开，电流互感器2lhb产生的电流小于自供电微机保护装置设定的动作电流值，b相电流经过102端子接入，流过保护装置内部b相采样ct、jb2常闭接点和b相换能器tb，再经116端子接出，流回b相电流互感器2lhb另一端，形成电流闭环，这时b相过流脱扣器y8没有电流流过；当供电系统发生短路事故时，b相换能器tb采集短路事故电流能量(故障越大，能量越大)，并转换给微机保护装置供电，使得微机保护装置能正常工作，对事故作出检测和判别，并启动保护动作命令，避免保护失效。启动保护动作后，b相ct采样回路中，桥接点的开关接点jb1闭合，约50ms后开关接点jb2打开，电流就流经过流脱扣器y8，在这一保护动作接入电流脱扣线圈过程中，电流互感器二次回路始终处于低阻抗工作状态(即电流互感器二次侧处于短接状态)，没有出现开路现象，避免二次电流回路开路产生的高压危险。

上述自供电微机保护装置，设计有二套微机保护原理，即一套常规的微机保护通过电压脱扣的保护原理、和一套不依赖于辅助工作电源的电流脱扣微机保护原理，即拥有常规微机保护所具备的丰富保护类型配置，又可以在交流工作电源不稳定或失电后通过后备自供电电流脱扣保护有效切除短路故障点，使得交流辅助工作电源的微机保护系统更加可靠安全。

上述自供电微机保护装置，利用高压电网发生短路等严重故障时伴随的大电流所携能量，通过装置设计的换能电路供给装置工作电源，使保护装置微机电路正常工作，启动电流脱扣保护可靠切除电网短路故障。在ct采样回路中设计了换能器和驱动过流脱扣器的桥接点，通过故障电流的能量，启动电流脱扣速断保护和电流脱扣过流保护(电流脱扣保护不依赖装置外接的工作电源，在装置未接工作电源失电情况下，只需故障电流达到3a以上即可启动装置液晶显示和电流脱扣保护)，快速有效切除故障线路。避免了在交流工作电源场合下，原常规保护在工作电源电压过低或工作电源消失情况下保护功能失效，以致事故扩大，越级跳闸到上一级变电站的来切除事故，造成许多正常用户更大面积的停电)。