一种低压母线智能过负荷限制器的制作方法

[技术领域]

本实用新型涉及电器元件技术领域，具体地说是一种低压母线智能过负荷限制器。

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背景技术：
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目前，很多发电厂家最初设计的高、低压厂用电系统符合《火力发电厂厂用电设计技术规程》标准，留有一定的扩建容量。但随着机组扩容以及后续工程规模不断扩大(环保改造、光伏项目、废水零排放工程等)，接入低压系统的设备越来越多，导致低压厂用变压器的负载容量越来越大，在极端情况下，低压母线设备全开，会导致低压厂用变压器严重过负荷。以1号循泵变及400v循泵电汇1为例，1号循泵变设计容量500kw，虽设计之初母线负荷满足要求，然而随着后期不同负载(光伏灰场排水泵、废水处理泵等)的接入，循泵电汇1上负荷总量已经达到858kw，如果负载工作方式不加考虑，在极端情况下会发生严重过负荷情况，会造成设备损坏、保护跳闸等严重后果，不仅影响输配电设备的安全，还会因设备故障影响发电机组运行安全。因此，在输变电设备扩容改造前，需人工控制和分配母线上负载，使1号循泵变、1号循泵电汇母线及高低压电缆运行安全。

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技术实现要素：
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本实用新型的目的就是要解决上述的不足而提供一种低压母线智能过负荷限制器，不仅避免了输配电设备的过负荷损坏或跳闸，还节省了人力物力，提高了设备利用率，确保了安全运行。

为实现上述目的设计一种低压母线智能过负荷限制器，包括功率测量元件1、cpu模块2、i/o输入输出模块10、通讯模块3、液晶显示模块4、声光报警模块5、自动停用方式选择开关6、自动启动方式选择开关7和电源模块9，所述通讯模块3采用rs485通信接口与上位计算机11通信，所述通讯模块3、液晶显示模块4、i/o输入输出模块10分别电连接cpu模块2，所述通讯模块3用于实现模拟量/开关量实时状态传输、测量数据的上位机显示、定值设定及查看、远方复位，所述液晶显示模块4用于实现状态显示和人机交互功能，所述i/o输入输出模块10的输入端分别连接自动停用方式选择开关6、自动启动方式选择开关7，所述i/o输入输出模块10的输出端连接声光报警模块5，所述cpu模块2的输入端连接功率测量元件1，所述功率测量元件1、cpu模块2、i/o输入输出模块10、通讯模块3、液晶显示模块4、声光报警模块5、自动停用方式选择开关6、自动启动方式选择开关7分别连接电源模块9。

所述功率测量元件1采用电流互感器，所述电流互感器设置在低压厂用变压器开关侧，所述电流互感器用于实时测量被保护变压器低压侧电流以反映被保护变压器负荷情况。

所述i/o输入输出模块10的输出端连接二次回路接入部分8，所述二次回路接入部分8通过将输出继电器节点接入三级负荷的控制回路中，实现三级负荷的接触器控制。

所述自动停用方式选择开关6安装在三级负荷开关仓面板上，所述自动停用方式选择开关6用于切换负荷限制时三级负荷开关动作情况。

所述三级负荷开关为三位置设置，分别为优先切除、不切除、延后切除；所述优先切除为负荷限制动作后延时5秒后跳开该仓位接触器，以切除该仓位的三级负荷；所述不切除为负荷限制动作后不切除该仓位的三级负荷；所述延后切除为负荷限制动作后延时10秒切除该仓位的三级负荷。

所述自动启动方式选择开关7安装在三级负荷开关仓面板上，所述自动启动方式选择开关7用于切换变压器负载下降至有充足裕量后该三级负载自动启动情况。

所述自动启动方式选择开关7为两位置设置，分别为自启动投入和自启动退出；所述自启动投入为变压器负载下降至有充足裕量后该三级负载自动启动，投入运行；所述自启动退出为变压器负载下降至有充足裕量后该三级负载不自动启动，需要人工手动启动投入运行。

所述电源模块9用于提供+24v、±15v或+5v电源。

本实用新型同现有技术相比，由上位机设置低压厂用变压器允许负荷大小、各三级负载开关所带负荷大小、各三级负载开关所带负荷性质(电动机类、电阻类等)等参数，该设备能够实时监测低压厂用变压器负荷大小，判断低压厂用变压器是否发生过负荷情况，若发现负荷越限则按照设定优先级别切除不重要的三级负荷，负荷降低后，则按照运行人员设定的方式重新投入切除过的三级负荷设备；本实用新型相比由运行人员人工监视负荷是否越限来手动停用三级负荷，具有减负荷精度高、实时性好、负荷降低后可直行启动等优点，不仅避免了输配电设备的过负荷损坏或跳闸，还节省了人力物力，提高了设备利用率，更为用电厂安全运行打下了坚实的基础，值得推广应用。

[附图说明]

图1是本实用新型的原理框图；

图2是本实用新型低压厂用变压器、母线及各级负荷示意图；

图3是本实用新型三级负荷设备控制回路图；

图中：1、功率测量元件2、cpu模块3、通讯模块4、液晶显示模块5、声光报警模块6、自动停用方式选择开关7、自动启动方式选择开关8、二次回路接入部分9、电源模块10、i/o输入输出模块11、上位计算机12、低压厂用变压器13、电流互感器14、低压母线15、负荷接触器km16、控制器输出自启动指令节点17、负荷接触器km辅助触点18、启动按钮19、控制器输出切除指令节点20、停止按钮。

[具体实施方式]

下面结合附图对本实用新型作以下进一步说明：

如附图所示，本实用新型提供了一种低压母线智能过负荷限制器，包括功率测量元件1、cpu模块2、i/o输入输出模块10、通讯模块3、液晶显示模块4、声光报警模块5、自动停用方式选择开关6、自动启动方式选择开关7和电源模块9，通讯模块3采用rs485通信接口与上位计算机11通信，通讯模块3、液晶显示模块4、i/o输入输出模块10分别电连接cpu模块2，通讯模块3用于实现模拟量/开关量实时状态传输、测量数据的上位机显示、定值设定及查看、远方复位，液晶显示模块4用于实现状态显示和人机交互功能，i/o输入输出模块10的输入端分别连接自动停用方式选择开关6、自动启动方式选择开关7，i/o输入输出模块10的输出端连接声光报警模块5，cpu模块2的输入端连接功率测量元件1，功率测量元件1、cpu模块2、i/o输入输出模块10、通讯模块3、液晶显示模块4、声光报警模块5、自动停用方式选择开关6、自动启动方式选择开关7分别连接电源模块9，电源模块9用于提供+24v、±15v和+5v电源。

其中，功率测量元件1采用电流互感器，电流互感器设置在低压厂用变压器开关侧，电流互感器用于实时测量被保护变压器低压侧电流以反映被保护变压器负荷情况。i/o输入输出模块10的输出端连接二次回路接入部分8，二次回路接入部分8通过将输出继电器节点接入三级负荷的控制回路中，实现三级负荷的接触器控制。自动停用方式选择开关6安装在三级负荷开关仓面板上，自动停用方式选择开关6用于切换负荷限制时三级负荷开关动作情况；三级负荷开关为三位置设置，分别为优先切除、不切除、延后切除；优先切除为负荷限制动作后延时5秒后跳开该仓位接触器，以切除该仓位的三级负荷；不切除为负荷限制动作后不切除该仓位的三级负荷；延后切除为负荷限制动作后延时10秒切除该仓位的三级负荷。自动启动方式选择开关7安装在三级负荷开关仓面板上，自动启动方式选择开关7用于切换变压器负载下降至有充足裕量后该三级负载自动启动情况；自动启动方式选择开关7为两位置设置，分别为自启动投入和自启动退出；自启动投入为变压器负载下降至有充足裕量后该三级负载自动启动，投入运行；自启动退出为变压器负载下降至有充足裕量后该三级负载不自动启动，需要人工手动启动投入运行。

根据《dl/t5153-2014火力发电厂厂用电设计技术规程》和《gb50052-2009供配电系统设计规范》中的相关规范，可以将低压母线下负载按重要程度分为三级，其中一级负荷和二级负荷供电中断会造成人身伤亡、重大或较大政治或经济损失、不良后果等，是需要持续供电负荷，而不属于一级和二级负荷者可归为三级负荷。根据现场变配电系统、负载分级的实际情况，结合单片机技术、继电保护技术、二次回路图纸，提供本实用新型所述的低压母线智能过负荷限制器。该低压母线智能过负荷限制器通过实时检测变压器负载大小，以及低压母线上三级负荷的运行状态，根据运行现场人员事先设置好的限制条件和限制顺序，智能计算变压器过载情况，按照三级负载的重要程度(可以设置切除优先级)的顺序，有选择性地切除三级负荷，并对其它未启动运行的三级负荷开关进行启动闭锁，从而确保低压厂用变压器工作在允许的运行状态。当低压厂用变压器工作负荷下降后(某种负载按运行要求停用)，该低压母线智能过负荷限制器通过计算认为变压器有了足够容量，可以按照运行人员的设定重新投入三级负荷运行。

该低压母线智能过负荷限制器主要由功率(电流)测量元件、cpu模块、i/o(输入输出)模块、通讯模块、液晶显示模块、声光报警模块、自动停用方式选择开关、自动启动方式选择开关、二次回路接入部分、电源模块等部分组成。

各部分功能如下：

(1)功率(电流)测量元件：通过设置在低压厂用变压器400v开关侧的电流互感器实时测量被保护变压器低压侧电流，来反映被保护变压器负荷情况。

(2)cpu模块、i/o(输入输出)模块：该部分为装置核心控制部分，实时计算变压器负荷情况，与设定值进行对比，如变压器负荷超过安全值，则按照自动停用方式选择开关的设定优先顺序，通过输入输出回路停用三级负荷。当变压器负载下降至有充足裕量后，按照自动启动方式选择开关的设置，通过计算匹配合适的三级负荷，作出是否启动对应三级负荷决策。cpu模块还担负着定值设置、定值存储、动作事件记录、人机通信、报警信号输出和确认等任务。

(3)通讯模块：本装置适应现场环境需要，采用rs485通信接口与上位计算机通信，用来实现模拟量/开关量实时状态传输、测量数据的上位机显示、定值设定及查看、远方复位等功能。

(4)液晶显示模块：用于实现装置就地状态显示和简单人机交互功能。

(5)声光报警模块：当装置发生负荷限制动作切除三级负荷、负荷下降后三级负荷自启、装置异常呼唤等事件时，将动作信息通过声音、光子牌等方式通知运行人员。

(6)自动停用方式选择开关：该选择开关安装在三级负荷开关仓面板上，每个三级负荷开关上安装一个，用来切换负荷限制时该三级负荷开关动作情况。该开关为三位置设置，分别为“优先切除”、“不切除”和“延后切除”。“优先切除”为负荷限制动作后延时5秒后跳开该仓位接触器，切除该仓位的三级负荷；“不切除”为负荷限制动作后不切除该仓位的三级负荷；“延后切除”为负荷限制动作后延时10秒切除该仓位的三级负荷。cpu会根据负荷超限多少和优先切除的三级负荷情况智能计算匹配具体切除哪一路或哪几路三级负荷。

(7)自动启动方式选择开关：该选择开关安装在三级负荷开关仓面板上，每个三级负荷开关上安装一个，用来切换变压器负载下降至有充足裕量后该三级负载自动启动情况。该开关为两位置设置，分别为“自启动投入”和“自启动退出”。“自启动投入”为变压器负载下降至有充足裕量后该三级负载自动启动，投入运行；“自启动退出”为变压器负载下降至有充足裕量后该三级负载不自动启动，需要人工手动启动投入运行。cpu会根据变压器负荷裕量多少和三级负荷切除的时间(电动机类负载不能频繁启动)智能计算匹配具体哪一路三级负荷优先启动。

(8)二次回路接入部分：通过将输出继电器节点接入三级负荷的控制回路中，实现三级负荷的接触器控制。

(9)电源模块：为本装置提供+24v、±15v、+5v电源。

附图3为三级负荷设备控制回路图，其中，控制器输出自启动指令节点和控制器输出切除指令节点均是相对现有技术的原有回路中新增部分，且负荷接触器km辅助触点信号送控制器。

通过本实用新型所述的低压母线智能过负荷限制器的使用，可以实现在低压厂用变压器不增容的情况下，母线上接入更多负荷。以循泵电汇1为例，该低压母线有正常运行时负荷较轻，三级负荷接入较多的特点。在极端情况下，母线上负荷全部运行会导致母线、低压厂用变压器严重过负荷。本实用新型的投入，使循泵电汇1上负荷可以按照运行人员的设定智能投退，即保证了循泵电汇1和1号循泵变运行不参数不超限，母线上一、二级负荷安全运行，在负荷较轻的时段又可以保证光伏灰场排水泵(三级负荷)运行排水。在保证设备安全的情况下提高了输配电设备的利用率。

本实用新型并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。