GIS分合闸线圈保护器及其保护方法与流程

gis分合闸线圈保护器及其保护方法
技术领域
1.本技术涉及线圈保护技术领域，尤其涉及一种gis分合闸线圈保护器及其保护方法。


背景技术：

2.气体绝缘金属封闭开关设备（gas insulated switchgear, gis）是将变电站中除变压器以外的所有一次设备，经优化设计有机地封闭于金属壳内，并充sf6气体作为灭弧和绝缘介质。gis由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成，这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的sf6绝缘气体，故也称sf6全封闭组合电器。gis具有占地面积小，可靠性高，安全性强，维护工作量很小等的优点，自20世纪60年代问世以来在输变电系统中占据了重要的地位。
3.gis中的断路器或接触器的分合闸线圈所需要的工作电流很小，因为它只需要为弹簧提供能量释放的动力，而不需要控制断路器动作。分合闸线圈使闭锁弹簧的销子打开的时候电流较大，而不作用的时候电流很小。由此使分合闸线圈作用的电流很小，只需要它能产生能使弹簧销子打开的力，在此过程中，磁场所能达到的强度，是影响分合闸线圈所能产生的力的主要因素。然而，如果线圈中所流过的工作电流时间过长，则会将其烧毁。在实际情况中，该时间一般不能超过5分钟，否则就会将其烧毁；若是电流过小，那么通过电流所产生的力就不足以提供弹簧中所储存的能量的释放，则断路器在此情况下无法为其提供相应的所需要完成的动作。由于断路器不动作，使得线圈长期处于带电状态，导致线圈容易被烧毁。针对这一问题，人们采用了多种解决方案，如cn205657508u公开的带分合闸线圈保护的继电保护装置、cn205029330u 公开的分合闸线圈保护装置等，虽然可以在一定程度上对线圈进行保护，但是需要对其结构进行较大改动，而且也相对比较复杂，成本较高。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本技术之一提供了一种gis分合闸线圈保护器，包括铁芯、线圈、延时断开时间继电器、手动按钮以及电源，所述线圈缠绕在铁芯上构成电磁铁机构，线圈与延时断开时间继电器的常闭触点、手动按钮以及电源相互串联构成线圈控制回路，所述线圈控制回路上设置有保护装置；所述保护装置包括电流检测传感器、保护执行机构以及保护控制电路；所述电流检测传感器和保护执行机构串联在所述线圈控制回路中，电流检测传感器用于检测线圈控制回路中的电流，保护执行机构用于接通或者断开线圈控制回路；所述保护控制电路包括控制器，用于从所述电流检测传感器获取圈控制回路中的电流值，并控制所述保护执行机构的动作。
5.优选地，所述控制器为具有模拟/数字转换单元以及eeprom存储器的单片机；所述电流检测传感器的信号输出端与所述模拟/数字转换单元的输入端电连接；所述保护执行机构为继电器，所述继电器的控制线圈与所述单片机的输出端电连
接；所述继电器的常闭触头串联在所述圈控制回路中。
6.优选地，所述保护控制电路上还设置有扩展控制接口，所述扩展控制接口通过电缆与控制面板可插拔连接；电缆的一端在gis外，其上有航空插头，控制面板也设置有航空插头，二者可以快速实现接插连接。
7.所述控制面板上设置有显示单元和指令输入单元，用于显示所述单片机中eeprom存储器所存储的数据曲线；所述指令输入单元用于向所述单片机输入指令，读取或者记录从所述电流检测传感器获取的数据。
8.优选地，所述显示单元为液晶显示器；所述指令输入单元为按键矩阵，所述按键矩阵由9个按钮构成一个3x3的矩阵，所述按键矩阵与所述单片机的输入接口连接。
9.本技术之二提供了一种基于上述gis分合闸线圈保护器的保护方法，包括以下步骤：s1、利用电缆将保护控制电路上的扩展控制接口和控制面板相互连接；s2、按下控制面板上的按键矩阵中的组合键进入电流曲线数据采样和存储模式；s3、按下“电流曲线数据表建立”按钮，控制保护装置进入数据记录模式；s4、按下所述手动按钮，控制保护装置建立正常分合闸时的线圈电流曲线数据表；s5、完成电流曲线数据表建立后，液晶显示器显进行提示，然后按下“保存”按钮进行数据保存；s6、按下“退出”按钮并进入监控工作状态。
10.优选地，步骤s2所述组合键为多个按钮同时按下，按下的按钮与预设的按钮对应后，单片机才会进入所述电流曲线数据采样和存储模式。
11.优选地，所述单片机进入所述电流曲线数据采样和存储模式后，同时在液晶显示器上显示对应的模式信息和操作提示信息。这样便于操作人员根据提示信息进行操作。
12.优选地，步骤s4所述建立正常分合闸时的线圈电流曲线数据表包括：s40、单片机每间n毫秒时间就通过电流检测传感器对线圈的电流进行采样，当检测到电流值有突变时，该突变的时刻就作为电流记录起始点t0；与此同时，单片机将电流记录起始点t0对应的电流值作为启动电流值i0进行记录，该时刻作为时间值的0点；单片机程序可以用数组的方式进行数据记录，这是比较简单的编程方法。
13.s41、确定电流记录起始点t0后，其后的每一个采样周期均分别对采样电流值和采样时间值进行记录并一一对应；s42、若采样电流值在m个周期内维持不变，则在该m个周期内的第一个周期所采样获得的电流值为完成点时刻，记为t4，该时刻的电流值为完成点电流值i3。
14.优选地，进入所述进入监控工作状态对gis分合闸线圈保护进行保护时，包括以下步骤：s11、单片机每间n毫秒时间就通过电流检测传感器对线圈的电流进行采样，当检测到电流值有突变时，该突变的时刻就作为监控电流记录起始点t
00
；
与此同时，单片机将监控电流记录起始点t
00
对应的电流值作为监控启动电流值i
00
进行记录，该时刻作为监控时间值的0点；s41、确定监控电流记录起始点t
00
后，其后的每一个采样周期均分别对采样电流值和采样时间值进行记录并一一对应；s42、若采样电流值在m个周期内维持不变，则在该m个周期内的第一个周期所采样获得的电流值为监控完成点时刻，记为t
40
，该时刻的电流值为监控完成点电流值i
30
；将记录的监控电流和监控时间和步骤s4建立的正常分合闸时的线圈电流曲线数据表进行一一对比，如果发现有异常，则由单片机控制保护执行机构动作，切断所述线圈控制回路对线圈进行保护。
15.本技术通过在现有技术的基础上，在线圈控制回路上设置有保护装置，所述保护装置包括电流检测传感器、保护执行机构以及保护控制电路，所述电流检测传感器和保护执行机构串联在所述线圈控制回路中，电流检测传感器用于检测线圈控制回路中的电流，保护执行机构用于接通或者断开线圈控制回路，所述保护控制电路包括控制器，用于从所述电流检测传感器获取圈控制回路中的电流值，并控制所述保护执行机构的动作。在工作前，首先记录正常状态下的正常分合闸时的线圈电流曲线数据表，然后根据该正常分合闸时的线圈电流曲线数据表与实时监测的监控电流进行一一比对，最终确定是否存在故障，从而通过保护执行机构切断电流回路。该装置结构简单，成本低廉，操作方便，具有广泛的推广前景。
附图说明
16.图1是本技术提供的实施例电路结构示意图；图2是本技术提供的实施例中线圈分合闸电流曲线示意图。
具体实施方式
17.为使本技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的图1和图2，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施方式。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
18.如图1所示，一种gis分合闸线圈保护器，包括铁芯1、线圈2、延时断开时间继电器3、手动按钮4以及电源5，所述线圈2缠绕在铁芯1上构成电磁铁机构，线圈2与延时断开时间继电器3的常闭触点、手动按钮4以及电源5相互串联构成线圈控制回路，所述线圈控制回路上设置有保护装置6。所述保护装置6包括电流检测传感器60、保护执行机构61以及保护控
制电路62。所述电流检测传感器60和保护执行机构61串联在所述线圈控制回路中，电流检测传感器60用于检测线圈控制回路中的电流，保护执行机构61用于接通或者断开线圈控制回路。所述保护控制电路62包括控制器，用于从所述电流检测传感器60获取圈控制回路中的电流值，并控制所述保护执行机构61的动作。
19.在本实施例中，优选地：所述控制器为具有模拟/数字转换单元以及eeprom存储器的单片机。所述电流检测传感器60的信号输出端与所述模拟/数字转换单元的输入端电连接。所述保护执行机构61为继电器，所述继电器的控制线圈与所述单片机的输出端电连接。所述继电器的常闭触头串联在所述圈控制回路中。
20.另外，为了便于调试和减少故障，所述保护控制电路62上还设置有扩展控制接口，所述扩展控制接口通过电缆与控制面板可插拔连接；电缆的一端在gis外，其上有航空插头，控制面板也设置有航空插头，二者可以快速实现接插连接。
21.所述控制面板上设置有显示单元和指令输入单元，所述显示单元为液晶显示器，用于显示所述单片机中eeprom存储器所存储的数据曲线。所述指令输入单元用于向所述单片机输入指令，读取或者记录从所述电流检测传感器60获取的数据。所述指令输入单元为按键矩阵，所述按键矩阵由9个按钮构成一个3x3的矩阵，所述按键矩阵与所述单片机的输入接口连接。
22.使用上述gis分合闸线圈保护器时，采用如下方法，包括以下步骤：步骤1、利用电缆将保护控制电路62上的扩展控制接口和控制面板相互连接；步骤2、按下控制面板上的按键矩阵中的组合键进入电流曲线数据采样和存储模式。所述组合键为多个按钮同时按下，按下的按钮与预设的按钮对应后，单片机才会进入所述电流曲线数据采样和存储模式。所述单片机进入所述电流曲线数据采样和存储模式后，同时在液晶显示器上显示对应的模式信息和操作提示信息。这样便于操作人员根据提示信息进行操作。
23.步骤3、按下“电流曲线数据表建立”按钮，控制保护装置6进入数据记录模式；步骤4、按下所述手动按钮4，控制保护装置6建立正常分合闸时的线圈电流曲线数据表。
24.所述建立正常分合闸时的线圈电流曲线数据表包括：s40、单片机每间n毫秒时间（n=1ms）就通过电流检测传感器60对线圈2的电流进行采样，当检测到电流值有突变时，该突变的时刻就作为电流记录起始点t0；与此同时，单片机将电流记录起始点t0对应的电流值作为启动电流值i0进行记录，该时刻作为时间值的0点；单片机程序可以用数组的方式进行数据记录，这是比较简单的编程方法。
25.s41、确定电流记录起始点t0后，其后的每一个采样周期均分别对采样电流值和采样时间值进行记录并一一对应；s42、若采样电流值在m个周期内维持不变，则在该m个周期内的第一个周期所采样获得的电流值为完成点时刻，记为t4，该时刻的电流值为完成点电流值i3。
26.步骤5、完成电流曲线数据表建立后，液晶显示器显进行提示，然后按下“保存”按钮进行数据保存；步骤6、按下“退出”按钮并进入监控工作状态。
27.上述步骤完成初步设置。
28.需要对线圈进行保护时，进入所述进入监控工作状态对gis分合闸线圈保护进行保护时，包括以下步骤：s11、单片机每间n毫秒时间就通过电流检测传感器60对线圈2的电流进行采样，当检测到电流值有突变时，该突变的时刻就作为监控电流记录起始点t
00
；与此同时，单片机将监控电流记录起始点t
00
对应的电流值作为监控启动电流值i
00
进行记录，该时刻作为监控时间值的0点；s41、确定监控电流记录起始点t
00
后，其后的每一个采样周期均分别对采样电流值和采样时间值进行记录并一一对应；s42、若采样电流值在m个周期内维持不变，则在该m个周期内的第一个周期所采样获得的电流值为监控完成点时刻，记为t
40
，该时刻的电流值为监控完成点电流值i
30
；将记录的监控电流和监控时间和步骤s4建立的正常分合闸时的线圈电流曲线数据表进行一一对比，如果发现有异常，则由单片机控制保护执行机构61动作，切断所述线圈控制回路对线圈2进行保护。图2中,曲线l是正常分合闸状态下的电流曲线数据表，l1、l2是非常正常曲线。
29.本技术通过在现有技术的基础上，在线圈控制回路上设置有保护装置6，所述保护装置6包括电流检测传感器60、保护执行机构61以及保护控制电路62，所述电流检测传感器60和保护执行机构61串联在所述线圈控制回路中，电流检测传感器60用于检测线圈控制回路中的电流，保护执行机构61用于接通或者断开线圈控制回路，所述保护控制电路62包括控制器，用于从所述电流检测传感器60获取圈控制回路中的电流值，并控制所述保护执行机构61的动作。在工作前，首先记录正常状态下的正常分合闸时的线圈电流曲线数据表，然后根据该正常分合闸时的线圈电流曲线数据表与实时监测的监控电流进行一一比对，最终确定是否存在故障，从而通过保护执行机构61切断电流回路。该装置结构简单，成本低廉，操作方便，具有广泛的推广前景。