一种基于附加直流的低压漏电保护装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种基于附加直流的低压漏电保护装置，属于漏电保护技术领域。


背景技术：

2.漏电是低压供电系统所面临的重要安全隐患，极大影响正常生产，因此漏电保护装置起着至关重要的作用。在厂矿企业低压馈电开关中一般都装设有漏电保护。漏电保护一般为两级选择性漏电保护。当系统中有一条支路出现漏电时，该支路开关的选择性漏电启动，跳开该支路，使供电系统恢复正常，确保供电系统的安全。如果支路开关选择不正确或不能正确跳开，则由总开关跳闸，切断低压系统的供电，造成的停电面积特别大。
3.为保证漏电保护装置的可靠性，总开关中经常采用附加直流信号。附加直流电源检测主要是通过直流电源，向系统中注入直流。总开关一直测量附加直流信号在系统中产生的对地绝缘电阻，当该阻值小于某一电阻值时，总开关的漏电保护启动延时。由附加直流检测原理构成的漏电保护，动作无选择性，在延时时间内支路开关如果不能正确选择漏电支路并切除漏电支路，总开关在到达延时后就跳闸，会切断整个低压系统的供电。
4.支路开关漏电保护采用零序功率方向比较、零序电流大小比较等方法。当三相电压合成的零序电压大于定值，支路开关漏电保护启动。这种保护具有速度快的特点，能够满足厂矿企业保护快速动作的要求。但是这些方法受电流互感器不平衡电流、过渡电阻大小、继电器工作死区及系统运行方式的影响，容易发生相位误判。同时，系统电阻电容对于故障时的合成的零序电压有很大影响，导致零序电压并不能完全反映接地电阻的大小，定值设置困难，容易发生拒动或误动。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于附加直流的低压漏电保护装置，具有结构简单，装置数量少，适用性强，易于扩展，可靠性高等优点。
6.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于附加直流的低压漏电保护装置，包括：
7.设于总线侧的总开关、设于支路侧的支路开关、控制板、总线交流电压采样部件、总线交流电流采样部件、支路交直流电流采样部件；
8.所述总线交流电压采样部件，用于采样总线上的三相电压；
9.总线交流电流采样部件，用于采样总线上的交流电流；
10.支路交直流电流采样部件，用于采样对应支路上的交流电流和直流电流；
11.所述控制板分别连接总线交流电压采样部件、总线交流电流采样部件、支路交直流电流采样部件、总开关和支路开关，用于接收各部件的采样信号、输出附加直流至供电系统一次回路以及输出控制信号控制总开关或支路开关的动作。
12.进一步的，所述控制板，包括：电源采样板、cpu板和支路板；
13.所述电源采样板为具有附加直流信号注入部件，所述具有附加直流信号注入部件包括：直流电源输入端、电容电路、电压分压电路、电源采样板ad芯片和连接到供电系统一次回路的电抗器sk；其中，直流电源输入端接入直流电压，电容电路、电压分压电路和连接到供电一次回路的电抗器sk；直流电源输入端的一端接地和电容电路，另一端接到电压分压电路；将电压分压电路连接到电源采样板ad芯片，采样后数据送到cpu板；
14.所述电源采样板分别连接附加直流电压检测部件、总线交流电压采样部件和总线交流电流采样部件；
15.所述支路板连接每个支路的支路交直流电流采样部件以及每个支路的支路开关；
16.所述cpu板分别连接电源采样板、支路板和总开关，用于获取电源采样板和支路采样部件的采样信息，并输出控制信号给支路板或总开关；支路板用于输出所述的控制信号至对应支路。
17.进一步的，所述电容电路包括电容c0，所述电压分压电路包括电阻r01和电阻r02；
18.直流电源输入端输入24v直流电压，直流电源输入端的一端接电容c0的一端并接大地，直流电源输入端的另一端接电阻r02一端，电阻r02另一端接电阻r01一端，电阻r01另一端和电容c0另一端接连接到供电系统一次回路的电抗器sk；电阻r02两端接到电源采样
19.板ad芯片，采样后数据送到cpu板。
20.进一步的，所述总线交流电流采样部件为安装在总线上的电流互感器。
21.进一步的，所述支路交直流电流采样部件为安装在支线上的电流互感器。
22.进一步的，所述总线交流电压采样部件为安装在总线侧的三相电压互感器，采样的三相电压在装置内部连接后生成零序电压。
23.进一步的，所述支路板上设有若干支路插件，每一个支路插件能接入若干条支路的交直流电流信号同时输出若干条支路的跳闸信号。
24.本实用新型所达到的有益效果：
25.本实用新型在支路上采集了附加直流信号，在常规保护在各种交流方法无选择性跳闸的情况下，增加了一级采用支路直流电流的判据，以此来协助支路开关能够正确地选择出接地线路，达到选择性漏电保护的目的，克服了现有技术存在的支路开关动作不正确导致总开关误动的缺陷。
附图说明
26.图1是本实用新型一种基于附加直流的低压漏电保护装置的外部接线示意图；
27.图中的1是电源采样板，2是三相电压，3是总开关，4是支路开关，5是具有附加直流信号注入部件，6是cpu板，7是cpu板继电器，8是支路板继电器，9是支路板9。
28.图2是本实用新型一种基于附加直流的低压漏电保护装置接地故障时附加直流电流的流向示意图；
29.图中的10是安装在支线上的电流互感器，11是安装在总线上的电流互感器。
30.图3是本实用新型一种基于附加直流的低压漏电保护装置背板端子接线示意图。
具体实施方式
31.下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本
实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
32.本实用新型公开一种基于附加直流的低压漏电保护装置，包括一台集中式低压漏电保护装置、直流注入部件和采样相关部件。
33.如图1和2所示，一种基于附加直流的低压漏电保护装置，包括：
34.设于总线侧的总开关3、设于支路侧的支路开关4、控制板、总线交流电压采样部件、总线交流电流采样部件、支路交直流电流采样部件；
35.所述总线交流电压采样部件，用于采样总线上的三相电压2；
36.总线交流电流采样部件，用于采样总线上的交流电流；
37.支路交直流电流采样部件，用于采样对应支路上的交流电流和直流电流；
38.所述控制板分别连接总线交流电压采样部件、总线交流电流采样部件、支路交直流电流采样部件、总开关3和支路开关4，用于接收各部件的采样信号、输出附加直流至供电系统一次回路以及输出控制信号控制总开关或支路开关的动作。
39.所述控制板，包括：电源采样板1、cpu板6和支路板9；
40.所述电源采样板1为具有附加直流信号注入部件5，所述具有附加直流信号注入部件5包括：直流电源输入端、电容电路、电压分压电路和连接到供电系统一次回路的电抗器sk12；其中，直流电源输入端接入直流电压，电容电路、电压分压电路和连接到供电一次回路的电抗器sk12；直流电源输入端的一端接地和电容电路，另一端接到电压分压电路；将电压分压电路连接到电源采样板上的ad芯片，采样后数据送到cpu板6，用于cpu计算电压分压电路中内部电路分压出的待检测直流电压；
41.cpu板6包括cpu芯片和cpu板继电器7，电源采样板ad芯片和支路板ad芯片将传输的模拟信号转换成数字信号传输给cpu芯片，cpu板继电器7接收cpu的信号，输出给总开关跳闸信号，cpu芯片采用tiomap-l138，ad芯片采用ad7606。
42.所述电源采样板分别连接附加直流电压检测部件、总线交流电压采样部件和总线交流电流采样部件；
43.所述支路板连接每个支路的支路交直流电流采样部件以及每个支路的支路开关；支路板包括支路板ad芯片和支路板继电器8，支路板ad芯片采集互感器传输来的数据，经ad转换后传输给cpu芯片；支路板继电器8接收cpu板的信号，输出给相应支路跳闸信号，ad芯片采用ad7606。
44.所述cpu板分别连接电源采样板1、支路板9和总开关3，用于获取电源采样板和支路采样部件的采样信息，并输出控制信号给支路板9或总开关3；支路板9用于输出所述的控制信号至对应支路。
45.所述电容电路包括电容c0，所述电压分压电路包括电阻r01和电阻r02；
46.直流电源输入端输入24v直流电压，直流电源输入端的一端接地和电容c0的一端，直流电源输入端的另一端接电阻r02一端，电阻r02另一端接电阻r01一端，电阻r01另一端和电容c0另一端接连接到供电系统一次回路的电抗器sk12；电阻r02两端接到cpu板，用于cpu采集待检测直流电压u1。由c0组成的电容电路接在大地和电抗器sk12之间，有通交流断直流的作用，使得在接地故障时所有直流都通过直流电压检测电路，减少直流电压检测电路的交流电流，提高直流电压的测量精度。由r01和r02组成的直流分压电路分离出适合装置测量范围的直流电压ul供采样用。直流电压的大小可反应故障时接地点电阻的大小。电
容电路和电压分压电路通过电抗器sk12连接到供电系统一次回路。
47.所述总线交流电流采样部件为安装在总线上的电流互感器11。
48.所述支路交直流电流采样部件为安装在支线上的电流互感器10。
49.所述总线交流电压采样部件为安装在总线侧的三相电压互感器，采样的三相电压在装置内部连接后生成零序电压。
50.所述支路板9上设有若干支路插件，每一个支路插件能接入若干条支路的交直流电流信号同时输出若干条支路的跳闸信号。
51.如图1所示，保护装置电源采样板上具有附加直流信号注入部件5，装置正常运行时装置内部输出24v直流电，通过内部电抗器sk12注入网络。安装在总线和支路上的电流互感器采样本线路的交流和直流电流，由电缆分别连接到装置的电源采样板和支路板。保护装置同时采样总线上的三相电压。保护装置逻辑判断跳闸结果经继电器出口控制总开关和各支路开关。
52.如图2所示，ra、rb、rc分别为支路三相电缆对地电阻。在无漏电时，线路的对地电阻很大，流经电阻r02的电流很小，采样的电阻r02上的直流电压ul接近为0。当在a相发生单相漏电故障时，保护装置检测到合成的零序电压增大，同时检测母线侧的直流电压ul，根据直流电压值计算出接地电阻值，计算出流经电阻r02的直流电流。装置采样所有支路的直流电流，计算每一条支路的直流电流值。由于直流电流在所有支路中只流过故障线路，因此故障线路的直流电路采样值大小应该和流经电阻r02的直流电流接近。如果有支路的直流电流值接近流经电阻r02的直流电流值且其他支路直流电流都较小时，则为该支路接地。如果所有支路直流电流都较小，则为总线漏电。这样就实现了漏电保护的选择性。
53.如图3所示，低压漏电保护装置背板插件由电源采样板、cpu板和支路板组成，采样总线侧的三相电压、直流电压ul、总线的交流电流、支路的交直流电流。所有采集的电信号通过电缆连接到保护装置相应的位置。根据所有的输入量经过逻辑判断后，保护装置可以输出总线和支路的跳闸信号，通过电缆连接到总开关和支路开关。保护装置采用插件方式，可以根据支路数配置板件块数。
54.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。