适用于配电装置的分布式综合保护装置及防误操作方法与流程

本发明涉及一种适用于配电装置的分布式综合保护装置及防误操作方法，属于矿用组合式真空配电装置设计。

背景技术：

1、单回路高压真空配电装置是煤矿最重要的供电设备，随着科技的不断发展和进步，矿用组合式真空配电装置以其优异的性能和特点，目前正在被矿井广泛应用，逐步替代单回路高压真空配电装置。目前，矿用组合式真空配电装置存在以下问题：

2、1.各单元腔所有信号均采用硬接线与主控室连接，电缆数量多，现场检修工作量大。

3、2.各单元配置一台矿用综合保护装置，信息不能交互，成为信息孤岛，不能有效发挥组合式控制系统优势。

4、3.电动手车和接地刀都是单独控制，智能化程度低，存在误操作风险，进而导致系统故障停机。

技术实现思路

1、为解决上述问题之一，根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种适用于配电装置的分布式综合保护装置及防误操作方法。

2、本发明公开了一种适用于配电装置的分布式综合保护装置，包括多组单元分控板、主控板和显示屏，其特征在于：多组单元分控板与同一主控板之间采用总线通讯方式交互数据，主控板与显示屏之间采用modbus协议通讯，所述单元分控板包括电压调理回路、电流调理回路、手车控制回路、手车保护回路、接地刀控制回路、接地刀保护回路、分控板数字量输入回路、分控板数字量输出回路、分控板通讯接口和分控板cpu控制回路，所述分控板cpu控制回路与电压调理回路、电流调理回路、手车控制回路、手车保护回路、接地刀控制回路、接地刀保护回路、分控板数字量输入回路、分控板数字量输出回路、分控板通讯接口连接。

3、优选地，所述电压调理回路用于三相电压和零序电压采集。一次侧电压经电压互感器变换为二次电压后接至电路板电压采集端子，二次侧电压经电压变换电路、电压调理电路处理后传至ad转换芯片，ad转换芯片将模拟量信号转换成数字量信号再通过spi接口传输至分控板cpu控制回路。

4、优选地，所述电流调理回路用于三相电流和零序电流采集。一次侧电流经电流互感器变换为二次电流后接至电路板电流采集端子，二次侧电流经电流转换电路、电流调理电路处理后传至ad转换芯片，ad转换芯片将模拟量信号转换成数字量信号在通过spi接口传输至分控板cpu控制回路。

5、优选地，所述手车控制回路与手车电机连接，用于控制手车电机。当分控板cpu控制回路接收到手车到工作位指令时，分控板cpu控制回路会控制正向继电器动作，进而实现手车电机正转，实现手车摇入到工作位。当分控板cpu控制回路接收到手车到试验位指令时，分控板cpu控制回路会控制反向继电器动作，进而实现手车电机反转，实现手车摇入到工作位。

6、优选地，所述手车保护回路与手车电机连接，用于检测手车摇进、摇出时的工作电流和状态。其包括集成在手车工作电源回路中的电流互感器和手车状态采集回路。电流互感器采集到的模拟量直接接入分控板cpu控制回路，当手车工作时，分控板cpu控制回路会实时判断电流大小，当电流大于设定值时，分控板cpu控制回路发出停止指令，手车停止摇入和摇出动作，并发出故障信息至主控板。手车状态采集回路，会实时采集手车位置，当摇入或摇出指令发出后，手车未在设定时间内到达指定位置，手车停止输出，同时将超时故障发送至主控板。

7、优选地，所述接地刀控制回路与接地刀电机相连，用于控制接地刀电机。当分控板cpu控制回路接收到接地刀合闸指令时，分控板cpu控制回路会控制正向继电器动作，进而实现接地刀电机正转，实现接地刀合闸。当分控板cpu控制回路接收到接地刀分闸指令时，分控板cpu控制回路会控制反向继电器动作，进而实现接地刀分闸。

8、优选地，所述接地刀保护回路与接地刀电机相连，检测接地刀分闸和合闸时的工作电流和状态。其包括集成在接地刀工作电源回路的电流互感器和接地刀状态采集回路。电流互感器采集到的模拟量直接接入分控板cpu控制回路，当接地刀工作时，分控板cpu控制回路会实时判断电流大小，当电流大于设定值时，分控板cpu控制回路发出停止指令，接地刀停止动作，并发出故障信息至主控板。接地刀状态采集回路，会实时采集接地刀位置，当分合闸指令发出后，接地刀未在设定时间内到达指定位置，接地刀停止输出，同时将超时故障发送至主控板。

9、优选地，所述分控板数字量输入回路主要包括分闸输入、合闸输入、复位输入、检修输入、瓦斯闭锁、风电闭锁、开关位置、手车位置、接地刀位置信息的采集。数字量输入信号接入到光耦隔离输入侧，光耦输出侧接分控板cpu控制回路，即可实现输入信号经隔离处理后接入到分控板cpu控制回路，分控板cpu控制回路根据检测的变位信息，判断输入信号的相应动作。

10、优选地，所述分控板数字量输出回路用于控制断路器的分合闸操作、手车操作和接地刀操作，主要包括合闸输出、分闸输出、手车控制输出、接地刀控制输出。例如，分控板接收到合闸指令时，分控板cpu控制回路控制合闸继电器动作，合闸继电器二次侧控制合闸线圈，进而实现断路器合闸。

11、优选地，所述分控板通讯接口用于单元分控板的分控板cpu控制回路与主控板之间的通讯，单元分控板将本单元的相关模拟量信息和状态信息传递给主控板，主控板将相关控制指令通过通讯接口发送至分控板。

12、优选地，所述分控板cpu控制回路采用arm单片机，用于对采集到的电压信号和电流信号进行计算、分析、波形数据存储，生成手车和接地刀控制指令，控制分合闸动作等。一是，按照算法判断采集的模拟量是否满足保护动作条件，当满足保护动作时，分控板会发出跳闸指令，控制断路器跳闸回路实现跳闸，进而保护开关。二是，根据指令信息控制手车摇进和摇出，并实时判断是否存在故障。三是，控制接地刀分合闸，并实时判断是否存在故障。四是，控制开关远控/就地合闸。五是，记录开关动作信息、操作信息、故障信息和波形数据。

13、优选地，所述单元分控板还包括电源回路，所述电源回路的输出端与所述分控板cpu控制回路的电源接口连接。

14、优选地，所述电源回路将ac100v输入电源变换为电路板各功能回路所使用dc24v、dc5v、dc3.3v电源电压。电源回路为整个单元分控板提供稳定可靠的工作电源。

15、优选地，所述显示屏为触摸屏。优选地，所述主控板包括通讯接口a、通讯接口b、通讯接口c、通讯接口d、主控板数字量输出回路、主控板数字量输入回路和主控板cpu控制回路，所述主控板cpu控制回路与通讯接口a、通讯接口b、通讯接口c、通讯接口d、主控板数字量输出回路、主控板数字量输入回路连接。

16、优选地，所述通讯接口a为总线通讯，用于与单元分控板通讯。

17、所述通讯接口b和通讯接口c为主控板对上位机的通讯接口，用于将装置信息上传至上位机监控系统，接收监控系统下发的控制指令。

18、优选地，所述通讯接口d向上连接显示屏，向下连接主控板cpu控制回路，实现显示屏和综合保护装置的数据交互。显示屏显示各单元电压电流数据、开入量信息、故障信息、保护定值和压板信息。

19、优选地，所述主控板数字量输出回路用于输出各单元状态信息。继电器功能可根据现场实际需求，自定义相关功能。如，第1路继电器可以定义为第1回路断路器合闸信息，当第1回路断路器处于合闸位置时，主控板cpu接收到第1回路分控板信息，控制第1路继电器合闸。

20、优选地，所述主控板数字量输入回路用于实现各单元检修闭锁设置。

21、一种适用于配电装置的防误操作方法，其特征在于，包括如下步骤：

22、步骤1:各单元参数配置；

23、步骤2:单元回路建立信息模型；

24、步骤3:构建主控单元信息模型；

25、步骤4:各回路根据系统顺序执行；

26、步骤5:运行状态检测，故障处理机制。

27、步骤1具体为:根据系统组合式配电装置一次系统图，确定设备所在母线段、设备所在回路位置、本回路功能，并将相关配置参数配置到对应回路分控板。

28、步骤2具体为:采集本回路运行状态信息，结合步骤1参数，生成本单元信息模型，并将建立的信息发送至总线。

29、步骤3具体为:主控单元接收各回路信息并结合控制指令生成主控单元信息模型，并将建立的信息发送至总线。

30、步骤4具体为:主控单元发送控制指令后，各单元接收到主控指令和信息自主处理信息，形成本回路指令，实现系统各单回路顺序执行，防止误操作故障的发生，提高系统安全性。同时，各回路实时更新本回路信息模型发送至总线。

31、步骤5具体为:各回路依次执行指令过程中，主控单元会实时接收各回路运行信息。一是，判断指令执行状态，并实时显示；二是，判断指令执行期间是否发生故障，当检测到故障时，下一优先级回路会按照预定故障处理方案接管本条指令，并按照故障处理方案自动处理。同时，主控单元会发出报警，并根据故障处理方案更新指令和下发，避免因局部故障造成系统故障扩大。

32、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

33、本发明所述的适用于配电装置的分布式综合保护装置及防误操作方法，应用于组合式真空配电装置，实现各单元之间的数据交互和信息处理；实现停送电和检修一键智能防误操作控制，有效防止违章操作和设备间的干扰。同时，采用通讯方式代替硬接线，提高装配和检修效率。具有智能化程度高、维修方便等优点。