专利名称：一种带有自动重合闸功能的断路器失灵保护系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种断路器失灵保护系统，特别涉及一种带有自动重合闸功能的断路器失灵保护系统。
背景技术：
失灵保护主要适用于两种情况，一种是主设备保护动作，但由于断路器跳闸线圈故障、操作机构失灵等原因造成断路器拒动，使主设备保护无法将故障成功切除。另一种是故障发生在电流互感器与断路器之间，即死区故障。现有的失灵保护存在一个缺点，就是对于死区故障的切除，现有的失灵保护动作后会在一定程度上扩大停电范围，对电网的供电可靠性和稳定性造成负面影响。
实用新型内容针对上述现有技术的不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种能解决目前失灵保护切除死区故障扩大停电范围问题的带有自动重合闸功能的断路器失灵保护系统。为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案一种带有自动重合闸功能的断路器失灵保护系统，其包括失灵回路、电压判别回路、电压判别控制回路和自动重合闸回路；一种带有自动重合闸功能的断路器失灵保护系统，其特征在于其包括失灵回路、 电压判别回路、电压判别控制回路和自动重合闸回路；所述失灵回路包括第一与门、第二与门、第三与门、第四与门、第一或门、第二或门、第三或门和一时间元件，所述第一与门的两个输入端分别与A相跳闸输出端、A相电流判别输出端连接，所述第二与门的两个输入端分别与B相跳闸输出端、B相电流判别输出端连接，所述第三与门的两个输入端分别与C相跳闸输出端、C相电流判别输出端连接，所述第一与门、第二与门、第三与门的输出端与第二或门的输入端连接，所述第一或门的三个输入端分别与A相电流判别输出端、B相电流判别输出端及C相电流判别输出端连接，所述第四与门的两个输入端分别与三相跳闸输出端和第一或门的输出端连接，所述第四与门的输出端、第二或门的输出端分别与第三或门的两个输入端连接，所述第三或门的输出端与时间元件连接，所述时间元件的两个输出端与二次系统连接来作用于本断路器及相邻断路器跳闸；所述电压判别回路包括A相电压判别装置、B相电压判别装置、C相电压判别装置， 所述A相电压判别装置、B相电压判别装置、C相电压判别装置分别与第四或门的三个输入端连接；所述自动重合闸回路包括第五与门、第十三延时器和第六与门，所述时间元件的两个输出端分别与第五与门的两个输入端连接，第五与门的输出端与第十三延时器连接； 所述第四或门的输出端与第六与门的反向输入端连接，所述第十三延时器的输出端与所述第六与门的正向输入端连接，所述第六与门的输出端用来重合主设备上除启动失灵外的其他相邻断路器；所述电压判别控制回路包括第一延时器至第十二延时器，所述A相跳闸输出端通过第一延时器与A相电压判别装置的开始判别输入端连接，所述A相跳间输出端通过第一延时器、第二延时器与A相电压判别装置的结束判别输入端连接，A相跳闸输出端通过第一延时器、第二延时器、第三延时器与A相电压判别装置的复归输入端连接，所述B相跳闸输出端通过第四延时器与B相电压判别装置的开始判别输入端连接，所述B相跳闸输出端通过第四延时器、第五延时器与B相电压判别装置的结束判别输入端连接，B相跳闸输出端通过第四延时器、第五延时器、第六延时器与B相电压判别装置的复归输入端连接，所述C相跳闸输出端通过第七延时器与C相电压判别装置的开始判别输入端连接，所述C相跳闸输出端通过第七延时器、第八延时器与C相电压判别装置的结束判别输入端连接，C相跳闸输出端通过第七延时器、第八延时器、第九延时器与C相电压判别装置的复归输入端连接，所述三相跳间输出端通过第十延时器与三相电压判别装置的开始判别输入端连接，所述三相跳闸输出端通过第十延时器、第十一延时器与三相电压判别装置的结束判别输入端连接， 三相跳间输出端通过第十延时器、第十一延时器、第十二延时器与三相电压判别装置的复归输入端连接。优选的，所述电压判别装置为残压-感应电压半周波判别装置，其包括开关S、开关F、电阻RX、电阻RY、第一光耦ICl、第二光耦IC2、电阻R1、电阻R2、基本RS触发器，所述开关S、电阻RX、电阻RY串联在主设备压变二次输出端之间，第一光耦ICl内发光二极管的阴极接在电阻RX和电阻RY之间，所述第一光耦ICl内发光二极管的阴极还与所述第二光耦IC2内发光二极管的阳极连接，所述第一光耦ICl内发光二极管的阳极与所述第二光耦 IC2内发光二极管的阴极连接，所述第二光耦IC2内发光二极管的阴极与主设备压变二次的接地端连接，所述第一光耦ICl内光敏三极管的集电极与第二光耦IC2内光敏三极管的集电极连接，第一光耦ICl内光敏三极管的发射极与第二光耦IC2内光敏三极管的发射极连接，所述第二光耦IC2内光敏三极管的发射极通过电阻Rl接地，所述第一光耦ICl内光敏三极管的集电极与电源VCC连接，开关F —端与电源VCC连接，另一端与电阻R2连接，电阻R2接地，所述基本RS触发器由两个或非门组成，所述基本RS触发器的R端接在开关F 和电阻R2之间，所述基本RS触发器的S端接在第二光耦IC2内光敏三极管的发射极和电阻Rl之间，所述开关S闭合时，所述电压判别装置开始电压判别，所述开关S打开时，所述电压判别装置结束电压判别，所述开关F先合后分时，所述相电压判别装置复归。上述技术方案具有如下有益效果带有自动重合闸功能的断路器失灵保护解决了目前失灵保护切除死区故障扩大停电范围的问题，而且该失灵保护系统采用残压-感应电压半周波判别装置进行电压判别，原理简单、可以在半周波内实现电压判别，且不需要借助微机装置，可有效降低成本。
图1为本实用新型实施例的结构示意图。图2为本实用新型残压-感应电压半周波判别装置的结构示意图。图3应用本实用新型时发生死区故障的情况下相关时间配合示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细介绍。如图1所示，该带有自动重合闸功能的断路器失灵保护系统包括失灵回路、电压判别回路、电压判别控制回路和自动重合闸回路。失灵回路包括第一与门1、第二与门2、第三与门3、第四与门5、第一或门6、第二或门4、第三或门7及时间元件8，第一与门1的两个输入端分别与A相跳闸输出端、A相电流判别输出端连接，第二与门2的两个输入端分别与B相跳闸输出端、B相电流判别输出端连接，第三与门3的两个输入端分别与C相跳闸输出端、C相电流判别输出端连接。第一与门1、第二与门2、第三与门3的输出端与第二或门4的输入端连接。第一或门6的三个输入端分别与A相电流判别输出端、B相电流判别输出端及C相电流判别输出端连接，第四与门5的两个输入端分别与三相跳闸输出端和第一或门6的输出端连接，第四与门5的输出端、第二或门4的输出端分别与第三或门7的两个输入端连接，第三或门7的输出端与时间元件8连接，时间元件8的两个输出端与二次系统洲连接，作用于本断路器及相邻断路器跳闸。上述失灵回路的作用是当主设备保护动作一段时间后(一般为200ms)，若断路器中仍有电流，则失灵保护跳该断路器及其相邻断路器将故障切除。电压判别回路包括A相电压判别装置9、B相电压判别装置10、C相电压判别装置 11，A相电压判别装置9、B相电压判别装置10、C相电压判别装置11分别与第四或门12的三个输入端连接。上述A相电压判别装置9、B相电压判别装置10、C相电压判别装置11均采用残压-感应电压半周波判别装置，如图2所示，其包括开关S、开关F、电阻RX、电阻RY、 第一光耦IC1、第二光耦IC2、电阻R1、电阻R2、基本RS触发器，开关S，电阻RX、电阻RY串联在主设备压变二次输出端U(t)之间，第一光耦ICl内发光二极管的阴极接在电阻RX和电阻RY之间，第一光耦ICl内发光二极管的阴极还与第二光耦IC2内发光二极管的阳极连接，第一光耦ICl内发光二极管的阳极与第二光耦IC2内发光二极管的阴极连接，第二光耦 IC2内发光二极管的阴极接在主设备压变二次的接地端，第一光耦ICl内光敏三极管的集电极与第二光耦IC2内光敏三极管的集电极连接，第一光耦ICl内光敏三极管的发射极与第二光耦IC2内光敏三极管的发射极连接，第二光耦IC2内光敏三极管的发射极通过电阻 Rl接地，第一光耦ICl内光敏三极管的集电极与电源VCC连接，开关F —端与电源VCC连接，另一端与电阻R2连接，电阻R2接地，由两个或非门组成的基本RS触发器的R端接在开关F和电阻R2之间，基本RS触发器的S端接在第二光耦IC2内光敏三极管的发射极和电阻Rl之间，开关S闭合时，电压判别装置开始电压判别，开关S打开时，电压判别装置结束电压判别，开关F先合后分时，相电压判别装置的复归。电压判别回路里的电压判别装置所使用的电源电压VCC的值选择范围很宽泛，如VCC可取5V、10V、15V，电源可通过有线(如电缆)或无线(如太阳能)的方式实现。电压判别回路里的电压判别装置所使用的电阻RX 和电阻RY需满足如下关系
RX A ,(上式中Uth为光耦ICl及光耦IC2内放光二极管的开启电压，它由二极管的型号决定，通常Uth可取0. 5V或0. 7V。A为感应电压与短路残压的分界A(二次最大值)，它的取值由主设备的电压等级等因素决定，且取值很宽泛，如对于500kV母线来说，它的A可取0. IV, 0. 5V，1V，5V 等)。电压判别回路里的电压判别装置所使用的RX和电阻RY需要满足的关系的推导过程如下高压主设备的短路残压一般很大，而停电后由周围电磁场产生的感应电压一般较小，若主设备残压和感应电压分界值A(二次最大值)、发光二极管开启电压Uth均已确定， 则通过选择合适的RX和RY可实现本装置对压变二次电压的判断，当其为残压时Q输出为 1，感应电压时Q输出为0。可以看出，只要满足下面的关系就能实现电压判别
权利要求1.一种带有自动重合闸功能的断路器失灵保护系统，其特征在于其包括失灵回路、 电压判别回路、电压判别控制回路和自动重合闸回路；所述失灵回路包括第一与门、第二与门、第三与门、第四与门、第一或门、第二或门、第三或门和一时间元件，所述第一与门的两个输入端分别与A相跳闸输出端、A相电流判别输出端连接，所述第二与门的两个输入端分别与B相跳闸输出端、B相电流判别输出端连接， 所述第三与门的两个输入端分别与C相跳闸输出端、C相电流判别输出端连接，所述第一与门、第二与门、第三与门的输出端与第二或门的输入端连接，所述第一或门的三个输入端分别与A相电流判别输出端、B相电流判别输出端及C相电流判别输出端连接，所述第四与门的两个输入端分别与三相跳闸输出端和第一或门的输出端连接，所述第四与门的输出端、 第二或门的输出端分别与第三或门的两个输入端连接，所述第三或门的输出端与时间元件连接，所述时间元件的两个输出端与二次系统连接来作用于本断路器及相邻断路器跳闸；所述电压判别回路包括A相电压判别装置、B相电压判别装置、C相电压判别装置，所述A相电压判别装置、B相电压判别装置、C相电压判别装置分别与第四或门的三个输入端连接；所述自动重合闸回路包括第五与门、第十三延时器和第六与门，所述时间元件的两个输出端分别与第五与门的两个输入端连接，第五与门的输出端与第十三延时器连接；所述第四或门的输出端与第六与门的反向输入端连接，所述第十三延时器的输出端与所述第六与门的正向输入端连接，所述第六与门的输出端用来重合主设备上除启动失灵外的其他相邻断路器；所述电压判别控制回路包括第一延时器至第十二延时器，所述A相跳间输出端通过第一延时器与A相电压判别装置的开始判别输入端连接，所述A相跳闸输出端通过第一延时器、第二延时器与A相电压判别装置的结束判别输入端连接，A相跳闸输出端通过第一延时器、第二延时器、第三延时器与A相电压判别装置的复归输入端连接，所述B相跳闸输出端通过第四延时器与B相电压判别装置的开始判别输入端连接，所述B相跳闸输出端通过第四延时器、第五延时器与B相电压判别装置的结束判别输入端连接，B相跳闸输出端通过第四延时器、第五延时器、第六延时器与B相电压判别装置的复归输入端连接，所述C相跳闸输出端通过第七延时器与C相电压判别装置的开始判别输入端连接，所述C相跳闸输出端通过第七延时器、第八延时器与C相电压判别装置的结束判别输入端连接，C相跳闸输出端通过第七延时器、第八延时器、第九延时器与C相电压判别装置的复归输入端连接，所述三相跳间输出端通过第十延时器与三相电压判别装置的开始判别输入端连接，所述三相跳闸输出端通过第十延时器、第十一延时器与三相电压判别装置的结束判别输入端连接，三相跳闸输出端通过第十延时器、第十一延时器、第十二延时器与三相电压判别装置的复归输入端连接。
2.根据权利要求1所述的带有自动重合闸功能的断路器失灵保护系统，其特征在于 所述电压判别装置为残压-感应电压半周波判别装置，其包括开关S、开关F、电阻RX、电阻 RY、第一光耦IC1、第二光耦IC2、电阻R1、电阻R2、基本RS触发器，所述开关S、电阻RX、电阻RY串联在主设备压变二次输出端之间，第一光耦ICl内发光二极管的阴极接在电阻RX 和电阻RY之间，所述第一光耦ICl内发光二极管的阴极还与所述第二光耦IC2内发光二极管的阳极连接，所述第一光耦ICl内发光二极管的阳极与所述第二光耦IC2内发光二极管的阴极连接，所述第二光耦IC2内发光二极管的阴极与主设备压变二次的接地端连接，所述第一光耦ICl内光敏三极管的集电极与第二光耦IC2内光敏三极管的集电极连接，第一光耦ICl内光敏三极管的发射极与第二光耦IC2内光敏三极管的发射极连接，所述第二光耦IC2内光敏三极管的发射极通过电阻Rl接地，所述第一光耦ICl内光敏三极管的集电极与电源VCC连接，开关F —端与电源VCC连接，另一端与电阻R2连接，电阻R2接地，所述基本RS触发器由两个或非门组成，所述基本RS触发器的R端接在开关F和电阻R2之间，所述基本RS触发器的S端接在第二光耦IC2内光敏三极管的发射极和电阻Rl之间，所述开关S闭合时，所述电压判别装置开始电压判别，所述开关S打开时，所述电压判别装置结束电压判别，所述开关F先合后分时，所述相电压判别装置复归。
专利摘要本实用新型公开了一种带有自动重合闸功能的断路器失灵保护系统，其包括失灵回路、电压判别回路、电压判别控制回路和自动重合闸回路。失灵回路用于跳断路器及相邻断路器，自动重合闸回路在特定的情况下重合相关断路器使主设备恢复供电，电压判别回路用来判断主设备上的电压是感应电压还是短路残压，电压判别控制回路的作用是控制电压判别回路里的电压判别装置。该系统解决了目前失灵保护切除死区故障扩大停电范围的问题，电压判别回路采用残压-感应电压半周波判别装置进行电压判别，原理简单、可以在半周波内实现电压判别，且不需要借助微机装置，成本较低。
文档编号H02H3/06GK202026071SQ20112009467
公开日2011年11月2日 申请日期2011年4月2日 优先权日2011年4月2日
发明者刘志学 申请人:刘志学