大电流高速控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力系统设备领域，尤其涉及一种大电流高速控制器。
【背景技术】
[0002]短路故障在电力系统出现概率较高，短路电流是正常额定电流的几倍，甚至几十倍，如此大的短路电流流过电力设备时，会对电力设备造成巨大地冲击性损伤。
[0003]高压开关柜是电力系统中对电力设备起保护作用的关键设备，它切断短路电流的时间直接影响电力设备的使用寿命，对电力设备和高压开关柜考核的一个重要数据就是动稳定和热稳定。短路电流、短路冲击电流通过电力设备和高压开关柜时，相邻载流导体间将产生巨大的电动力，衡量电力设备和高压开关柜能否承受短路时最大电动力的这种能力，称作动稳定；短路电流通过电力设备和高压开关柜时，电力设备和高压开关柜要产生热量，并且该热量与电流的平方成正比，当有短路电流通过电力设备和高压开关柜时，将产生巨大的热量，能否承受短路时巨大热量的能力为热稳定。
[0004]由此可见，动稳定和热稳定不仅和短路电流有关，还和短路电流流过电力设备和高压开关柜的时间有着因果性关系。如果能够缩短高压开关柜的动作时间，将大大缩短电力设备和高压开关柜遭受短路电流的冲击，从而可有效延长电力设备的使用寿命。如果要缩短高压开关柜动作时间，只有缩短柜内真空断路器动作时间和微机保护装置的计算分析时间。目前真空断路器的动作时间是相对比较固定的，大约为20— 60mS之间，该技术领域的改进空间已非常有限。故而在微机保护装置的计算分析时间上做改进以达到有效缩短高压开关柜动作时间更为现有技术领域所迫切需求。
【发明内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题是提供一种大电流高速控制器，有效缩短短路电流作用设备时间，继而有效降低短路电力对电力设备形成的冲击，降低电力设备的故障率，提尚电力设备的可使用寿命。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:大电流高速控制器，其特征在于:包括电流信号模块、信号采样模块、信号表决模块、供电模块、信号触发模块及真空断路器，所述电流信号模块连通至信号采样模块，所述信号采样模块连通至信号触发模块，所述信号触发模块连通至真空断路器，所述供电模块分别连通至电流信号模块、信号采样模块、信号表决模块、信号触发模块，所述各模块部件之间的连通方式均为单向输送连通。
[0007]作为一种改进，还包括MAX191A/D转换器。以有效保证对电流信号的实时处理。
[0008]作为一种改进，所述信号采样模块中设有可编程逻辑器件ispl032E(CPLD)芯片。将电流增长率的计算方法通过软件编程后下载在此芯片中，此算法要借助此芯片的运算性能来实现。
[0009]本实用新型采用的技术方案，其有益效果在于:通过电流增长率的计算来判断电流值是否达到设定值，从而快速地判断出流过高压开关柜的短路电流是否达到设定电流，快速得到准确的判断结果，其他智能模块得到信号后迅速动作反应，从而减少短路电流流过电力设备和高压开关柜的时间，避免电力设备和高压开关柜遭到短路电流的巨大冲击，以达到延长电力设备和高压开关柜使用寿命的目的。
【附图说明】
[0010]下面结合附图对本实用新型做进一步说明:
[0011]图1是本实用新型各模块工作流程的结构示意图；
[0012]图2是本实用新型短路电流和设定电力运算的结构示意图；
[0013]图3是本实用新型实际电流波形导数的机构示意图。
【具体实施方式】
[0014]如图1所示本实用新型一种实施例的结构示意图，大电流高速控制器，其特征在于:包括电流信号模块、信号采样模块、信号表决模块、供电模块、信号触发模块及真空断路器，所述电流信号模块连通至信号采样模块，所述信号采样模块连通至信号触发模块，所述信号触发模块连通至真空断路器，所述供电模块分别连通至电流信号模块、信号采样模块、信号表决模块、信号触发模块，所述各模块部件之间的连通方式均为单向输送连通。
[0015]I)电流信号模块的作用是将电流信号经过磁隔离后转换电压信号；
[0016]2)信号采样模块的作用是对电流信号模块输出的电压信号进行放大、A/D转换、运算等处理，如果电流信号的增长率满足条件，则发出动作信号给信号表决模块；
[0017]3)信号表决模块的作用是对三个信号采样模块输出的动作信号进行判断，若三个信号采样模块中有二个信号采样模块发出动作信号则信号表决模块发出动作信号给信号触发模块；
[0018]4)信号触发模块的作用是将信号表决模块发出的动作信号转换成脉冲信号输出，从而驱动高压开关柜内的真空断路器动作。
[0019]5)供电模块的作用是将直流电源进行滤波处理后，供给电流信号模块、信号采样模块、信号表决模块和信号触发模块四个模块使用。
[0020]本实施例中，还包括MAX191A/D转换器。和处理速度达到纳秒级的超大规模可编程逻辑器件ispl032E(CPLD)来保证对电流信号的实时处理，这样，两个采样点的电流信号差值就是电流信号的增长率，不需要再对电流信号进行计算来求电流增长率，大大地加快的电流信号的处理速度，从而能够保证在ISOuS内完成对电流信号的分析判断。同时为了保证对电流信号判断的准确性，本实施例中采取了三选二的冗余电路，对电流信号的判断更加可靠、准确，从而保证了动作信号的准确性。
[0021]本实施例中，所述信号采样模块中设有可编程逻辑器件ispl032E(CPLD)芯片。将电流增长率的计算方法通过软件编程后下载在此芯片中，此算法也是要借助此芯片的高速运算能力才能实现的。
[0022]短路电流波形是一个正弦波形，它的周期20mS，而目前微机保护装置的基本思想是使用通用信号处理器(DSP)，通过对一个周期电流的计算，计算出短路电流值，以便确定是否达到设定值。虽然此芯片的运算速度和运算能力比以前的单片机主快了很多，但还是要对信号进行浮点运算，这就不可避免的存在循环、比较的运算步骤，导致会占用大量的运算时间，故而微机保护装置的判断时间除了 20mS固有时间以外，还应包括分析运算的时间。
[0023]对于任何一个正弦波来说，通过测量正弦波每一个点的增长率，可以预知这个正弦波的峰值大小，从而可以判断出电流是否超过设定值。本发明使用超大规模可编程逻辑器件，通过比较每一点的电流增长率(di/dt)，连续测量10个点，考虑干扰因素，10个点中只要有8个点的电流增长率均大于设定的电流波形的对应点的电流增长率，就可以判定流过高压开关柜的电流达到了设定值，即可以认定线路中出现了短路故障。
[0024]如图2所示，其中I表示设定电流的曲线Ii1= V 2X1 ^sincot(IiA) ;2表示短路电流的曲线i2= V 2XI2Xsinot(kA) !(IiVdt1表示在tl时亥I」，电流曲线I的电流增长率；Ai1Zdt1= V 2X1 > ω X cos ω t! (kA/uS) ;di2/dt^示在 tl 时刻，电流曲线 2 的电流增长率；di2/Clt1= V 2 X I 2 X ω X cos ω ^t1 (kA/uS)。
[0025]由图2比较可知，计算设定电流I和短路电流2的电流值完全可以由计算设定电流I和短路电流2的电流增长率来替代。
[0026]由于大电流高速控制器中采用了高速的数模转换(A/D)，每一个点的采样时间为15uS，这样连续10个点的采样时间就是150uS，同时由于超大规模可编程逻辑器件是由数字电路一与、非门电路构建而成，因此运算速度达到了 nS级，在15uS以内就能完成运算，不会占用多余时间。
[0027]电流波形i = V 2XIXsinot是由多个点连接而成的，X轴方向的间隔表示时间At，Y轴方向的间隔表示电流差值Λ i，由这两个边围成的三角形的斜边的斜率就是Ai/At，如图3所示，当At足够小时，Ai/At就等于电流波形在这点的导数，即电流增长率=V 2X I X ω X COSO t，数模转换(A/D)每15uS采样一个电流值，那么两次采样的电流值的差就是电流增长率。
[0028]这样就不需要再进行复杂的计算就可以直接得到电流增长率，运算时间大大地压缩了。
[0029]除上述优选实施例外，本实用新型还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本实用新型作出各种改变和变形，只要不脱离本实用新型的精神，均应属于本实用新型所附权利要求所定义的范围。
【主权项】
1.大电流高速控制器，其特征在于:包括电流信号模块、信号采样模块、信号表决模块、供电模块、信号触发模块及真空断路器，所述电流信号模块连通至信号采样模块，所述信号采样模块连通至信号触发模块，所述信号触发模块连通至真空断路器，所述供电模块分别连通至电流信号模块、信号采样模块、信号表决模块、信号触发模块，所述各模块部件之间的连通方式均为单向输送连通。
2.根据权利要求1所述的大电流高速控制器，其特征在于:还包括MAX191A/D转换器。
3.根据权利要求1所述的大电流高速控制器，其特征在于:所述信号采样模块中设有可编程逻辑器件ispl032E(CPLD)芯片。
【专利摘要】本实用新型公开了一种大电流高速控制器，包括电流信号模块、信号采样模块、信号表决模块、供电模块、信号触发模块及真空断路器，所述电流信号模块连通至信号采样模块，所述信号采样模块连通至信号触发模块，所述信号触发模块连通至真空断路器，所述供电模块分别连通至电流信号模块、信号采样模块、信号表决模块、信号触发模块，所述各模块部件之间的连通方式均为单向输送连通。通过电流增长率的计算来判断电流值是否达到设定值，从而快速地判断出流过高压开关柜的短路电流是否达到设定电流，快速得到准确的判断结果，其他智能模块得到信号后迅速动作反应，避免造成短路电流的巨大冲击，以达到延长电力设备和高压开关柜使用寿命的目的。
【IPC分类】H02H3-08
【公开号】CN204407855
【申请号】CN201520132958
【发明人】晋毓斌
【申请人】安徽康迈德电力保护设备有限公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年3月9日