专利名称：一种矿用高压真空配电保护装置及控制方法
技术领域：
本发明涉及一种矿用高压真空配电保护装置及控制方法，属于高压真空配电保护领域。
背景技术：
在煤矿井下供电系统中，由于网络庞大，用户分布点多面广，极易产生短路或过流故障，发生故障后，该回路的短路保护装置动作，切除故障回路。从故障发生到故障切除时间约为200ms ls，电网电压恢复正常的时间可能超过ls，在此期间，其它正常回路电压会暂降，而每条回路的高压开关柜综合保护都设有失压脱扣装置，在瞬时接收到失压信号时，一般在Is内即执行失压跳闸，造成大面积线路失电，影响煤矿供电系统的稳定运行。目前，煤矿井下供电系统中对电网晃电现象采取的常用处理方法是在失压脱扣器后加装延时继电器，但是由于延时继电器的延时时间无法实时调整，而煤矿井下的供电网络经常因为工作面的进展发生变化，如果不对延时继电器的延时时间及时做出调整，延时动作保护就起不了作用。另外，根据IEEE和IEC制定了电压暂降相关国际标准IEEE Std 1159-1995和IEC 61000-2-8 (2002-11)，电压暂降，电压暂降和间断是由传导型低频现象引致，必须要根据电压扰动的频谱特征、持续时间、幅值变化等去加以判断，这都是普通的延时继电器无法完成的。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种矿用高压真空配电保护装置及控制方法，解决了现有煤矿井下供电系统中对电网失压状态无法实时调整的问题，。本发明为解决其技术问题采用如下技术方案
一种矿用高压真空配电保护装置，包括电压互感器、电流互感器、智能失压脱扣补偿器和断路器执行机构，其中，智能失压脱扣补偿器包括信号调理电路、微处理器、驱动电路和储能延时电路，电压互感器和电流互感器分别和信号调理电路连接，信号调理电路与微处理器连接，微处理器与驱动电路、储能延时电路、断路器执行机构顺序连接，储能延时电路同时与微处理器连接。所述微处理器为TMS320LFM07单片机。—种矿用高压真空配电保护装置的控制方法，包括如下步骤
(1)电压互感器和电流互感器分别采集电网的电压和电流信号；
(2)将步骤(1)采集的信号通过信号调理电路传递给微处理器；
(3)微处理器对该信号进行处理，与设定的阈值进行比较，根据比较结果，通过驱动电路来控制断路器执行机构的延时动作和延时动作时间。所述步骤3 )中断路器执行机构延时动作时，微处理器驱动断路器执行机构中的真空开关管关断，通过驱动电路中的储能电容能量使得断路器执行机构保持吸合状态，在延时期间内，如电网恢复正常，微处理器再驱动断路器执行机构中的真空开关管闭合，即保持正常合闸状态，如延时过后仍不恢复正常，断路器执行机构动作分断电路。本发明的有益效果如下1、采用单片机作为失压脱扣补偿器的控制核心，具有功能强、硬件体积小、软件更改方便的特点。2、欠压延时时间分档可调，级差为500ms，可调范围宽，精度高；且当时间设置为 Os时，为瞬时脱扣。
图1为本装置的组成结构框图。图2为本装置的安装示意图。其中，1、智能失压脱扣补偿器；2、电压互感器；3、真空开关管；4、电流互感器；5、 接线端子；6、断路器执行机构；7、绝缘拉杆。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明创造做进一步详细说明。如图1所示为本装置的组成结构框图，该装置包括电压互感器、电流互感器、信号调理电路、微处理器、驱动电路、储能延时电路和断路器执行机构，其中电压互感器和电流互感器分别采集电网的电压和电流信号，并通过信号调理电路传递给微处理器，微处理器对信号进行处理并与阈值进行比较，微处理器根据比较结果来控制断路器执行机构的工作状态。通过利用单片机程序判断各种故障的“暂态现象的典型特征”，从而合理调整跳闸延时时间，使高压开关柜即能避开电网瞬时掉电或抖动，又不影响负载故障时的正常保护。微处理器通过驱动电路来控制断路器执行机构，在驱动电路中设有储能电容。断路器执行机构通过绝缘拉杆与真空开关管连接，微处理器通过驱动电路来控制真空开关管开闭。在供电正常时，微处理器驱动真空开关管导通，对电容进行充电储能。需要延时断电时，微处理器驱动真空开关管关断，电容储存的能量作用于分闸线圈上，使断路器执行机构保持吸合状态，延时时间由微处理器动态调整，在延时期间内，如电网恢复正常，微处理器再驱动真空开关管闭合，即保持正常合闸状态，如延时过后仍不恢复正常，即属上级故障跳电，断路器执行机构动作分断电路。欠压延时时间分档可调，优选级差为500ms，可调范围宽，且当时间设置为Os时，为瞬时脱扣。微处理器对采集信号进行处理时，可以采用常用的阈值判断方法，通过将采集信号与阈值进行大小比较，从而确定断路器执行机构是否延时以及延时时间。优选地，采用基于小波分析和FFT的改进算法，利用小波算法在采样过程中检测到可疑信号，由FFT算法进行有效值判断，如果没有超过阈值，回到小波算法中继续寻找采样可疑点；如果有效值超过阈值，则认为可疑点有效，根据保护条件由微处理器输出相应驱动信号。如图2所示，为发明一种实施例的安装示意图，智能失压脱扣补偿器1包括微处理器，其固定在断路器执行机构6的机架上，断路器执行机构6通过绝缘拉杆7与真空开关管 3的触头分离，电压互感器2安装在断路器执行机构6的上方，电流互感器4安装在接线端子5的后面。智能失压脱扣补偿器1通过驱动电路来驱动断路器执行机构6执行延时动作及延时时间。其中电压互感器2和电流互感器4采集电网中的电压和电流的信号，信号传输到智能失压脱扣补偿器1的驱动电路中，驱动电路中设有储能电容。微处理器根据持续时间和电压幅值判断电压暂态现象的典型特征，从而确定执行机构是否延时动作和延时动作时间。电压暂态现象的典型特征可以参考IEEE Std 1159-1995标准，根据包括电压扰动的频谱特征、持续时间、幅值变化等，对供电系统典型的电磁干扰现象进行了特征分类(其中典型电压幅值以供电母线额定电压为基准的，数字为系数)，表1为本发明的一种暂态现象分类和典型特征。 表1电压暂态现象分类和典型特征
权利要求
1.一种矿用高压真空配电保护装置，其特征在于包括电压互感器、电流互感器、智能失压脱扣补偿器和断路器执行机构，其中，智能失压脱扣补偿器包括信号调理电路、微处理器、驱动电路和储能延时电路，电压互感器和电流互感器分别和信号调理电路连接，信号调理电路与微处理器连接，微处理器与驱动电路、储能延时电路、断路器执行机构顺序连接， 储能延时电路同时与微处理器连接。
2.根据权利要求1所述的一种矿用高压真空配电保护装置，其特征在于所述微处理器为TMS320LFM07单片机。
3.一种运用权利要求1所述的一种矿用高压真空配电保护装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤(1)电压互感器和电流互感器分别采集电网的电压和电流信号；(2)将步骤(1)采集的信号通过信号调理电路传递给微处理器；(3)微处理器对该信号进行处理，与设定的阈值进行比较，根据比较结果，通过驱动电路来控制断路器执行机构的延时动作和延时动作时间。
4.根据权利要求3所述的一种矿用高压真空配电保护装置的控制方法，其特征在于， 所述步骤3)中断路器执行机构延时动作时，微处理器驱动断路器执行机构中的真空开关管关断，通过驱动电路中的储能电容能量使得断路器执行机构保持吸合状态，在延时期间内， 如电网恢复正常，微处理器再驱动断路器执行机构中的真空开关管闭合，即保持正常合闸状态，如延时过后仍不恢复正常，断路器执行机构动作分断电路。
全文摘要
一种矿用高压真空配电保护装置及保护方法，属于高压真空配电保护领域。该保护装置包括电压互感器、电流互感器、智能失压脱扣补偿器和断路器执行机构，其中，智能失压脱扣补偿器包括信号调理电路、微处理器、驱动电路和储能延时电路。通过利用单片机程序判断各种故障的“暂态现象的典型特征”，从而合理调整跳闸延时时间，代替原有简单延时的失压保护装置，动态的调整延时动作时间，使高压开关柜即能避开电网瞬时掉电或抖动，又不影响负载故障时的正常保护。
文档编号H02H7/22GK102354960SQ20111029725
公开日2012年2月15日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者周庆生, 陈和娟 申请人:陈和娟