配电保护系统、配电设备及配电系统的制作方法

本实用新型实施例涉及电气设备技术领域，尤其涉及一种配电保护系统、配电设备及配电系统。

背景技术：

低压配电系统通常用于将电网的输电电压经过配电变压器降为配电电压，再将低压电通过低压配电设备向用电设备供电。

在低压配电系统中的电力输入端设有低压断路器，低压断路器用于对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过热继电器等的组合。

上述利用低压断路器自身的物理功能，在电路发生严重的过载或短路故障执行的电路保护，当低压断路器存在故障时，无法实现对配电系统的保护。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的在于提供一种配电保护系统、配电设备及配电系统，以对配电系统执行智能保护。

本实用新型实施例的第一方面提供了一种配电保护系统，包括电流互感器、数字控制终端和断路器；其中，所述断路器的输入端与配电母线连接，所述断路器的输出端与配电电路连接，在所述断路器的配电电路侧还设有所述电流互感器，所述数字控制终端分别与所述断路器和所述电流互感器连接，所述断路器具有断路操作部件；所述电流互感器用于采集所述配电电路的电流信号，并且将所述电流信号传送给所述数字控制终端；所述数字控制终端用于根据所述电流互感器采集的电流信号生成保护控制信号，并且将所述保护控制信号发送给所述断路器的断路操作部件；所述断路操作部件用于根据保护控制信号执行合闸或分闸操作。

可选地，所述电流互感器设置于所述配电电路上。

可选地，所述断路操作部件包括分励脱扣器或电动操作机构。

可选地，所述电动操作机构包括合闸线圈和分闸线圈。

可选地，所述断路器具有多个输出端，所述电流互感器为多个，所述电流互感器的个数与所述断路器的输出端的个数相一致。

可选地，所述配电保护系统设置在配电系统内。

本实用新型实施例的第二方面提供了一种配电设备，包括上述任一项配电保护系统。

本实用新型实施例的第三方面提供了一种配电系统，包括上述配电设备。

本实施例提供的配电保护系统、配电设备及配电系统，通过设置电流互感器以及与电流互感器和断路器连接的数字控制终端，由数字控制终端对电流互感器采集的电流数据进行分析，来生成保护控制信号，以控制断路器的断路操作部件执行合闸或分闸的断路操作，从而对配电系统执行智能保护。由此，在利用断路器自身的物理性能执行保护的基础上，对配电系统实现了双重保护。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的一种配电保护系统的结构框图；

图2是使用本实用新型实施例一提供的配电保护系统执行的一种配电保护方法的步骤流程图；

图3是使用本实用新型实施例一提供的配电保护系统执行的另一种配电保护方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图(若干附图中相同的标号表示相同的元素)和实施例，对本实用新型实施例的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例用于说明本实用新型实施例，但不用来限制本实用新型实施例的范围。

本领域技术人员可以理解，本实用新型实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。

实施例一

参照图1，示出了本实用新型实施例一提供的一种配电保护系统的结构框图。

参照图1，本实用新型实施例一提供的配电保护系统包括电流互感器1、数字控制终端2和断路器3。

其中，断路器3的输入端与低压配电系统的配电母线4连接，断路器3的输出端与配电电路5连接。在所述断路器3的配电电路侧还设有所述电流互感器1，数字控制终端2分别与断路器3和电流互感器1连接，所述断路器3具有断路操作部件。

也就是说，将断路器3设置在配电母线4和配电电路5之间，用电设备连接在配电电路5上，以通过配电电路5取电。当配电系统出现严重的过载、短路等故障时，通过断路器3本身的热磁保护性能可执行断路操作，从而有效地对配电系统进行保护。

其中，本实施例的电流互感器1可设置于配电电路5上。

在此基础上，电流互感器1用于采集配电电路5的电流信号，并且将所述电流信号传送给数字控制终端2；数字控制终端2用于根据电流互感器1采集的电流信号生成保护控制信号，并且将所述保护控制信号发送给断路器3的断路操作部件；所述断路操作部件用于根据保护控制信号执行合闸或分闸操作。

本实施例提供的配电保护系统，通过设置电流互感器以及与电流互感器和断路器连接的数字控制终端，由数字控制终端对电流互感器采集的电流数据进行分析，来生成保护控制信号，以控制断路器的断路操作部件执行合闸或分闸的断路操作，从而对配电系统执行智能保护。由此，在利用断路器自身的物理性能执行保护的基础上，对配电系统实现了双重保护。

具体地，本实施例中的电流互感器1可以是，但不限于：分流器、电磁式电流互感器、电子式电流互感器等。

具体地，在数字控制终端2中存储有判断保护控制的程序，通过根据电流互感器1采集的电流信号判断配电电路5是否满足保护控制条件，当满足时，生成保护控制信号，并且将保护控制信号发送给断路器3指示断路操作部件执行分闸操作。

可选地，为使配电保护系统更加智能化，当断路器3的断路操作部件执行分闸操作后的设定时间段后，数字控制终端2生成重合闸控制信号，并发送给所述断路器3的断路操作部件执行合闸操作。

进一步地，所述断路操作部件包括分励脱扣器或电动操作机构。

可选地，所述电动操作机构包括合闸线圈和分闸线圈。

进一步地，所述断路器3具有多个输出端，所述电流互感器1为多个，所述电流互感器1的个数与所述断路器3的输出端的个数相一致。

需要说明的是，在本实施例中，断路器3可设置为具有磁脱扣与热脱扣功能的断路器。

断路器3可通过磁脱扣对配电系统进行短路保护，通过热脱扣进行过载保护。

进一步地，本实施例的配电保护系统可设置于配电柜中，用于对连接该配电柜的配电回路进行保护。

需要说明的是，本实施例的配电保护系统可设置在配电系统内，如配电箱、配电柜或电缆竖井内。

实施例二

参照图2，示出了使用本实用新型实施例一提供的配电保护系统执行的一种配电保护方法的步骤流程图，可通过如图1所示的配电保护系统或包括该配电保护系统的终端设备执行该配电保护方法。具体地，本实施例的配电保护方法可以包括如下步骤：

步骤202、获取配电电路的电流数据。

可通过例如分流器、电磁式电流互感器、电子式电流互感器等电流互感器来地采集被测低压配电系统中的电流数据。

电流互感器将采集到的电流数据传递至数字控制终端，数字控制终端对接收到的电流数据进行处理(如采样、转换等处理)，得到待检测的配电电路中的电流数据。

步骤204、根据电流数据判断配电电路是否满足保护控制条件。当确定满足保护控制条件时，执行步骤206，否则结束本次流程。

数字控制终端将获取到的配电电路中的电流数据作为判断依据，判断配电电路是否满足保护控制条件，当确定满足保护控制条件时，执行步骤206。

需要说明的是，保护控制条件包括：配电电路满足过载保护条件和/或配电电路满足短路保护条件。

步骤206、向断路器发送保护控制信号指示断路器的断路操作部件执行断路操作。

当确定配电电路满足保护控制条件时，生成保护控制信号并向断路器发送，指示断路器的断路操作部件执行断路操作。

本实用新型实施例提供的配电保护方法，获取配电电路的电流数据，根据电流数据判断配电电路是否满足保护控制条件。当确定满足保护控制条件时，向断路器发送保护控制信号指示断路器的断路操作部件执行断路操作，从而对配电系统执行智能保护。由此，在利用断路器自身的物理性能执行保护的基础上，对配电系统实现了双重保护。

实施例三

参照图3，示出了使用本实用新型实施例一提供的配电保护系统执行的另一种配电保护方法的步骤流程图，可通过如图1所示的配电保护系统或包括该配电保护系统的终端设备执行该配电保护方法。具体地，本实施例的配电保护方法可以包括如下步骤：

步骤302、获取配电电路的电流数据。

可通过例如分流器、电磁式电流互感器、电子式电流互感器等电流互感器来地采集被测低压配电系统中的电流数据。

步骤304、对电流数据进行采样，获取采样电流值。

电流数据可以是，但不限于：电流的脉冲信号或波形信号，对电流的数据进行采样得到电流数据的采样电流值。

步骤306、根据采样电流值判断配电电路是否满足保护控制条件。当确定满足保护控制条件时，执行步骤308，否则结束本次流程。

本实施例中的保护控制条件包括：配电电路满足过载保护条件和/或配电电路满足短路保护条件。

过载保护条件的判断步骤如下：

将采样电流值进行转换和计算等，如将采样电流进行A/D转(Analog to Digital converter，模数转换)得到采样电流对应的数字信号，取其绝对值，再对一个周波内数字信号的绝对值进行求和，并确定一个周波内平均电流值，采样间隔T可以为一个周波时间的1/64，如当频率为50hz时，一个周波的时间为20ms，采样间隔T为0.3125ms。

如果任一第一周波的平均电流值大于第一电流阈值，则自第一周波起累计统计连续多个周波内电流产生的热量值，且该连续多个周波的平均电流值不小于第二电流阈值；当累计统计的热量值超过设定的热量阈值时，则确定配电电路满足过载保护条件。

具体如，将一个周波内平均电流值Ia转换为实际平均电流值Ioa，可通过如下公式计算：

Ioa＝Ia*K；

其中，K为电流转换系数，电流转换系数可根据实际电路的电流电压测量范围和模数转换位数而设定，比如电流测量范围为0～100A，模数转换位数为12位时，K为0.04883，对此本实施例不作具体限定。

在本实施例，数字配电终端设定长延时整定值(Ir)和长延时整定动作时间(Tr，单位为20ms)，然后根据这两个参数计算出如下三个保护门限参数，即设定第一电流阈值、第二电流阈值和热量阈值。

第一电流阈值Ith(即热量累计开始门限电流)，可采用如下公式计算得出：

Ith＝K1*Ir

其中，K1＝1.2。

第二电流阈值Itl(即热量累计结束门限电流)，可采用如下公式计算得出：

It1＝K2*Ir

其中，K2＝1.05。

热量阈值Qth(即热量累计热脱扣门限)，可采用如下公式计算得出：

Qth＝(Ir*K3)²*Tr,

其中，3<K3<9，如K3＝6。

其中，累计统计的热量值可采用如下计算公式得出：

Qsum_n＝Qsum_n-1+Ioa²

短路保护条件的判断步骤如下：

基于采样电流值确定采样电流值的变化斜率值，

如果确定连续第一个数的采样电流值的变化斜率值超过设定的斜率阈值时，则确定配电电路满足短路保护条件。

和/或，

基于采样电流值确定瞬时电流值，

如果连续第二个数的瞬时电流值超过第三电流阈值，则确定配电电路满足短路保护条件。

如，当连续n个采样电流的变化斜率值超过设定的斜率阈值时，则确定配电电路满足短路保护条件，其中，4<n<9，且n为整数，如n为5。

当连续m个瞬时电流值超过设定的第三电流阈值时，则确定配电电路满足短路保护条件，其中，5<m<10，且m为整数，如m为6。

步骤308、向断路器发送保护控制信号指示断路器的断路操作部件执行断路操作。

当确定配电电路满足保护控制条件时，生成保护控制信号并向断路器发送，指示断路器的断路操作部件执行断路操作。

在本实施例的一种可选方案中，当数字控制终端出现故障时，断路器也可通过其磁脱扣对配电电路进行短路保护，也可以通过其热脱扣对配电电路进行过载保护。

使用本发明实施例提供的配电保护执行的配电保护方法，获取配电电路的电流数据，根据电流数据判断配电电路是否满足保护控制条件。当确定满足保护控制条件时，向断路器发送保护控制信号指示断路器的断路操作部件执行断路操作，通过数字控制终端对配电电路进行了有效的数字化智能保护。由此，在利用断路器自身的物理性能执行保护的基础上，对配电系统实现了双重保护。

本实用新型实施例还提供一种配电设备，包括实施例一中的配电保护系统，也可实现对配电系统的双重保护，对此，不再赘述。

本实用新型实施例还提供一种配电系统，包括上述的配电设备，也可实现对配电系统的双重保护，对此，不再赘述。

本领域技术人员可以理解，在本实用新型实施例具体实施方式的上述方法中，各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各步骤的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本实用新型实施例具体实施方式的实施过程构成任何限定。

需要指出，根据实施的需要，可将本实用新型实施例中描述的各个部件/步骤拆分为更多部件/步骤，也可将两个或多个部件/步骤或者部件/步骤的部分操作组合成新的部件/步骤，以实现本实用新型实施例的目的。

以上实施方式仅用于说明本实用新型实施例，而并非对本实用新型实施例的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型实施例的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型实施例的范畴，本实用新型实施例的专利保护范围应由权利要求限定。