一种选煤厂智能型集中式低压选择性漏电保护装置的制作方法

本实用新型有关一种单相接地保护装置，特别是指一种用于选煤厂的地面变电所的智能型集中式低压选择性漏电保护装置。

背景技术：

漏电保护是保证煤矿安全供电的三大保护(过流保护、漏电保护和保护接地)之一，是防止人身触电的重要措施。煤矿地面变电所和井下低压馈电线上应装设带有漏电闭锁的检漏保护装置或有选择性的检漏保护装置，如果无此种装置必须装设自动切断漏电馈电线的检漏装置。

煤矿企业的选煤厂等地面工业用电一般均采用三相三线制供电系统，额定电压为1140v或660v，其变压器中性点经高阻接地系统。当发生漏电时，如果电缆绝缘损坏或者降低，电动机等电气设备的外壳或电缆就会带电，若操作工人不慎触摸到带电体，随时可能发生人身触电伤亡事故；此时的人身触电电压等于系统的相电压，触电电流高达154ma以上，远大于安全电流。且目前的漏电保护装置当进行跳闸保护时，常会出现误动作的现象，选线准确率不高，不能有效及时切断故障电源，威胁到矿井及工人师傅的安全。且时常因漏电误动作造成变电所馈出线大面积停电的事故。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种选线正确率高且能避免因漏电造成正常支路误跳闸导致大面积停电的选煤厂智能型集中式低压选择性漏电保护装置。

为达到上述目的，本实用新型提供一种选煤厂智能型集中式低压选择性漏电保护装置，其包括有用于采集变压器中性点的零序电压和各馈出线的零序电流的信号采集单元、接收所采集的零序电压和零序电流并对其进行数据分析以判断出现故障的馈出线的至少一个下位机以及与该下位机进行通讯并用以显示漏电故障、零序电压和零序电流数值的历史记录、零序电压实时数值、零序电流实时数值的上位机；所述下位机通过光纤收发器与光纤交换机和地面计算机交互通信，该地面计算机能实时远程监控。

所述信号采集单元包括有分别用于采集零序电压和零序电流的零序电压取样器和零序电流互感器。

所述下位机包括有依次连接的能将零序电流信号和零序电压信号转换成可供arm直接处理的电压信号的ct/pt信号调理单元、对该电压信号进行a/d转换并对转换后的数字信号处理以判断出现故障的馈出线的arm运算处理单元和用以控制继电器吸合的继电器输出单元，所述信号采集单元将采样到的零序电压和零序电流直接送入该ct/pt信号调理单元，所述arm运算处理单元与所述上位机之间通过rs-485总线进行通讯。

所述ct/pt信号调理单元包括有信号隔离器、信号滤波器及信号同步调理器。

每一所述下位机的arm运算处理单元具有第一接线端子、第二接线端子及第三接线端子，各接线端子为rs485通讯接口，其中一个arm运算处理单元的第一接线端子与所述上位机进行通讯，其余相邻两个arm运算处理单元之间通过第三接线端子与第一接线端子连接，最末级的arm运算处理单元的第三接线端子串接一个120欧姆的0.1％精度的1/4w电阻。

每一所述下位机的arm运算处理单元具有第一接线端子、第二接线端子、第三接线端子及第四接线端子，各接线端子为rs485通讯接口，其中一个arm运算处理单元的第一接线端子与所述上位机进行通讯，其余相邻两个arm运算处理单元之间通过第四接线端子与第一接线端子连接，最末级的arm运算处理单元的第四接线端子串接一个120欧姆的0.1％精度的1/4w电阻。

所述上位机为液晶显示器。

本实用新型的智能检漏接地电阻保护装置与现有的煤矿各种开关里所使用的漏电保护装置有着根本性的不同，本实用新型采用分散采集漏电信息、集中进行判别的集散式方法，选线的正确率达到100％，真正实现了选择性跳闸，可将事故的影响降低到最小。同时，由于动作的快速性，当发生人身触电事故时，可保证达到30ma.s的安全参量，既能保护人身触电不致死亡，又能缩小停电范围，减少事故损失，是先进、可靠的安全保护装置。

附图说明

图1为本实用新型选煤厂智能型集中式低压选择性漏电保护装置的原理框图；

图2为本实用新型选煤厂智能型集中式低压选择性漏电保护装置的原理框图二，图中显示下位机的具体结构；

图3为本实用新型选煤厂智能型集中式低压选择性漏电保护装置的另一实施例原理框图。

具体实施方式

为便于对本实用新型的结构及达到的效果有进一步的了解，现结合附图并举较佳实施例详细说明如下。

如图1所示，本实用新型的选煤厂智能型集中式低压选择性漏电保护装置包括有上位机3、与上位机3进行通讯的至少一个下位机2及与下位机2连接的信号采集单元1，该信号采集单元1采集变压器中性点的零序电压和各馈出线的零序电流，该信号采集单元1将采集的零序电压和零序电流输送至下位机2，该下位机2对采集的信号进行处理并判断出是哪一路馈出线出现故障或干线出现故障并输出跳闸信号，同时在上位机3上显示漏电故障、零序电压和零序电流漏电故障数值记录、零序电压及零序电流。上位机3可为液晶显示器，下位机2之间依序连接。

本实用新型中的信号采集单元1包括有零序电压取样器和零序电流互感器，分别用于采集变压器中性点的零序电压和各馈出线的零序电流。如图2所示，本实用新型中的下位机2包括有依次连接的ct/pt(currenttransformer/potentialtransformer，电流互感/电压互感)信号同步调理单元20、arm(advancedriscmachines，risc微处理器)运算处理单元21和继电器输出单元22，信号采集单元1将采样到的零序电压和零序电流直接送入ct/pt信号同步调理单元20，arm运算处理单元21与上位机3之间通过rs-485总线进行通讯，继电器输出单元22直接输出跳闸信号。ct/pt信号同步调理单元20、arm运算处理单元21及继电器输出单元22插接于一母板上，该母板还插接有一为上述单元进行供电的电源板，该电源板提供外接的交流电源接口。ct/pt信号同步调理单元20的基本任务是将零序电流互感器和零序电压取样器采样得到的模拟的电流信号和电压信号转换成可供arm直接处理的模拟电压信号，且进行必要的信号调理、放大等工作；arm运算处理单元21主要负责将ct/pt信号调理单元传来的模拟电压信号进行a/d转换，对转换后的数字信号进行运算处理以判断出现故障的馈出线，并控制继电器输出单元22，并负责与上位机3进行通讯；该继电器输出单元22接收arm运算处理单元21传来的信号以控制继电器的吸合即输出跳闸信号。该ct/pt信号调理单元20还包括有依次连接的信号隔离器200、信号滤波器201与信号同步调理器202(如图2所示)，能对信号进行隔离及滤波。

本实用新型的低压选择性漏电保护装置当控制28支路时arm运算处理单元21具有第一接线端子、第二接线端子及第三接线端子，各接线端子为rs485通讯接口，其中一个arm运算处理单元的第一接线端子与上位机3进行通讯，其余相邻两个arm运算处理单元之间通过第三接线端子与第一接线端子连接，最末级的arm运算处理单元的第三接线端子串接一个120欧姆的0.1％精度的1/4w电阻。若本实用新型的接地电阻保护装置当控制56支路时arm运算处理单元21具有第一接线端子、第二接线端子、第三接线端子及第四接线端子，各接线端子为rs485通讯接口，其中一个arm运算处理单元的第一接线端子与上位机3进行通讯，其余相邻两个arm运算处理单元之间通过第四接线端子与第一接线端子连接，最末级的arm运算处理单元的第四接线端子串接一个120欧姆的0.1％精度的1/4w电阻。

通过安装在各分支路的零序电流互感器和中性线的零序电压取样器，采样各分支路零序电流和变压器中性线零序电压后经过信号调理后，送入arm运算处理单元21进行计算、判断后，输出给继电器输出端元22，并且进行报警。同时实时数据也通过串口总线送入10.4时液晶显示器，该上位机3安装有相应的软件，实时显示各分支路零序电流和中性线零序电压，具备数据查询和故障查询功能，同时可以通过该软件，对下位机arm运算处理单元21的cpu进行数据的设定。

如图3所示，本实用新型中的arm运算处理单元21通过光纤收发器4与光纤交换机5和地面计算机6交互通信，arm运算处理单元21与光纤收发器4之间及光纤收发器4和光纤交换机5之间通过光纤接口进行通讯，该光纤交换机5通过光纤与地面计算机6通信。本实用新型中的光纤收发器4、光纤交换机5主要是负责和地面计算机6进行通讯，实现远程计算机的实时显示和操作。

本实用新型中的地面计算机4主要是用于远程监控，光纤收发器4通过千兆网线网络实现地面计算机4的实时远程数据通信，可以实现数据的修改、设定，远程复位和控制，历史数据及故障信息的查询。

本实用新型的选煤厂智能型集中式低压选择性漏电保护装置采用零序功率方向式原理和零序电流群体比幅比相原理综合判据对故障线路进行判断；当采用零序功率方向式原理进行判断时，通过零序电压互感器和电流互感器，下位机同步采集变压器中性点电压即零序电压和各馈出线的零序电流，经滤波、a/d转换后，计算幅值和相位；cpu将所采集的零序电压、零序电流大小与各定值进行比较，并且比较二者的相位，确认是本回路发生漏电故障时，可以准确判断故障出线，启动出口继电器跳闸，同时在计算机液晶显示屏上显示漏电故障、零序电压、零序电流；当采用零序电流群体比幅比相原理时，通过零序电流互感器采集的电流，用电流相量的实部和虚部比较了各零序电流之间在幅值与相位上的关系，若其中一个支路互感器电流与另外两个电流之间实部之积与虚部之积的和均小于零，则可以判断单相漏电必定发生在该条支路上，该支路分开关进行漏电保护动作；若任意两个电流之间实部之积与虚部之积的和均大于零，则可以判断单相漏电必定发生在干线上，总开关进行漏电保护动作。

系统无单相接地故障时，装置处于监视状态，液晶屏显示当前日期与时间，当零序电压大于整定值(100v)时，表示系统发生单相接地，此时cpu将采集的零序电压数据和所有的零序电流数据进行滤波、排序、判断、经过多次综合分析后，将接地故障信息(如接地起始时刻、故障线路号、故障累计时间等)送液晶屏显示，并将判断结果送继电器输出报警。

本实用新型中的液晶显示器实时显示系统中每一arm运算处理单元中的零序电压值和各支路零序电流值；一旦某条支路发生漏电故障，液晶显示器就会显示某某支路漏电保护动作，同时故障灯和保护灯会点亮，直到故障解除，系统恢复正常运行；该液晶显示器同时具有复位/关闭某条支路、修改整定值、修改增益等具体的功能。

本实用新型的技术参数：

可同时监测支线56条支路；

接地方式：适用于经高阻接地系统；

出线方式：电缆或架空线；

电压继电器电压大于60v(150ma)时，装置发出声光报警；大于等于100v(300ma)变压器低压进线柜跳闸；

漏电流继电器电流大于等于150ma时动作，电阻柜发出声光报警；大于等于300ma时，变压器低压进线柜跳闸；

零序电流输入范围：0～1000ma；

零序电压输入范围：0～999v；

报警输出触点容量：ac250v5a；dc12v1a；

额定工作电压：ac/dc220v±20％；

额定工作频率：50hz；

整机功耗：＜25w；

通信接口：rs232/485，波特率9600bps。

本实用新型采用分散采集漏电信息、集中判别、集中管理、独立控制的集散式方法，选线的正确率达到100％，真正实现了选择性跳闸，可将事故的影响降低到最小；并且该装置也同时对变压器中性线进行监控，当达到报警值时，会进行声光报警，起到了分支线和中性线的双重监控。同时，由于动作的快速性，当发生人身触电事故时，可保证达到30mas的安全参量，既能保护人身触电不致死亡，又能缩小停电范围，减少事故损失，同时便于查找故障线路，是先进、可靠的安全保护装置。该接地选线装置，能在系统发生单相接地时，准确、迅速地选出接地线路或母线。使用简单方便，无需维护，可根据用户需要将相关信息通过通信接口传给上级监控系统，适用于无人值守变电站。

本实用新型采用arm信号处理技术具有功能强大、处理速度快、抗干扰能力强等特点，完全满足选煤厂的恶劣环境，为研制该环境下的工控产品探索了一条新的技术途径；所研制的零序电流互感器采用新型材料作为铁芯，参数设计合理，其二次信号在较长距离的传输过程中失真小、负载能力强，是保证系统正确选线的重要器件，可作为独立产品进行推广；本实用新型中的零序电压采集是通过中性点电流/电压变换的方法实现的，接线简单、硬件成本低、对供电系统不产生任何影响，安全可靠；本实用新型的保护范围为56条出线回路，完全满足低压供电系统的容量要求；本实用新型中作为上位机的液晶显示器软件采用vb编写，界面友好，操作方便，口令保护，能够保证操作安全；arm程序采用汇编语言和c语言混合编写，既保证了采样的快速性又具有较强的运算判断能力；本实用新型采用分区独立同步的模拟量信号采集方式，成功地解决了多路、高速同步采集过程中，运算速度难以满足漏电保护动作时间要求的问题。

本实用新型中的零序电压互感器与arm运算处理单元与继电器输出单元为市售产品，在此不做赘述。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。