一种快速隔离控制器及其方法与流程

本发明涉及电力系统10kv中压系统，具体涉及一种快速隔离控制器及其方法。

背景技术：

电力配网行业发展至今，用户对供电质量要求越来越高，实现配网自动化是提高供电质量的必要条件，实现配网自动化又以馈线保护装置是否智能为首要条件。传统的智能配网是在10kv馈线上，安装一次高压开关，一次高压变压器pt,二次智能保护终端控制器装置，以及他们之间的电气连接的电缆线，按以住传统的技术要做出故障最少要经过30毫秒，会造成电能浪费，并且不能很快速的隔离故障点，经过测试发现当线路发生故障时到实际高压开关分闸隔离，要经过30毫秒左右，几乎都耗在终端控制器里，再深入测试得知，其中软件判断用了20毫秒，硬件动作用了10毫秒，而软件判断的做法是，采取一个完整周期的电流信号，国内为50hz的正弦波信号，一周期为20毫秒，一周期用160个采样点采取，即2个点隔间时间为0.125毫秒，通过160个点，即20毫秒，绘成曲线图，再计算此面积大小，当有故障时，电流必定很大，而采样周期一样，采样点一样，但绘成的曲线图会很大，计算出的面积也会很大，这时软件判断为故障。硬件方面，目前的终端控制器中的输出电路模块采用的是继电器控制，继电器动作时间，固有时间为10毫秒左右，继电器靠电能产生磁场，磁场力吸合动触点来完成动作，所用的时间为10毫秒。软件和硬件的因素加起来造成整套设备判断时间慢，影响了输送电能质量，造成了电能的浪费，不能快速隔离电源侧，负荷侧，对安全运行也带来了隐患。

技术实现要素：

首先，本发明提供了一种快速隔离控制器，用以解决现在10kv中压系统不能快速隔离故障点的硬件问题，再次，提供了该快速隔离控制器的控制方法，用以解决10kv中压系统不能快速隔离故障点的软件问题。

本发明的技术方案为：

一种快速隔离控制器，用于10kv中压系统，所述10kv中压系统包括10kv电源侧、10kv负荷侧、变压器和一次高压开关和终端控制器，其中，所述一次高压开关包括电流互感器ct和真空隔离开关，所述10kv电源侧的输出端连接所述真空隔离开关的输入端，所述变压器安装在所述10kv电源侧的出线侧，变压器用于把10kv高电压变成低电压，为终端控制器供电，所述真空隔离开关的输出端连接10kv负荷侧的输入端，所述电流互感器ct的电流感应端感应真空隔离开关之前的线路上电流，所述电流互感器ct的输出端连接所述终端控制器的输入端，所述终端控制器的输出端连接所述真空隔离开关的控制端，所述终端控制器包括采样电路模块、处理器cpu和输出电路模块，其特征在于：所述输出电路模块包括半导体开关管，所述半导体开关管的控制端连接所述处理器cpu的输出控制端，所述半导体开关管的输出端连接所述真空隔离开关的控制端。

进一步地，所述半导体开关管采用mos管。

进一步地，所述方法包括采样电路模块在一个被等时间分为n个采样点的正弦波范围内采取少于n个相邻的从电流互感器输入至所述采样电路模块的采样信号，所述处理器cpu根据所述采样信号，计算每两个采样点之间的电流信号的斜坡度，并将该斜坡度与正常电流的相同时间相同采样点的两个采样电流的斜坡度比较，若两者不一致，则判断为故障电流。

进一步地，所述处理器cpu根据所述采样信号，计算每两个采样点之间的电流信号的斜坡度，并将该斜坡度与正常电流的相同时间相同采样点的两个采样电流的斜坡度比较计算的是每两个相邻的采样点之间的电流。

进一步地，所述采取的少于n个相邻的从电流互感器输入至所述采样电路模块的采样信号是连续的采样点之间的电流信号。

进一步地，采取的是16个相邻的从电流互感器输入至所述采样电路模块的采样信号。

进一步地，每两个相邻采样点之间的时间间隔为0.125s。

进一步地，16个相邻的从电流互感器输入至所述采样电路模块的采样信号的时间间隔为0.125s。

进一步地，两个采样点之间的电流的斜坡度越大，则电流越大，与该两个采样点的正常电流的斜坡度比较，夹角越大，则误差程度越大。

本发明的有益效果为：本发明的快速隔离控制器，将输出电路模块的继电器改为半导体开关管，将硬件的动作时间从毫秒级缩短到纳秒级别，大大缩小了控制器的控制时间，本发明的快速隔离控制器的控制方法，改变了传统故障判断时靠采样点绘制成图，计算图的面积的大小的问题，直接计算几个采样点的斜坡度，大大缩小了计算的时间，软硬件结合，提高了隔离控制器的控制时间。

附图说明

图1为本发明实施例的硬件结构框图；

图2为本发明方法的正常电流和故障电流的采样点示意图。

具体实施方式

下面参考附图并结合实施例对本发明进行详细说明。需要说明的是在不冲突的情况下，以下各实施例及实施例中的特征可相互组合。

如图1所示，一种快速隔离控制器，用于10kv中压系统，所述10kv中压系统包括10kv电源侧、10kv负荷侧、变压器1和一次高压开关2和终端控制器3，其中，10kv电源侧、10kv负荷侧是输送电网10kv电线，在户外架空电线杆上运行，所述一次高压开关2包括电流互感器ct21和真空隔离开关22，所述变压器1安装在所述10kv电源侧的出线侧，变压器1用于把10kv高电压变成低电压，为终端控制器3供电，所述真空隔离开关22的输出端连接10kv负荷侧的输入端，所述电流互感器ct21的电流感应端感应真空隔离开关22之前的线路上电流，所述电流互感器ct21的输出端连接所述终端控制器3的输入端，所述终端控制器3的输出端连接所述真空隔离开关22的控制端，终端控制器3一般挂在户外架空电线杆的柱子上，所述终端控制器3包括采样电路模块31、处理器cpu32和输出电路模块33，电流互感器ct21是把10kv的大电流转变成终端控制器3中采样电路模块31可采集的小电流信号，一般变比为600：5，采样电路模块31是把从电流互感器ct21传送过来的电流信号，进行采样，a/d转换，转换成处理器cpu32想要的数字信号，在处理器cpu32进行运算与分析，如判断有故障时，信号转给输出电路模块33，由它控制真空隔离开关22的分闸，快速隔离故障。另外，本实施例的电流互感器ct21和真空隔离开关22在一次高压开关2的内部，采样电路、处理器cpu32和输出电路模块33设在终端控制器3的内部。电流互感器与终端控制器3之间、终端控制器3与真空隔离开关22之间都通过电缆连接。所述输出电路模块33包括半导体开关管，所述半导体开关管的控制端连接所述处理器cpu32的输出控制端，所述半导体开关管的输出端连接所述真空隔离开关22的控制端，半导体的动作时间在纳秒级别，几乎不耗时间，可以忽略不计。本实施例的所述半导体开关管采用mos管，不仅好用，而且成本低廉。而继电器动作时间，固有时间为10毫秒左右，大大的节省了时间成本。

一种快速隔离控制器的控制方法，所述方法包括采样电路模块31在一个被等时间分为160个采样点的正弦波范围内采取少于160个相邻的从电流互感器输入至所述采样电路模块31的采样信号，所述处理器cpu32根据所述采样信号，计算每两个采样点之间的电流信号的斜坡度，并将该斜坡度与正常电流的相同时间相同采样点的两个采样电流的斜坡度比较，若两者不一致，则判断为故障电流。

所述处理器cpu32根据所述采样信号，计算每两个采样点之间的电流信号的斜坡度，并将该斜坡度与正常电流的相同时间相同采样点的两个采样电流的斜坡度比较计算的是每两个相邻的采样点之间的电流。

所述采取的少于160个相邻的从电流互感器输入至所述采样电路模块31的采样信号是连续的采样点之间的电流信号，两个采样点之间的电流的斜坡度越大，则电流越大，与该两个采样点的正常电流的斜坡度比较，夹角越大，则误差程度越大。

本实施例采取的是16个相邻的从电流互感器输入至所述采样电路模块31的采样信号，每两个相邻采样点之间的时间间隔还是为0.125s，采取16个采样点进行曲线变化斜坡度，需要2毫秒时间，再把这些数据传送到处理器cpu32进行分析，判断是否为故障电流。当然，本实施例并不限于采集16个相邻的采样点，采集相邻的点，可以缩短采样时间，另外，在不影响采集准确性的条件下，采集的点可以少于16个。

如图2所示，显示了正常电流的曲线斜坡渡与故障电流的曲线斜坡渡，其中，线条4表示正常的电流曲线，线条5表示的是故障的电流曲线，从图中，也可直观的看出两个线条的斜坡渡或者曲率的不同。

通过本软件方法的设计，能够将之前的软件计算30毫秒时间缩短成2毫秒，减少了故障电流发生的时间，可以提高输送电能质量，减少电能的浪费。

综上所述，通过硬件及软件的改进，提高乐判断故障的速度，缩短乐因输送电网故障引起的停电时间，缩小了因输送电网故障引起的判断时间，实现了快速隔离电源侧，负荷侧，对安全运行起到了重要作用。

以上所属实施例仅表达了本发明的集中实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。