煤矿井下电网漏电保护装置.doc

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1、煤矿井下电网漏电保护装置1、相关定义1.1、线路保护装置自定义整定计算系统研究 4.1 引言4.1 引言 目前的继电保护装置整定计算软件在装置的通用性和扩展性方面虽然提出了一 些方法,比如组件化或插件式升级升级的思想等,但利用这些方法开发的系统对不同 用户的保护配置和整定计算存在适应性的问题,整定项目的整定原则仍然只能固化在 程序当中,一旦遇到新的保护新的整定原则,仍然需要程序开发人员开发新原则的计 算组件或插件来实现新项目的整定。 一个完整的自定义整定计算过程,应该分新保护装置模版的建立、新保护装置的 整定计算、人工调整形成最终定值三个过程来完成。本章根据线路保护装置整定计算 的特点提出了一

2、个自定义整定计算系统,论述了系统的总体结构及功能划分,重点阐 述了保护装置的扩展的和整定计算的基本流程,最后设计了系统的数据结构、保护定 值调整模式。 1.2、系统保护装置的自定义扩展 线路保护装置自定义整定计算首先应当从保护装置的扩展开始,保护装置扩展最 终目的是要完整的建立一套新的保护装置模版,该模版在包括保护装置的基本属性和 整定项目信息的同时还要包括各个整定项目的计算方法和新型号的保护装置通知单 模版。一套完整的保护装置模版能够保证整定计算系统中自动完成整定计算和通知单 生成的全部过程。 (1) 保护装置模板的自定义 保护装置模板描述保护装置的基本信息,包括保护装置名称、编号、生产商、

3、包 含整定项目的数目、各个整定项目的中、英文名称、各整定项目的整定原则和保护装 置的定值通知单模版等。保护装置模板中的信息只描述该类保护装置所具有的统一的 结构,并不具有真实的物理意义。当用户在厂站中添加保护装置时,除了需要选择相 应的保护装置模板外,还需完成保护装置模板的初始化,如指定保护装置接入的T A 、 TV 、保护装置出口方式、运行限制条件、当前运行定值等,这个过程我们称之为保 护装置模板的实例化,保护装置模板实例化后就产生一个保护装置模板的对象,该对 象具有实际的物理意义,与真实的保护装置相对应,也是整定计算中的整定对象。 33 保护装置模板支持用户的自定义,用户可自行定制新的保护

4、装置模板,指定保护 装置模板的所有属性,包括名称、生产商、包含的整定项目等,同时可以从整定原则 库中选择或新建各整定项目的整定原则,完成整个保护装置的扩展,新建的保护装置 模板将自动添加到保护装置模板库中。 新建保护装置模板可能与已有保护装置模板比较类似,为了减小新建保护装置模 板的工作量,保护装置模板具有可复制性,复制所得的保护装置模板除去保护装置名 称不同外,其它特性与原保护装置模板完全一致,用户在此基础上进行修改就大大减 少了重复性的操作。 (2) 整定原则的自定义 在第三章第二节当中,我们已经详细的介绍了整定预备量的概念,整定预备量由 程序开发人员预定义在整定系统中,基于整定计算原则自

5、定义的实际需要,系统开放 接口对象支持用户根据需要调用这些整定预备量。下面以具体的实例说明整定原则自 定义的过程。湖北省调度中心高频负序停信定值的整定方法如下: 保本线路末端各种短路情况下流过保护的最小负序电流有 3 倍灵敏度; 旧定值满足灵敏度则取旧定值; 两侧按较小值去一致。 根据原则形成计算公式Iset=I2 min K lmd ,其中:I set 为高频负序停信定值;K lmd 为灵敏度系数;I2 min 为本线路末端短路故障下流过保护的最小负序电流。可以看出, Klmd 为一个参数预备量,根据原则应当取 3,I2 min 为一个故障预备量,他们通过简单 代数运算构成了一个整定原则项目

6、”保本线路末端各种短路情况下流过保护的最小 负序电流有 3 倍灵敏度”,其中故障预备量I2 min 中包含的信息有故障计算的方式、故 障点及故障类型、运行方式组合规则、故障计算结果(流过保护的负序电流)、中间 结果的计算值(流过保护的最小负序电流)等。根据原则,原则中的计算结果并 不能成为最终的定值,还需要和该项目的旧定值(当前保护装置的运行定值)I oper 进 行比较,小者作为本侧线路的整定结果。另外,还需要按前述步骤对线路对侧作同样 的计算,比较两侧的结果之后得到该项目最终的整定结果。 为了在对系统预备量进行调用的同时能够满足整定原则中代数运算、逻辑判断的 34 要求,从根本上实现整定原

7、则的自定义,整定原则采用脚本代码的形式进行封装,每 一个整定原则对应一段脚本代码,脚本代码中同时还可以定义整定方案的输出格式。 封装之后的整定原则可以被定义在整定原则库中为任意整定项目所调用,也可以直接 与某个整定项目绑定在一起,只供该项目调用。脚本代码是由用户通过系统提供的脚 本语言来编写定义的,关于脚本语言的概念将在下一章中详细介绍。 在实际整定计算中,不同地区使用的整定原则在细节上可能存在一定的差异,但 大体上相同,为了减少新建整定原则的工作量,整定原则支持继承特性,继承所得的 整定原则其初始特性与被继承的整定原则完全一致。 (3) 共性量整定原则库 整定原则库是整定原则的集合,从形式上

8、看整定原则库是整定原则的仓库,对整 定原则进行组织、存储和管理。 整定原则库的设计与管理采用分层、分类与多级数据关联的方式,整定原则按照 类型进行分类管理,有集中所有整定原则共同信息的总表,也有表达整定原则个性数 据的子表,它们之间通过关键字进行关联,从而能方便地形成和管理内存中的整定原 则链表和以后进行新添整定原则的扩充。整定原则库提供多种方式的查询,如通过保 护类型查询、自定义查询等,为用户查找和调用整定原则提供方便。 (4) 通知单模版的自定义 通知单模板文件指最终下发到厂站端用于指导现场人员修改保护定值的通知单 的样式,定义定值分类和定值/控制字项及计算结果信息的具体表现形式,通常以表

9、格 的形式表达。通知单模版本身没有任何定值信息,它只定义了通知单中的各个表格与 相对应的保护装置模版中整定项目的对应关系,在完成某套具体的保护装置的整定之 后生成通知单时,保护装置的定值将根据建立的对应关系输出到对应的表格中,形成 一张具体的定值通知单。 通知单模板的自定义包括通知单内容的定义以及通知单形式的定义两个部分。通 知单内容定义部分:主要根据保护装置模版的定值内容来定义,如管理保护型号及其 基本信息(如生产厂家、类型等)、定义各型号保护通知单所包含的定值项及控制字 项。另外,每张通知单都包含有表头信息,如通知单编号、被保护元件名称、TA、 35 TV 等;通知单形式定义部分:本文以

10、EXCEL 的形式定义各型号保护通知单模板的格 式,将在内容定义部分中定义的各通知单定值/控制字项的名称、原定值、新定值等布 置于 EXCEL 模板文件中的指定单元格。 之所以将通知单模板的自定义划分为两个部分,主要是考虑到通知单的内容相对 于形式更为固定,一般只依赖于保护装置型号,且即使通知单的形式需要变化,其内 容也一般不会变。同时,由于通知单模版格式在同一地区的风格具有统一性,因此通 知单模版具有可复制性,用户在原有模版的基础上只需要重新定义通知单内容以及少 量的格式修改就能够定义出新的通知单模版。 1.3、保护各压板定义 位 置1含义 置0含义 D0 差动速断保护投入 差动速断保护退出

11、 D1 比率差动保护投入 比率差动保护退出 D2 差流越限告警功能投入 差流越限告警功能退出 D3 PT断线检测功能投入 PT断线检测功能退出 D4 差动TA断线检测功能投入 差动TA断线检测功能退出 D5 差动TA断线闭锁单相差动保护 差动TA断线不闭锁单相差动保护 D6 循环显示相电流、线电压(一次侧) 不循环显示相电流、线电压(一次侧) D7 循环显示有功、无功、频率(一次侧) 不循环显示有功、无功、频率(一次侧) D8 循环显示差动电流(二次侧) 不循环显示差动电流(二次侧) D9 过流速断压板投入 过流速断压板退出 D10 过负荷保护压板投入 过负荷保护压板退出 D11 零序保护压板

12、投入 零序保护压板退出 D12 负序保护压板投入 负序保护压板退出 D13 功率保护压板投入 功率保护压板退出 D14 失步保护压板投入 失步保护压板退出 D15 1.4、引脚定义 (1)引出端俯视图排列如图 4-2 所示。 图 4-2 引出端排列 45 (2)引出端及功能描述如下表 4-1 所示。 表 4-1 引出端及功能描述 模块引脚号 符号功能 16 Vs电源 共3 Vcc直流电压稳压输出 用2 IREF 电电路基准电流 路1 GND接地 13 OPI-运算放大器输入反向端 15 OPI+ 运算运算放大器输入同向端 14 C1 放大补偿端,为噪声信号滤波防止干扰 器12 C2补偿端,为振

13、荡信号滤波防止干扰 11 OPAO运算放大器输出端 9 UREF为漏电保护器的提供一个约 2.4V 的基准电压 10 ILKI漏电检测输入端 5 TRC1积分电容脚,控制 TW1 脉冲宽度 漏电 检测6 TRC2积分电容脚,控制 TW2 脉冲宽度 器及连接电容器的复位端,可以根据电容的大小来确定电路 可控 硅驱复位的时间。在设定的延时保护时间内漏电信号不再继 4 OFFC 动电续时,或在到达设定的延时保护时间之后若漏电信号还 路继续存在,并使可控硅在触发后,将使电路在预定时间 内恢复到起始状态,控制 TW3 脉冲宽度 7 DLYC连接电容器的延迟端,控制 TW4 脉冲宽度 8 SCRT触发可控

14、硅的驱动输出端 46 1.5、RCD 的定义 国际电工委员会(IEC)对各类剩余电流保护产品都统称为剩余电流动作保护装 置(Residual current operated protective devices,简称 RCD),在 IEC60755 标 上海交通大学工程硕士学位论文 第三章 医疗建筑物中 TN 系统的漏电保护措施 第 7 页 准中,把 RCD 定义为剩余电流保护器,俗称漏电保护器。剩余电流保护器是一种在规 定条件下,当剩余电流达到或超过给定值时能自动断开电路的机械开关电器或组合电 器. 3.1.2 RCD 的原理和功能 RCD 的内部结构 21 是线路进出的一侧为电源,另一侧

15、为负载。RCD 的磁芯包绕了 电气回路的全部载流导体,在磁芯内产生的磁通在一瞬间都与这些导体电流的算术和 有关;在一电流方向流过的电流假设为(+I1),则在相反方向流过的电流为(-I2)。 在正常工作的情况下,回路中电流是相等的,I1+ I2=0 ,在磁芯中产生方向相反大小 相等的磁通,因而互相抵消.电流互感器无输出。一旦接地故障电流 I3 穿过磁芯流向 故障点,经大地或经 TN 系统的保护线返回电源。穿过磁芯的诸导线的电流因此不在 平衡,电流差在磁芯内产生了磁通,这个电流就被称作剩余电流,这个原理也被称作 剩余电流原理。在磁芯内产生的变磁通在绕组内感应出一电动势,这样就有电流 I3 直接(或

16、经过放大)流过脱扣器动作的线圈,使脱扣器动作切断电源,起到保护作用。 图 3-1 RCD 的内部结构原理 Fig. 3-1 interior configuration of RCD RCD 30 分为电磁式 RCD 和电子式 RCD,电磁式 RCD 靠接地故障电流来动作,它与 线路电压无关,而电子式 RCD 靠故障时的线路残压来动作,如果残压过低,TN 系统 内的 RCD 可能拒绝动作,而按动试验按钮,RCD 却能够动作,那是由于在无故障时, 试验电压仍为 220V,给人以 RCD”有效”的假象。由于电子式 RCD 存在线路残压低时 的拒动问题,IEC 标准规定电子式 RCD 只适用于有电气专业人员管理的场所。 1.6、装置艺术定义 装置艺术(Installation Art)是指”场地+材料+情感”4的综合展示艺术。其定 义是艺术家在特定的时空环境里,将日常生活中的现成品进行有效选择、创新改造以 及重新组合,形成具有自身观念的实时作品,并延伸出新的展示意境:观念文化意蕴