一種通用數字式臨時繼電保護裝置

王起琦　石磊　官鑫　張旗

摘要：本文分析了研制該繼電保護裝置的技術背景，同時分析了現有產品功能及通用性不足的原因。介紹了一種通用數字式臨時繼電保護裝置，能夠提供更好的通用性，而且通過封閉箱體安裝，適用于小型高壓開關設備或低壓成套設備的嵌入式安裝，功能全面，接線簡潔。

關鍵詞：繼電保護 通用 數字式 裝置

中圖分類號：TM773 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）08-0130-01

1 技術背景

數字電力保護是通過對電力系統的運行參數分析做出判斷，以保護在一些狀況下對線路、變壓器、電動機及電容進行繼電保護，現有的數字電力保護主要為高壓電力系統電力故障保護應用設計，體積較大，不適用于小型高壓開關設備或低壓成套設備的嵌入式安裝，功能冗余，接線繁瑣。現有的行業內設計有低壓保護系統，傳統的低壓保護系統，結構雖然簡單，但功能不足，不可現場整定調節，沒有通訊接口，且現場安裝調試困難，不能滿足用戶對高級功能的要求。

現有產品功能都是針對具體應用而設計，如：必須按照不同的保護對象分為變壓器、電動機、線路等，而通用性不足，不能滿足用戶相當靈活的現場應用需求；而且現有的高壓電力系統的電力保護裝置不適用于低壓設備上，原因有如下：（1）產品自身體積過大，不能嵌入到現場設備的專用控制箱體中；（2）該類產品一般按照中壓系統的運行方式設置參數或功能，沒有考慮到低壓設備特殊的運行工況，使保護功能存在較大的缺陷；（3）過高的自身功率損耗，使產品發熱較嚴重，在通風不良的情況下，會出現功能失效。

2 裝置結構組成及特征

2.1 裝置結構組成

該裝置包括一組電路板，電路板包括一個嵌入式控制器，連接有信號采集模塊，連接有信號輸入端子，有輸入模塊、顯示模塊及控制信號輸出端子，電路板設于封閉的金屬箱體內，箱體包括面板及設于面板后方的殼體，殼體由后端面和側板組成，輸入模塊和顯示模塊設于面板上，信號輸入端子和控制信號輸出端子設于殼體的后端面上。

2.2 智能數字保護裝置特征

包括與電力母線連接的電流互感器感應取能與測量線圈、低能量聚集與高能量泄放調控單元、超低功耗信號處理單元、與低電壓脫扣器連接的低電壓脫扣器供能單元、無線通信單元、故障指示單元、參數設置與整定單元和信號調理單元，電流互感器感應取能與測量線圈還與信號調理單元的輸入端、低能量聚集與高能量泄放調控單元的輸入端連接；低能量聚集與高能量泄放調控單元的輸出端分別與信號調理單元、超低功耗信號處理單元、低電壓脫扣器供能單元、無線通信單元、故障指示單元和參數設置與整定單元連接，為它們提供工作電源；信號調理單元的輸出端與超低功耗信號處理單元的輸入端連接，為超低功耗信號處理單元提供分析信號；超低功耗信號處理單元的輸入輸出端口還分別與低電壓脫扣器供能單元、無線通信單元、故障指示單元和參數整定單元連接，為超低功耗信號處理單元提供信號的輸入及輸出。

3 裝置設計技術方案分析

3.1 裝置技術方案

該裝置包括一組電路板，所述的電路板中包括一個嵌入式控制器，嵌入式控制器連接有信號采集模塊，信號采集模塊連接有信號輸入端子，嵌入式控制器連接有輸入模塊、顯示模塊及控制信號輸出端子，電路板設于一個封閉的金屬箱體內，箱體包括一面板及設于面板后方的殼體，殼體由后端面和側板組成，輸入模塊和顯示模塊設于面板上，信號輸入端子和控制信號輸出端子設于殼體的后端面上。

本文介紹的通用數字電力保護裝置通過嵌入式控制器在進行信號的處理和發送，可將現有的各類專用的設備和線路的保護裝置的控制軟件寫入該嵌入式控制器中，從而能夠提供更好的通用性；而且通過封閉箱體安裝，適用于小型高壓開關設備或低壓成套設備的嵌入式安裝，功能全面，接線簡潔。

3.2 具體實施方式

本文介紹的通用數字電力保護裝置包括一組電路板，電路板包括一個嵌入式控制器，嵌入式控制器連接有信號采集模塊，所述的信號采集模塊連接有信號輸入端子，嵌入式控制器連接有輸入模塊、顯示模塊及控制信號輸出端子。電路板設于一個封閉的金屬箱體內，箱體包括一面板及設于面板后方的殼體，殼體由后端面和側板組成，輸入模塊和顯示模塊設于面板上，信號輸入端子和控制信號輸出端子設于殼體的后端面上。

為了與小型高壓開關設備或低壓成套設備的標準安裝位相配合，在實際工程中，箱體的高度為60.5mm；箱體的寬度為116.5mm；箱體的長度為104.5mm。由于信號輸入端子和控制信號輸出端子在裝配以后會突出于殼體的后端面，從而會占用一定的安裝縱深距離，為了避免與現有的小型高壓開關設備或低壓成套設備的標準安裝位的縱深距離相配合，箱體的長度包括信號輸入端子和控制信號輸出端子長度。另外，由于顯示模塊需要顯示參數情況，調節選項、警示信息等，為了分類顯示各種內容，顯示模塊包括顯示屏和指示燈。由于需要對顯示屏顯示的內容進行選擇，所以輸入模塊為一組操作按鍵，方便操作人員使用。

后期工作可以對該裝置進行進一步的改進，后期研究該數字式通用臨時繼電保護裝置可以進行智能化深加工，研制智能數字繼電保護通用裝置，設有參數設置與整定單元，該單元可通過數字保護裝置的參數設置與整定功能，可以選擇裝置的動作啟動電流、保護類型、整定曲線的設置。使得通用、臨時、規范、智能、數字、繼電保護裝置設置及應用都更加的智能和人性化。

4 結語

本文介紹了一種通用數字電力保護裝置，可以有效解決現有繼電保護檢修工作及相關技術中無法嵌入專用控制設備、且通用性與穩定性較差的問題，該裝置設計簡單，操作方便，可以在現場臨時使用，具有可靠的穩定性和可操作性。適用于小型高壓開關設備或低壓成套設備的嵌入式安裝，接線較為簡單。

參考文獻

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