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低压线路的保护装置应该怎样设计的?

发布时间:2019-06-05 10:56    浏览次数:

  目前低压(交流不超过1000V或直流不超过1500V)配电保护多选用塑壳断路器、熔断器或剩余电流动作保护器,实现速断、长延时保护,但很多塑壳断路器动作精度不够,难以实现级间选择性配合,可能会造成上下级连跳、扩大事故。另外,塑壳断路器不具备信号实时监测显示、事件记录和通讯组网等功能。

  低压线路保护装置的设计

  低压线路保护装置用于AC 400V(或690V)电压等级中的产品,安装在低压馈线柜中,采用嵌入式或导轨安装。产品的正常工作条件:工作温度为-10℃~+55℃,海拔不高于2000米,环境中无明显腐蚀性气体,湿度≤95%,不结露。为满足配电标准中对线路过载、接地故障的保护要求,设计有两段定时限保护和反时限保护(标准反时限、极端反时限等8种曲线),另外带有欠压保护和过压保护等多种保护功能。装置由硬件平台和软件平台组成。

  主要硬件电路的设计

  在低压系统中当大功率电机起动时,可能引起电网电压瞬间降低。为防止电压降低引起装置误动作,装置电源输入范围设计为AC 85V~AC 265V;在有些场所中,低压控制回路会采用直流供电(DC 110V或DC 220V),因此电源需要支持交流和直流两种方式。常用的线性电源不能很好的满足这些要求,因此采用开关电源方案来设计装置电源。

  开关电源电路图

  低压馈线中的电压、电流信号相对于本装置内部的采集电路属于高电压、大电流信号,需要将其变为低压、小电流信号。设计采样电路时需要综合考虑电阻的功率、电压、温漂系数、精度等参数。取样电阻选取后,再设计后级的信号处理电路。信号处理电路包括滤波、放大等电路。滤波电路设计时一般会采用低通滤波,滤除不需要的干扰信息,滤波截止频率要与软件采样频率匹配。信号放大电路设计时需考虑信号范围、线性度等参数,必要时需要做分段处理。

  软件设计

  现阶段的低压供电系统会存在谐波源,给电网带来谐波污染,因此低压线路保护装置需要选取基于非正弦信号的测量算法。基于非正弦信号算法包括傅里叶算法、一阶差分后半波傅里叶算法、真有效值等算法。傅里叶算法可以分解出各整次谐波信息,在保护类产品中被大量使用。如果出现频率偏移、信号中带有衰减的直流分量时,需要采取相应的措施,否则造成计算错误。

低压线路的保护装置应该怎样设计的?

  针对线路过载、接地故障,低压线路保护装置带有反时限保护功能。反时限可以简单的理解为:电流越大,保护动作越快,电流越小,保护动作时间越长。在电力系统继电保护中,反时限电流保护是广泛应用于发电机、变压器、电动机以及输电线路的保护。反时限过流保护通常基于如下的时间—电流反时限特性:

  Ir*t=K

  其中,K为系数,r根据保护的不同使用场合而取不同的值:一般在被保护线路首端和末端短路、电流变化较小的情况下,采用定时限过流保护,定时限可以认为是一种特殊的反时限特性,即r=0;而在线路首末端短路、电流变化较大的情况下,则采用非常反时限特性,即r=1;通常输电线路采用一般反时限特性,即0<r<1;反应过热状态的过流保护,在于熔断器配合的场合则采用特别反时限特性,即r=2


低压线路的保护装置应该怎样设计的?