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GSM高壓真空斷路器設計方案
發布時間:2016-04-25
高壓真空斷路器GSM設計方案

一.方案總體要求

根據實際情況,為保證產品安全、可靠運行,該方案設計時,以滿足以下要求為出發點。
1)產品安全、可靠,這是產品最基本的要求。所有產品應是成熟可靠的產品,有著完善的保護功能,在系統發生故障時,應快速的隔離故障而不會造成越級跳閘。
2)通過GSM網絡實現遠程控制與監測,能實時將產品運行狀態和電壓、電流的變化通過無線網絡反映到手機。系統發生故障時,能實時將故障上報手機。
3)具有完善的保護功能,可實現合閘涌流、小電流接地保護、過流延時和短路速斷保護。合閘涌流延時、過流延時時間可調。
4)一體化設計,防破壞,安裝方便。
5)電壓互感器內置高壓限流熔斷器,能防止因電壓互感器故障造成線路越級跳閘。
6)良好的操作界面,易操作,易維護。
7)能節省投資,在滿足先進性和國家有關規范的要求前提下盡量節省投資。
二.方案簡介
根據方案的總體要求,我們選用ZW8型戶外高壓真空斷路器配CDA901-GSM型重合控制器及后臺軟、硬件實現產品的全部要求。其中,ZW8戶外高壓真空斷路器為主保護和控制設備,執行線路的正常合、分閘動作,故障情況的的分閘動作。CDA901-GSM重合控制器與斷路器,實現線路在線保護、實時檢測系統電流、電壓信號,實時將數據通過GSM無線網絡傳送到手機,根據手機的命令執行相應的指令等。通過無線網絡進行“四遙”操作等。
2)CDA901-GSM
1.無線CDA901-GSM重合器控制器系統的構成及原理
該裝置以32位CPU為核心,加以高集成數字運算電路,具有運算能力強、檢測精度高、線性度動態特性好等優點,該裝置為全戶外運行設計,考慮了防強電磁干擾,防雷電沖擊,防高、低溫,防塵,防水等嚴酷的環境要求,能適應我國絕大部分地區。為用戶提供了強大的功能擴展空間。在軟件設計上我們用了目前電力保護最流行的數學FFT算法,現例出CDA901-GSM重合器控制器的特點如下;

(1)全周波傅里葉算法
全周波傅里葉算法是采用由cosn?1和sinn?1 (n=0,1,2,…)正弦函數組作為樣品函數,將這一正弦樣品函數與待分析的時變函數進行相應的積分變換,以求出與樣品函數頻率相同的分量的實部和虛部的系數,進而可以求出待分析的時變函數中該頻率的諧波分量的模值和相位。
(2)電參量高次諧波分量測量軟件設計
利用DSP芯片強大的快速運算功能,設計出滿足實時性要求的測量電流的3次、5次、7次諧波分量的軟件。
(3)抗干擾設計
為了保證本產品能可靠運行,在高干擾下,設備應無實質性影響,才能達到電力系統可靠性的要求。
我們在設計中對電路PCB布板,進行了嚴格的計算,從電路技術,設計和工藝同時保證的方法。
(4)電磁兼容所涉及的是一個多維空間,在一般情況下存在于三維物理空間中,我們首先考慮地線如圖所示,盡量避免地線環路的形成,同時對各個輸入回路進行光耦隔離,并且使用了先進的半導體抗干擾器件TVS管,當TVS的兩極受到反向瞬態高能量沖擊時,它能以10-12秒量級的高速,將其量級的高阻抗變為低阻抗,吸收高達數千瓦的浪涌功率。。使兩極間的電壓箝位于一個預定值,有效地保護電子線路中的精密元件,免受各種浪涌沖擊的損壞。
TVS對靜電、過壓、電網干擾、雷擊、開關燈火、電源反向及電機/電源噪音的振動保護尤為有效。由于它具有響應時間快,瞬態功率大、漏電流低、擊穿電壓偏差小、箝位電壓易控制、沒有損壞極限、體積小、價格低等特點。
(5)通信接口設計
為滿足網絡重構功能,設計了包括RS232/RS485,CAN總線、電力載波擴頻通信等多種通信接口,實現重合器控制器與上位機的實時通信,為快速隔離和維修故障點提供有力的技術支持。
通訊協議:采用RS-232(600~9600波特率可調), 通訊規約符合IEC870-5-101標準。
整體框圖如下圖示,輸入接口中的CT及PT得到正比與一次上的電流和電壓經放大后AD數據采集送入32位處理器及DSP高速運算,由此得出相關的數字量依據,作為顯示及判斷是否要故障保護動作,同時把相關數據信息通過GSM傳輸給控制手機。
三.無線CDA901-GSM重合器控制器主要功能
1)帶UPS功能
具備UPS功能:交流失電可合分50次以上,保證48小時內正常工作。本功能專門針對停電后檢修的獨特設計,改進了傳統控制器中的只用電容分閘而不能合閘及電機儲能的特點。
2)定時限保護功能
定時限保護方式按照傳統的三段式電流保護方式(速斷、限時速斷、過流)進行,合理配合整定可及時有效的對線路故障進行隔離,減小事故的影響范圍。
3)重合閘功能
可以按照事先整定的次數進行多次(0-3)重合閘功能。
4)手合遇故障功能
手動合閘時,出現故障,控制器立即斷開閉鎖不進行重合閘。
5)防涌流功能
由于線路上有許多設備,在啟動時線路電流(涌流)比較大,而且時間比較長(一般線路涌流時間最多不超過200ms,但油田線路上的涌流時間甚至會超過600ms)往往會造成開關設備合不上的現象,針對油田的特殊性我們在控制器里面增加了防涌流的功能,并且涌流時間可調。 
6)操作功能
重合器控制器提供了控制器面板操作功能,遙控器操作分、合閘功能以及遠方控制、遠程主機操作功能。
7)“GSM”通訊功能
產品裝有GSM無線傳輸數據模塊可實現遙測、遙調、遙控、遙信四遙功能
8)顯示自動保護功能
在沒有按鍵按下的情況下,為保護液晶,3分鐘后顯示自動關閉,按下任一鍵恢復顯示到主頁面。
9)液晶顯示功能
為產品現場的整定、設置、查看提供直觀的各種參數。
10)事件記錄功能
可記錄最近的255條事件 。
11)記憶功能
各種設定的數據自動進入記憶單元,10年不丟失。
12)遙信量檢測功能
可檢測開關的當前狀態
14)備用電源自動管理功能
為節約備用電源,在沒有外部電源的情況下5分鐘后自動關閉蓄電池電源,需要使用時可恢復;來電后自動恢復。
15)小電流接地保護功能,短信主機軟件.
四.CDA901重合器控制器通過GSM無線通訊數據在手機可實現的功能
1)遙測:遠程測量電流、電壓等可通過手機的處理功能。
2)遙調:針對不同的地點,不同的時期線路負載的不同可通過手機對每臺控制器的保護定值進行參數修整、對線路起到更有效的保護與控制,同時也方便了工作人員操作。
3)遙控:針對實際情況,可通過手機對高壓開關進行合,分閘操作,簡單方便。
4)遙信:可通過手機獲得CDA901-GSM重合器的當前所有數值。重合閘操作方式;重合閘延時時間(包含三次重合閘時間和復位時間);前十次的故障記錄;重合閘次數。為有效的整定,提供依據與參考。對現場的實際情況一目了然。
5)故障實時上報功能:出現任何故障每個單元以短信的形式上報手機。以便能更好地了解和控制整個電網。
6)取定值,獲得CDA901-GSM重合器的當前所有數值:即當前是定時限電流門限值;定時限的延時時間;重合閘操作方式;重合閘延時時間(包含三次重合閘時間和復位時間);前十次的故障記錄;重合閘次數。為有效的整定,提供依據與參考。
7)可以對各個終端進行時間校準,保證整個網絡運行的一致性,便于統一管理。
利用GSM實現配網自動化用戶須考慮的問題
1. 網絡的傳輸速度速率的高低取決于移動運營商的網絡設置,視網絡情況而定。
2. 每個終端裝置用戶需要提供一個固定的手機SIM,由此產生的費用由用戶承擔。
3. 用戶需提供每條線路的正常工作電流以及最大工作電流,以更好的實施線路保護。
關鍵詞:高壓真空斷路器
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