一种深度限流装置

技术领域

本发明涉及输变电系统技术领域，具体为一种深度限流控制器在运行过程中实时监测电流是否存在短路现象并在电流过零点时刻断开开关的一种装置。

背景技术

输变电系统发生短路故障时，系统短路电流通常为额定电流的十几倍，对发电机、变压器、断路器、输配电线路等电气设备会产生很大危害。应用较广且较经济、实用的真空断路器的分断能力基本在40kA及以下，分断时间为几十毫秒。伴随着经济的发展，企业用电量逐年提高，为企业供电的变压器容量也逐年增大，各企业配电系统面临短路电流已经接近或达到真空断路器的最大分断能力。导致负载侧断路器开断容量不足、变压器抗短路冲击能力不足等问题，对安全运行造成严重威胁。特别是大型的钢铁企业，由于环保节能领域越来越受到重视，钢厂内的余热、余能电厂项目逐渐增多，导致钢厂用电系统的短路容量也逐步提高，对钢厂原有用电系统的影响也越来越大。

对于各企业所面临越来越严重的短路电流超标的问题，采用了串联限流电抗器的做法。然而利用普通的串联限流电抗器并没有从根本上解决限流深度问题(一般电抗率约在百分之十左右)，并伴随着电能损耗、电压波动、电磁干扰等弊病。供电网络发生短路时，由于电抗器的限流深度不足，并不能有效的保护开关柜、变压器、发电机等主要电气设备，在非常大的短路电流冲击下，变压器、发电机会造成绕组变形而损坏，开关柜断路器会炸裂等等，从而对安全和生产造成重大影响。

虽然爆炸型大容量高速开断装置和电抗器的并联在国内也有应用，仅仅解决了普通电抗器的电能损耗、电压波动、电磁干扰等问题，然而当系统发生短路故障后其一次元器件动作，电抗器投入工作并没有解决限流深度问题。而爆炸型大容量高速开断装置在动作后，需要更换新的备件，方可重新投入运行，企业运行维护费用也大大增加。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种深度限流装置，解决了现有技术中电抗器正常运行时带来了巨大的电能损耗、电压波动、电磁干扰等问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种深度限流装置，包括互感器单元、主采集单元、主控单元、底板、通讯单元以及用于通过底板给控制器供电的电源装置；

所述互感器单元通过光纤通讯与主采集单元相连，所述主采集单元包括主采集板与就地采集板，所述电源装置、主采集单元均通过底板与主控单元连接；

所述互感器单元用于采集系统的电流数值，并将并将电流数值的模拟信号转换为电流数值的数字信号通过光纤通信传输到主采集板；

所述主控单元实时获取电流的数值，对获取的电流数值进行瞬时值及电流上升率的计算，按照SOE的方式进行记录存储，同时主控单元对开关产生控制命令信号，命令信号通过光纤传输至就地采集板对开关进行控制。

优选的，所述主控单元包括ARM芯片与FPGA芯片，所述ARM芯片通过地址、数据、控制总线与FPGA芯片进行通信，主板FPGA芯片用于总线数据传输及跟就地采集板光纤通讯，就地采集板将电流数据，开关的状态信息，故障信息，储能电容电压值通过光纤通信传输至主控单元。

优选的，所述通讯单元包括通讯总线、遥控单元与遥信单元，所述通讯总线与主采集单元、遥控单元、遥信单元相连，设有3路光纤输入信号和3路光纤输出信号，用于实时监测A、B、C三相电流状态。

优选的，还包括有开关量单元，开关量单元用于遥信量输入及遥控量输出，所述开关量单元设有遥信量输入模块及遥控量输出模块。

优选的，所述遥信量输入模块通过光隔元器件将输入的直流220/110v电压信号转换为+3.3v电压信号输入至主控单元中的FPGA芯片；遥控量输出模块通过继电器，使用测控装置板FPGA芯片输出的+3.3v电压信号控制外部的220v电压信号。

优选的，所述通讯单元设有多个通信板，通信FPGA芯片，传输电路；所述通讯单元通过传输电路发送及接收信号；通信板设有多路输入信号及输出信号，信号经过通信FPGA芯片处理，处理后的数据通过底板总线传输至主控单元。

工作原理：就地采集板通过罗氏线圈采集电流数据，并将电流数值的模拟信号转换为电流数值的数字信号通过光纤通信传输到主采集板，主采集板再通过总线传输至主控单元，主控单元实时获取电流的数值，对获取的电流数值进行瞬时值及电流上升率的计算，按照SOE的方式进行记录存储，同时主控单元对开关产生控制命令信号，命令信号通过光纤传输至就地采集板对开关进行控制。

(三)有益效果

本发明提供了一种深度限流装置。具备以下有益效果：

1、本发明，采用光电信号转换进行传输监控及控制数据，并采用ARM+FPGA搭配控制的方式进行快速处理数据，具有高扩展性的控制系统，采用通讯单元进行主电路与控制系统隔离，控制器具有高速运算，高速传输，全数字化控制等功能。

2、本发明，可避免更换一次性使用的元件带来的维护工作量加大和运行成本增加问题，而且还避免了大容量高速开断装置所需的安装空间以及由于柜体与电抗器之间的连接母排导致事故率增加等问题。同时在电流短路的初始阶段，快速投入深度限流装置将短路电流限制在可靠的范围内，从而达到了保护发配电设备及供电线路的目的。

附图说明

图1为本发明架构框图；

图2为本发明程序算法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1-2所示，本发明实施例提供一种深度限流装置，包括互感器单元、主采集单元、主控单元、底板、通讯单元以及用于通过底板给控制器供电的电源装置，本发明中还包括有触摸屏显示装置；

互感器单元通过光纤通讯与主采集单元相连，主采集单元包括主采集板与就地采集板，电源装置、主采集单元均通过底板与主控单元连接；

互感器单元用于采集系统的电流数值，并将并将电流数值的模拟信号转换为电流数值的数字信号通过光纤通信传输到主采集板；

主控单元实时获取电流的数值，对获取的电流数值进行瞬时值及电流上升率的计算，按照SOE的方式进行记录存储，同时主控单元对开关产生控制命令信号，命令信号通过光纤传输至就地采集板对开关进行控制。

主控单元包括ARM芯片与FPGA芯片，ARM芯片通过地址、数据、控制总线与FPGA芯片进行通信，主板FPGA芯片用于总线数据传输及跟就地采集板光纤通讯，就地采集板将电流数据，开关的状态信息，故障信息，储能电容电压值通过光纤通信传输至主控单元；

通讯单元包括通讯总线、遥控单元与遥信单元，通讯总线与主采集单元、遥控单元、遥信单元相连，设有3路光纤输入信号和3路光纤输出信号，用于实时监测A、B、C三相电流状态；

本发明还包括有开关量单元，开关量单元用于遥信量输入及遥控量输出，开关量单元设有遥信量输入模块及遥控量输出模块；遥信量输入模块通过光隔元器件将输入的直流220/110v电压信号转换为+3.3v电压信号输入至主控单元中的FPGA芯片；遥控量输出模块通过继电器，使用测控装置板FPGA芯片输出的+3.3v电压信号控制外部的220v电压信号；

通讯单元设有多个通信板，通信FPGA芯片，传输电路；通讯单元通过传输电路发送及接收信号；通信板设有多路输入信号及输出信号，信号经过通信FPGA芯片处理，处理后的数据通过底板总线传输至主控单元。

本发明，就地采集板通过罗氏线圈采集电流数据，并将电流数值的模拟信号转换为电流数值的数字信号通过光纤通信传输到主采集板，主采集板再通过总线传输至主控单元，主控单元实时获取电流的数值，对获取的电流数值进行瞬时值及电流上升率的计算，按照SOE的方式进行记录存储，同时主控单元对开关产生控制命令信号，命令信号通过光纤传输至就地采集板对开关进行控制。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。