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GSM高压真空断路器设计方案
发布时间:2016-04-25
高压真空断路器GSM设计方案

一.方案总体要求

根据实际情况,为保证产品安全、可靠运行,该方案设计时,以满足以下要求为出发点。
1)产品安全、可靠,这是产品最基本的要求。所有产品应是成熟可靠的产品,有着完善的保护功能,在系统发生故障时,应快速的隔离故障而不会造成越级跳闸。
2)通过GSM网络实现远程控制与监测,能实时将产品运行状态和电压、电流的变化通过无线网络反映到手机。系统发生故障时,能实时将故障上报手机。
3)具有完善的保护功能,可实现合闸涌流、小电流接地保护、过流延时和短路速断保护。合闸涌流延时、过流延时时间可调。
4)一体化设计,防破坏,安装方便。
5)电压互感器内置高压限流熔断器,能防止因电压互感器故障造成线路越级跳闸。
6)良好的操作界面,易操作,易维护。
7)能节省投资,在满足先进性和国家有关规范的要求前提下尽量节省投资。
二.方案简介
根据方案的总体要求,我们选用ZW8型户外高压真空断路器配CDA901-GSM型重合控制器及后台软、硬件实现产品的全部要求。其中,ZW8户外高压真空断路器为主保护和控制设备,执行线路的正常合、分闸动作,故障情况的的分闸动作。CDA901-GSM重合控制器与断路器,实现线路在线保护、实时检测系统电流、电压信号,实时将数据通过GSM无线网络传送到手机,根据手机的命令执行相应的指令等。通过无线网络进行“四遥”操作等。
2)CDA901-GSM
1.无线CDA901-GSM重合器控制器系统的构成及原理
该装置以32位CPU为核心,加以高集成数字运算电路,具有运算能力强、检测精度高、线性度动态特性好等优点,该装置为全户外运行设计,考虑了防强电磁干扰,防雷电冲击,防高、低温,防尘,防水等严酷的环境要求,能适应我国绝大部分地区。为用户提供了强大的功能扩展空间。在软件设计上我们用了目前电力保护最流行的数学FFT算法,现例出CDA901-GSM重合器控制器的特点如下;

(1)全周波傅里叶算法
全周波傅里叶算法是采用由cosn1和sinn1 (n=0,1,2,…)正弦函数组作为样品函数,将这一正弦样品函数与待分析的时变函数进行相应的积分变换,以求出与样品函数频率相同的分量的实部和虚部的系数,进而可以求出待分析的时变函数中该频率的谐波分量的模值和相位。
(2)电参量高次谐波分量测量软件设计
利用DSP芯片强大的快速运算功能,设计出满足实时性要求的测量电流的3次、5次、7次谐波分量的软件。
(3)抗干扰设计
为了保证本产品能可靠运行,在高干扰下,设备应无实质性影响,才能达到电力系统可靠性的要求。
我们在设计中对电路PCB布板,进行了严格的计算,从电路技术,设计和工艺同时保证的方法。
(4)电磁兼容所涉及的是一个多维空间,在一般情况下存在于三维物理空间中,我们首先考虑地线如图所示,尽量避免地线环路的形成,同时对各个输入回路进行光耦隔离,并且使用了先进的半导体抗干扰器件TVS管,当TVS的两极受到反向瞬态高能量冲击时,它能以10-12秒量级的高速,将其量级的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率。。使两极间的电压箝位于一个预定值,有效地保护电子线路中的精密元件,免受各种浪涌冲击的损坏。
TVS对静电、过压、电网干扰、雷击、开关灯火、电源反向及电机/电源噪音的振动保护尤为有效。由于它具有响应时间快,瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压易控制、没有损坏极限、体积小、价格低等特点。
(5)通信接口设计
为满足网络重构功能,设计了包括RS232/RS485,CAN总线、电力载波扩频通信等多种通信接口,实现重合器控制器与上位机的实时通信,为快速隔离和维修故障点提供有力的技术支持。
通讯协议:采用RS-232(600~9600波特率可调), 通讯规约符合IEC870-5-101标准。
整体框图如下图示,输入接口中的CT及PT得到正比与一次上的电流和电压经放大后AD数据采集送入32位处理器及DSP高速运算,由此得出相关的数字量依据,作为显示及判断是否要故障保护动作,同时把相关数据信息通过GSM传输给控制手机。
三.无线CDA901-GSM重合器控制器主要功能
1)带UPS功能
具备UPS功能:交流失电可合分50次以上,保证48小时内正常工作。本功能专门针对停电后检修的独特设计,改进了传统控制器中的只用电容分闸而不能合闸及电机储能的特点。
2)定时限保护功能
定时限保护方式按照传统的三段式电流保护方式(速断、限时速断、过流)进行,合理配合整定可及时有效的对线路故障进行隔离,减小事故的影响范围。
3)重合闸功能
可以按照事先整定的次数进行多次(0-3)重合闸功能。
4)手合遇故障功能
手动合闸时,出现故障,控制器立即断开闭锁不进行重合闸。
5)防涌流功能
由于线路上有许多设备,在启动时线路电流(涌流)比较大,而且时间比较长(一般线路涌流时间最多不超过200ms,但油田线路上的涌流时间甚至会超过600ms)往往会造成开关设备合不上的现象,针对油田的特殊性我们在控制器里面增加了防涌流的功能,并且涌流时间可调。 
6)操作功能
重合器控制器提供了控制器面板操作功能,遥控器操作分、合闸功能以及远方控制、远程主机操作功能。
7)“GSM”通讯功能
产品装有GSM无线传输数据模块可实现遥测、遥调、遥控、遥信四遥功能
8)显示自动保护功能
在没有按键按下的情况下,为保护液晶,3分钟后显示自动关闭,按下任一键恢复显示到主页面。
9)液晶显示功能
为产品现场的整定、设置、查看提供直观的各种参数。
10)事件记录功能
可记录最近的255条事件 。
11)记忆功能
各种设定的数据自动进入记忆单元,10年不丢失。
12)遥信量检测功能
可检测开关的当前状态
14)备用电源自动管理功能
为节约备用电源,在没有外部电源的情况下5分钟后自动关闭蓄电池电源,需要使用时可恢复;来电后自动恢复。
15)小电流接地保护功能,短信主机软件.
四.CDA901重合器控制器通过GSM无线通讯数据在手机可实现的功能
1)遥测:远程测量电流、电压等可通过手机的处理功能。
2)遥调:针对不同的地点,不同的时期线路负载的不同可通过手机对每台控制器的保护定值进行参数修整、对线路起到更有效的保护与控制,同时也方便了工作人员操作。
3)遥控:针对实际情况,可通过手机对高压开关进行合,分闸操作,简单方便。
4)遥信:可通过手机获得CDA901-GSM重合器的当前所有数值。重合闸操作方式;重合闸延时时间(包含三次重合闸时间和复位时间);前十次的故障记录;重合闸次数。为有效的整定,提供依据与参考。对现场的实际情况一目了然。
5)故障实时上报功能:出现任何故障每个单元以短信的形式上报手机。以便能更好地了解和控制整个电网。
6)取定值,获得CDA901-GSM重合器的当前所有数值:即当前是定时限电流门限值;定时限的延时时间;重合闸操作方式;重合闸延时时间(包含三次重合闸时间和复位时间);前十次的故障记录;重合闸次数。为有效的整定,提供依据与参考。
7)可以对各个终端进行时间校准,保证整个网络运行的一致性,便于统一管理。
利用GSM实现配网自动化用户须考虑的问题
1. 网络的传输速度速率的高低取决于移动运营商的网络设置,视网络情况而定。
2. 每个终端装置用户需要提供一个固定的手机SIM,由此产生的费用由用户承担。
3. 用户需提供每条线路的正常工作电流以及最大工作电流,以更好的实施线路保护。
关键词:高压真空断路器
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