專利名稱:聯(lián)鎖跳閘系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明涉及一種聯(lián)鎖跳閘系統(tǒng)、一個(gè)連鎖跳閘站、一種變壓器結(jié)構(gòu)和一種控制和監(jiān)督多個(gè)聯(lián)鎖跳閘站的方法。
本發(fā)明特別適用于多個(gè)終端站之間的互聯(lián)控制和監(jiān)督。本發(fā)明還特別適用于電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和其它要求孤立聯(lián)鎖跳閘的應(yīng)用場(chǎng)合。本發(fā)明將以電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)作為實(shí)例進(jìn)行說明，但不言而喻，本發(fā)明也可用于其它用途。
眾所周知，在配電網(wǎng)絡(luò)的主要位置上應(yīng)設(shè)置主監(jiān)控終端站，在多個(gè)遠(yuǎn)地位置或變電站上都應(yīng)設(shè)有遠(yuǎn)方位或從屬督控終端站。主終端站與從屬終端站之間的通信歷來采用了各種方法。過去在各從屬終端站與主終端站之間，在系統(tǒng)的各從屬站之間，采用了直接布線，建立了獨(dú)立的通信電路。在有許多從屬終端站的場(chǎng)合，各從屬終端站之間可能置換方式的數(shù)目很大。這種布局只適用于從屬終端站少的系統(tǒng)。
另一種周知的系統(tǒng)是在主終端站和一個(gè)遠(yuǎn)地終端站之間直接建立通信線路，其它運(yùn)地終端站彼此串聯(lián)聯(lián)接，再接到該一個(gè)遠(yuǎn)地終端站，以達(dá)到多點(diǎn)控制和監(jiān)督的作用。這種系統(tǒng)不可靠，因?yàn)橹T串聯(lián)遠(yuǎn)地終端站有一個(gè)出故障，后面全部串聯(lián)的遠(yuǎn)地終端站就不起作用。
還有另一種系統(tǒng)，系統(tǒng)中的所有遠(yuǎn)地終端站都與主終端站的一個(gè)通信電路并聯(lián)。主終端站發(fā)送代表某一選定的遠(yuǎn)地終端站的數(shù)字代碼，該遠(yuǎn)地終端站會(huì)識(shí)別出自己特有的代碼，于是作出響應(yīng)，發(fā)送一個(gè)獨(dú)特的代碼和日期，這些代碼和日期的譯碼則是在主終端站進(jìn)行的。這種系統(tǒng)在確定正確發(fā)送和接收信號(hào)時(shí)的定時(shí)延時(shí)上存在許多協(xié)議問題。此外，這種系統(tǒng)由于所采用數(shù)字信號(hào)的電平相當(dāng)?shù)?，所以存在噪音干擾問題，因而易出差錯(cuò)。
此外還有周知采用聲頻通信的系統(tǒng)，系統(tǒng)的聯(lián)鎖跳閘是利用所發(fā)送信號(hào)中的頻移進(jìn)行的。這種系統(tǒng)只適用于點(diǎn)與點(diǎn)之間的通信，因此一個(gè)主終端站只能有效地和一個(gè)遠(yuǎn)地終端站通信。在這種系統(tǒng)中，信號(hào)消失和噪音影響是個(gè)問題。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種至少能減少上述困難的聯(lián)鎖跳閘系統(tǒng)。
本發(fā)明提供一種包括下列裝置的聯(lián)鎖跳閘站輸出監(jiān)控信號(hào)或聯(lián)鎖跳閘信號(hào)的輸出裝置(該聯(lián)鎖跳閘信號(hào)的電平高于監(jiān)控信號(hào)的電平)，介于在各輸出裝置之間的隔離裝置和供應(yīng)信號(hào)用的母線，確定有無監(jiān)控信號(hào)出現(xiàn)并在沒有信號(hào)出現(xiàn)時(shí)發(fā)出警報(bào)的監(jiān)控探測(cè)器，使輸出裝置供應(yīng)聯(lián)鎖跳閘信號(hào)并將聯(lián)鎖跳閘信號(hào)加到母線上的聯(lián)鎖跳閘信號(hào)發(fā)送器和一個(gè)檢測(cè)母線上有無對(duì)聯(lián)鎖跳閘站的跳閘起控制作用的聯(lián)鎖跳閘信號(hào)出現(xiàn)的路閘探測(cè)器。
本發(fā)明的系統(tǒng)包括一個(gè)主終端站和至少一個(gè)遠(yuǎn)地終端站，主終端站和遠(yuǎn)地終端站之間可進(jìn)行雙向通信，該主終端站能往母線上發(fā)送監(jiān)控信號(hào)，且能在沒有監(jiān)控信號(hào)出現(xiàn)或監(jiān)控信號(hào)的大小低于預(yù)定電平時(shí)發(fā)出警報(bào)，遠(yuǎn)地終端站能往母線上發(fā)送其大小低于主監(jiān)控信號(hào)的各自監(jiān)控信號(hào)并在沒有遠(yuǎn)地監(jiān)控信號(hào)出現(xiàn)或遠(yuǎn)地監(jiān)控信號(hào)低于預(yù)定電平時(shí)發(fā)出警報(bào)，因此主終端站或任何一個(gè)遠(yuǎn)地終端站可往母線上加一個(gè)聯(lián)鎖跳閘信號(hào)，使主終端站和其余遠(yuǎn)地終端站的其它母線發(fā)出跳閘信號(hào)。
主終端站包括輸出監(jiān)控信號(hào)或跳閘信號(hào)電平的輸出裝置。這些信號(hào)可以是電壓信號(hào)。跳閘電壓電平基本上高于監(jiān)控電壓電平。監(jiān)控電壓最好約為直流20伏，跳閘電壓最好更高。跳閘電壓電平最好約為直流120伏或更高。不言而喻，這兩個(gè)電壓值都是任選的，這里所要求的是，跳閘電壓電平應(yīng)大體上大于其它電壓電平。
主終端站的輸出裝置在上述母線與其余終端站之間起一定程度的電氣隔離作用。因此在母線和輸出裝置之間應(yīng)用了隔離裝置。隔離裝置可裝設(shè)任何能有效隔離電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中高電壓的適當(dāng)裝置。一般對(duì)15千伏電壓是需要隔離的。在一個(gè)實(shí)施例中采用了一個(gè)脈沖變壓器，插接在輸出裝置與母線之間。脈沖變壓器可在各種方式下運(yùn)行，包括正向運(yùn)行方式和反饋運(yùn)行方式。特別應(yīng)優(yōu)先選用反饋式脈沖變壓器。
如上所述，主終端站的輸出裝置可以輸出兩種不同的電壓電平。在一個(gè)實(shí)施例的輸出裝置中包括一個(gè)直流到直流的變換器。變換器可以是可調(diào)節(jié)式的，使兩電壓電平可按要求加以調(diào)節(jié)。在一個(gè)實(shí)施例中，該變換器包括一個(gè)脈沖寬度調(diào)制器，此脈沖寬度調(diào)節(jié)器與脈沖變壓器一起可提供所說的兩種輸出電壓電平。
主終端站包括一個(gè)監(jiān)控探測(cè)器。監(jiān)控探測(cè)器確定監(jiān)控信號(hào)是否已加到母線上。沒有這種信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，主終端站可能會(huì)發(fā)出警報(bào)。監(jiān)控探測(cè)器最好在母線和其余電站之間提供一高度的電隔離作用。隔離可采用任何其它適當(dāng)?shù)姆椒ǎ詈貌捎蒙嗷墒嚼^電器。其它可采用的探測(cè)器有，例如，光隔離探測(cè)器或其它磁場(chǎng)探測(cè)器。
主終端站包括一個(gè)跳閘探測(cè)器。該跳閘探測(cè)器撿測(cè)聯(lián)鎖跳閘信號(hào)何時(shí)施加到母線上，同時(shí)該終端站響應(yīng)，對(duì)主終端站起控制跳閘的作用。
跳閘探測(cè)器最好能在母線和其余終端站之間起隔離作用。隔離可采用任何適當(dāng)?shù)姆椒?，但最好采用舌簧式繼電器。
主終端站包括一個(gè)聯(lián)鎖跳閘信號(hào)發(fā)送器。該信號(hào)發(fā)送器可有效地確保主終端站輸出加到母線上，主終端站和遠(yuǎn)地或從屬終端站響應(yīng)聯(lián)鎖跳閘信號(hào)時(shí)給一個(gè)保護(hù)/聯(lián)鎖跳閘板提供一個(gè)聯(lián)鎖跳閘輸出，由此將電力網(wǎng)絡(luò)控制得恰到好處。
主終端站可包括一個(gè)探測(cè)器，以確保萬一輸出裝置不輸出監(jiān)控信號(hào)時(shí)發(fā)出警報(bào)。該探測(cè)器可將從輸出裝置引出的信號(hào)與一個(gè)參考電平加以比較。響應(yīng)該比較結(jié)果時(shí)，有警報(bào)發(fā)出。在輸出裝置包括一個(gè)變壓器的場(chǎng)合，該探測(cè)器可產(chǎn)生與變壓器一次繞組電流成正比的信號(hào)，并將該信號(hào)與一個(gè)參考信號(hào)比較。
從屬或遠(yuǎn)地終端站的結(jié)構(gòu)可以大致上和主終端站的相同，但應(yīng)適應(yīng)輸出與主終端站所輸出的監(jiān)控信號(hào)不同的監(jiān)控信號(hào)。在監(jiān)控信號(hào)為電壓信號(hào)的場(chǎng)合，遠(yuǎn)地終端站的電平比主終端站監(jiān)控信號(hào)的低。遠(yuǎn)地終端站的其余特點(diǎn)可以和主終端站的相同。
主終端站和一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)地終端站或從屬終端站之間采用的通信方法包括往主終端站與該或各遠(yuǎn)地終端站的公用母線上輸出監(jiān)控信號(hào)，該或各遠(yuǎn)地終端站輸出監(jiān)控信號(hào)，各監(jiān)控信號(hào)使主終端站和遠(yuǎn)地終端站能自我測(cè)試各自所起的作用是否正確。通信方法還有往母線上加聯(lián)鎖跳閘信號(hào)、探測(cè)是否有聯(lián)鎖跳閘信號(hào)出現(xiàn)，并使主終端站和遠(yuǎn)地終端站輸出控制信號(hào)。
通信方法可應(yīng)用電壓信號(hào)，從而主監(jiān)控信號(hào)的電平高于遠(yuǎn)地監(jiān)控信號(hào)的電平。聯(lián)鎖跳閘信號(hào)的大小最好比主監(jiān)控信號(hào)大。
通信方法可包括探測(cè)各電站是否在提供監(jiān)控信號(hào)的過程。在不出現(xiàn)監(jiān)控信號(hào)的情況下發(fā)出警報(bào)。
本發(fā)明包括一種脈沖變壓器的結(jié)構(gòu)，即，該脈沖變壓器有鐵心構(gòu)件，在一次線圈架上繞有一次繞組，二次線圈架上繞有二次繞組，一次繞組和二次繞組彼此同軸配置，并繞鐵心構(gòu)件的公共部分延伸，從而使各繞組之間處在良好的磁耦合和電氣隔離狀態(tài)。
其中一個(gè)線圈架最好有裝線槽和凸脊。最好是二次線圈架設(shè)裝線槽和凸脊。二次線圈架有一個(gè)安置線圈的部分，二次繞組即繞在此部分上。裝線槽最好設(shè)在安置線圈部分的各端上。線圈架大體上呈圓柱形。裝線槽和凸脊形成二次繞組的端部凸緣。
鐵心構(gòu)件之間有間隙，這是為了確保變壓器能以反饋脈沖變壓器的方式工作。間隙可以取任意大小，但最好約為0.25毫米。
鐵心構(gòu)件有一個(gè)鐵心臂，各繞組即安置在此鐵心臂上。鐵心構(gòu)件最好有多個(gè)鐵心臂-設(shè)在中心鐵心臂任一側(cè)。
變壓器可包括一個(gè)或多個(gè)端子板，各繞組端即可在該端子板上終止。端子板最好裝在一次線圈架上或與一次線圈架連在一起。
一次線圈架有一個(gè)安置繞組的部分，一次繞組即繞在其上。安置繞組的部分最好能座落在二次線圈架的一個(gè)腔中。這部分最好是圓柱形。一次線圈架最好有一個(gè)凸緣，以限制安置一次繞組的部分套進(jìn)二次線圈架中的行程。
變壓器最好是封裝的?？刹捎梅庋b化合物進(jìn)行封裝。最好裝設(shè)隔弧板將插腳或接線端子與各繞組端加以隔離。
本發(fā)明個(gè)別最佳實(shí)施方案將通過實(shí)例并參照附圖予以介紹。附圖中;
圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的聯(lián)鎖跳閘系統(tǒng)方框圖;
圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)終端站詳細(xì)原理圖;
圖3是圖2所示終端站的詳細(xì)電路圖;
圖4是脈沖變壓器的部件分解圖;
圖5a和圖5b分別為圖4變壓器所使用的線圈架的正視圖和端視圖;
圖5c是舌簧式繼電器線圈架的立面圖;
圖6a是沿圖6bXX線截取的變壓器剖面圖;
圖6b是裝配好的變壓器的立面圖;
圖7是圖3所示終端站另一種實(shí)施例的詳細(xì)電路圖。
從圖1可以看到，聯(lián)鎖跳閘系統(tǒng)包括主終端站10和遠(yuǎn)地終端站或從屬終端站11，兩終端站用母線聯(lián)接起來。該母線由一個(gè)母線或兩個(gè)操作線P1和P2組成。如上所述，其它從屬終端站還可以通過另一個(gè)母線14與該母線并聯(lián)聯(lián)接。如圖所示，主終端站10接到一個(gè)保護(hù)/聯(lián)鎖跳閘板12上?？刂瓢?2不是本發(fā)明的一部分。主終端站10可安置在中心電站或變電站內(nèi)，控制板12能將主終端站的輸出和信號(hào)加以耦合以控制該變電站的各裝置。同樣，從屬終端站11也接到保護(hù)/聯(lián)鎖跳閘板13上?？刂瓢?3也不是本發(fā)明的一部分。
主終端站10和從屬終端站11加上任何其它與母線或操作線P1、P2并聯(lián)的從屬終端站是這樣進(jìn)行工作的，即，若任何終端站有跳閘信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，系統(tǒng)所有其它終端站就產(chǎn)生相應(yīng)的跳閘輸出。
主終端站10有一個(gè)脈沖變壓器TR用于給二次繞組S供應(yīng)直流電壓。變壓器TR具有適宜作為反饋式脈沖變壓器的結(jié)構(gòu)，反饋式脈沖變壓器特別適用于線路其余部分的操作。二極管D1是這類變壓器起作用在結(jié)構(gòu)上所不可缺的一部分。
舌簧式繼電器K1和K2與齊納二極管Z1串聯(lián)聯(lián)接，通過二極管D1跨接在二次繞組兩端。在一個(gè)實(shí)施例中，變壓器的一次繞組P由單層100匝0.25毫米的導(dǎo)線繞制成，二次繞組S由兩層180匝0.25毫米導(dǎo)線繞制成。繼電器K1的線圈可由25，000匝0.055毫米的導(dǎo)線繞制成，在20伏始動(dòng)電壓和18伏回動(dòng)電壓下的靈敏度對(duì)應(yīng)于20～25安匝數(shù)。繼電器K2的線圈可由3800匝0.112毫米的導(dǎo)線繞制成，在90伏始動(dòng)電壓和55伏回動(dòng)電壓下的靈敏度對(duì)應(yīng)于20～25安匝數(shù)。齊納二極管Z1與繼電器K2串聯(lián)，其作用是減少繼電器K1、K2始動(dòng)電壓和回動(dòng)電壓的差值。繼電器K1、K2的結(jié)構(gòu)使自身能在15千伏電壓下在各繞組與其各自的觸點(diǎn)之間起良好的隔離作用。
從圖2和圖3中可以看到，主終端站10有一個(gè)聯(lián)鎖跳閘接收繼電器K3、一個(gè)聯(lián)鎖跳閘發(fā)送繼電器K4和一個(gè)聯(lián)鎖跳閘故障警報(bào)繼電器K5。直流電源加到直流供電的正負(fù)端子上。電源電壓的標(biāo)稱值可以是直流32伏(直流26至36伏的范圍)或直流110伏(直流88至121伏的范圍)。參看圖3，當(dāng)采用標(biāo)稱值為110伏直流電壓時(shí)，可將繼電器K3、齊納二極管Z2、繼電器K5和繼電器K4分別串聯(lián)以電阻器R1、R2、R19和R20。采用直流32伏時(shí)，電阻器R2可選用820歐姆5瓦，采用直流110伏時(shí)，電阻器R2可選用4千歐姆1瓦。標(biāo)稱電壓較低時(shí)，不設(shè)電阻器R1、R19和R20，但標(biāo)稱電壓較高時(shí)，為確保在該電壓下持續(xù)工作，應(yīng)選用一定值的上述電阻器。各繼電器K3、K4、K5都具有與自身有關(guān)的兩組觸點(diǎn)。繼電器K3和K4各有兩個(gè)常開觸點(diǎn)，繼電器K5有兩個(gè)常閉觸點(diǎn)。
各主終端站10有一個(gè)與可變電阻器VR1串聯(lián)的監(jiān)控線路L1。從屬終端站11的結(jié)構(gòu)與主終端站相同，只是沒有線路L1，不需用電阻器VR1。二極管D1是在出現(xiàn)過電壓或操作線P1、P2因疏忽大意而在極性上反接時(shí)起保護(hù)變壓器的作用。
圖3是一個(gè)最佳實(shí)施例終端站的詳細(xì)電路圖。電源加到端子V+和V-上。過電壓抑制器S1跨接在這些端子兩端。抑制器S1可以是金屬氧化物可調(diào)電阻器或非線性電阻器。二極管D2起反極性保護(hù)的作用，其陽極接至端子V+。繼電器K3與繼電器K2的一個(gè)常開觸點(diǎn)串聯(lián)，此串聯(lián)聯(lián)接一直延伸到V+和V-之間。飛輪或反電動(dòng)勢(shì)保護(hù)二極管D3跨接在繼電器K3兩端。上面談過，電阻器R1視電源電壓的大小加以選用或可有可無。同樣，電阻器R2和R19可按一定值選用或無需裝設(shè)。電路的適當(dāng)干線電壓由齊納二極管Z2供應(yīng)。這里選用直流15伏。電容器C1作為濾波器。
電路中設(shè)有脈沖寬度調(diào)制器(PWM)，其脈沖重復(fù)頻率與線路L1的位置、電容器C2和諸電阻器R4、R5、R6和VR1有關(guān)。線路L1處在圖中所示的位置且繼電器K4的各觸點(diǎn)打開時(shí)，脈沖寬度調(diào)制器的頻率由R4和C2確定。線路L1在其它位置，且繼電器K4的觸點(diǎn)打開時(shí)，脈沖寬度調(diào)制器的頻率由C2及VR1與并聯(lián)于電阻R4的電阻R5的合成值確定。各電阻器的值是相對(duì)的，因而當(dāng)頻率系由R4、C2確定時(shí)，控制信號(hào)上所加的是低輸出電壓-這發(fā)生在當(dāng)終端站是一個(gè)從屬終端站，且能使從屬終端站在確定自身是否正確起作用方面進(jìn)行自我監(jiān)督。繼電器K4各觸點(diǎn)閉合時(shí)，R6的阻值起主要作用，操作線，即聯(lián)鎖跳閘信號(hào)上所加的電壓可以相當(dāng)高。線路L1處在斷開回路的位置時(shí)，各電阻器應(yīng)這樣選擇，使操作線(即監(jiān)控信號(hào))上能加上大小低于聯(lián)鎖信號(hào)的電壓。
這三個(gè)電壓可以約為，例如，直流2伏，直流20伏和直流120伏。這些值都是任意的，這里只要求高電壓(即直流120伏)明顯地高于監(jiān)控信號(hào)(直流20伏)即可，這樣可以確保當(dāng)某一個(gè)從屬終端站與主終端站失去聯(lián)系，且主終端站的阻抗發(fā)生變化時(shí)，合成值超過監(jiān)控信號(hào)值的部分不會(huì)被視為聯(lián)鎖跳閘信號(hào)。不然的話，其余從屬終端站會(huì)響應(yīng)，就象有聯(lián)鎖跳閘信號(hào)加到操作線上一樣，這是我們所不希望的。
脈沖寬度調(diào)制器端子14上的輸出是具有特定頻率的脈沖群，這個(gè)輸出加到由Q1和Q2組成的放大電路上。電阻器R8是放大器的偏壓電阻。場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1的門電極上有脈沖時(shí)，F(xiàn)ET1導(dǎo)通。這使變壓器TR的一次側(cè)有電流流過，變壓器的二次側(cè)出現(xiàn)電壓。此電流使電阻器R10兩端的電位大體上按斜線的形式增加。當(dāng)此電位達(dá)到預(yù)定的電平時(shí)，就有反饋信號(hào)通過R7并由電容器C3維持，加到脈沖寬度調(diào)制器PWM的插腳11上，促使脈沖寬度調(diào)制器斷開。這反過來確保場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1不導(dǎo)通，脈沖寬度調(diào)制器暫停工作，直到下一個(gè)脈沖輸出出現(xiàn)在插腳14上為止。這時(shí)電容器C3放電，這是此電路特有的設(shè)計(jì)。
出現(xiàn)在場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1集電極上的電壓具有這樣的特點(diǎn)，即當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1正常工作時(shí)該電壓是個(gè)脈沖電壓。此脈沖電壓通過電阻器R9和電容器C4存儲(chǔ)在電容器C5中，并加到比較器A2的非倒相輸入端上。比較器A2將此電壓與一個(gè)由分壓器網(wǎng)絡(luò)R13、R14提供的參考電壓比較。當(dāng)非倒相輸入端上的電壓高于此參考電壓時(shí)，比較器A2就提供高電平輸出以確保晶體管Q4導(dǎo)通。這樣，若繼電器K1獲得電能，且其常開觸點(diǎn)閉合，則繼電器K5獲得電能，其常閉觸點(diǎn)保持在打開位置上。這樣，通過不使繼電器K5的各接點(diǎn)返回其常閉狀態(tài)，確保不致產(chǎn)生“聯(lián)鎖跳閘故障”信號(hào)。若電能不被傳到變壓器TR的二次側(cè)，則一次側(cè)的電壓變大，金屬氧化物可變電阻器S3導(dǎo)通，限制了場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1兩端的電壓，保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1免受損壞。此外晶體管Q3也導(dǎo)通，往比較器A1的倒相輸入端和比較器A2的非倒相輸入端加低電壓。比較器A2的輸出下降，比較器A1的輸出上升，發(fā)光二極管LED不亮。
當(dāng)電路正常工作時(shí)，晶體管Q4導(dǎo)通，比較器A1的輸出低，發(fā)光二極管LED亮，表明終端站工作正常。電阻器R15是發(fā)光二極管LED的負(fù)載電阻，電阻器R16是晶體管Q4的偏壓電阻。二極管D5是繼電器K5的飛輪二極管。電阻器R11是電容器C5放電用的分泄電阻，電阻器R12是晶體管Q3的偏壓電阻。
若控制信號(hào)上沒有監(jiān)控電壓，繼電器K1不得電，其常開觸點(diǎn)處在打開位置，繼電器K5不會(huì)得電，于是有“聯(lián)鎖跳閘故障”警報(bào)發(fā)出。
主終端站的工作情況如下。電源接通，電能傳送到變壓器TR的二次側(cè)后，電容器C2和與電阻器R4并聯(lián)的電阻器VR1和R5確定脈沖寬度調(diào)制器PWM的工作頻率，因而也確定加到操作線P1、P2上的電壓。當(dāng)終端站正常工作且處在監(jiān)控工作方式下，操作線上加有直流20伏的電壓，繼電器K1、K5得電，發(fā)光二極管LED亮。若想使主終端站發(fā)出聯(lián)鎖跳閘信號(hào)以給其保護(hù)聯(lián)鎖跳閘板輸出適當(dāng)?shù)男盘?hào)，則可激勵(lì)繼電器K4。這確保電阻器R6和電容器C2控制脈沖寬度調(diào)制器的輸出頻率，且使直流120伏電壓加到操作線上。此電壓值足以使舌簧式繼電器K2動(dòng)作，使其與繼電器串聯(lián)的常開觸點(diǎn)閉合，使繼電器K3得電。這促使繼電器K3的常開觸點(diǎn)閉合，在主終端站只保護(hù)/聯(lián)鎖跳閘板上起適當(dāng)?shù)目刂谱饔谩?br>同樣，各從屬終端站的舌簧式繼電器以同樣的方式工作，從屬終端站的繼電器K3在與從屬終端站有關(guān)的保護(hù)/聯(lián)鎖跳閘板上發(fā)出適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)。
若在主終端站上，電能沒有傳送到變壓器的二次側(cè)，則發(fā)光二極管LED不亮，繼電器K5不得電，其觸點(diǎn)仍然閉合，在其有關(guān)的控制板上發(fā)出“聯(lián)鎖跳閘故障”警報(bào)。同樣，若監(jiān)控電壓太低，繼電器K1不能吸持，于是繼電器K5就會(huì)發(fā)出警報(bào)。因此，若沒有監(jiān)控信號(hào)，或監(jiān)控信號(hào)過低時(shí)，主終端站就會(huì)發(fā)出警報(bào)。此外，若變壓器沒有傳送電能，也會(huì)有警報(bào)發(fā)出。電源出故障時(shí)，繼電器K5的觸點(diǎn)都閉合，有警報(bào)發(fā)出。
從屬終端站的結(jié)構(gòu)和工作情況與主終端站類似，只是線路L1處在圖3所示的位置上，電阻器VR1和R5不起作用。從屬終端站通常往操作線輸出直流24伏的電壓，此電壓使從屬終端站得以檢查自身的工作，確保電能傳送到變壓器的二次側(cè)。這種情況發(fā)生的方式與主終端站同。
圖4是變壓器的部件分解圖，其更詳細(xì)的附圖見圖5a、5b、6a和6b。變壓器有兩個(gè)鐵心構(gòu)件30、31。構(gòu)件30有兩個(gè)臂30a、30b、和一個(gè)中心臂。鐵心線圈架34有若干端子板34a，一次和二次繞組可分別在該端子板中相對(duì)于接線柱35和35a予以終止。線圈架有一個(gè)繞線軸34b，繞線軸上有圓端面組件和圓柱形延伸部分，一次繞組即可繞在此部分上。鐵心構(gòu)件位于端子板34a之間。
變壓器有一個(gè)繞線架36，其上繞有二次繞組S。繞組架36中心有一個(gè)孔腔40(見圖5b)，線圈架34b的圓柱形部分(圖4)即安置在此腔中。這樣，各繞組就彼此緊密毗鄰，實(shí)際上是同軸設(shè)置。這使各繞組之間彼此耦合好。繞線架36的結(jié)構(gòu)既保證各繞組良好耦合，又保證各繞組間彼此良好絕緣。從圖5a中可以看到，繞線架36兩端有裝線凸脊37、39和溝槽38，這是為了確保各繞組之間具有大的裝線間距，并使各繞組之間彼此良好絕緣。這使此變壓器適于作為高壓變壓器。這種變壓器在要求15千伏絕緣的情況下使用極為理想。因此，若一次側(cè)出故障，15千伏電壓加到一次側(cè)上，則二次側(cè)會(huì)很好地與該故障隔離。繞線架36是由這樣一種材料制成，這種材料既能保證各繞組之間的良好絕緣，同時(shí)又仍容許各繞組彼此緊密毗鄰以達(dá)到耦合的目的。這方面合適的材料有德爾特隆聚甲醛樹脂，但任何同類樹脂或代用樹脂都可采用。
鐵心構(gòu)件30、31的中心臂突進(jìn)線圈架34b的圓柱形部分，臂30b、30a則與線圈架34b毗鄰延伸，如圖6a所示。
圖6a和6b是裝配好的變壓器，如62所示，系封裝在封裝化合物中，該化合物可圍繞變壓器在模子中進(jìn)行模塑。插腳35從裝配好的變壓器中向外突出，在各插腳之間設(shè)有隔弧板64，使各插腳之間在電氣上彼此絕緣和隔離。鐵心構(gòu)件30、31裝配好后，在各構(gòu)件之間形成一個(gè)間隙60。此間隙確保變壓器以反饋的方式工作。典型的間隙一般為0.25毫米。絕緣隔離子61確保變壓器進(jìn)行封裝時(shí)，鐵心構(gòu)件31具有合適的封裝空間。固定螺母63是在封裝時(shí)或封裝前裝好的，以便將變壓器適當(dāng)安裝使用。
一次繞組可以是0.25毫米導(dǎo)線繞制的100匝單層繞組。二次繞組可以是0.25毫米導(dǎo)線繞制的180匝雙層繞組。二次繞組各層之間可加上滌綸帶之類的絕緣材料。封裝材料可采用ARALDITELC177樹脂和LC170硬化劑。反饋式脈沖變壓器的二次側(cè)可加以短路而不損壞。
圖5C是舌簧式繼電器K1、K2繞線架50的一個(gè)實(shí)施例。從高絕緣性能(即至少15千伏)的角度考慮，舌簧式繼電器賦予特殊的結(jié)構(gòu)。繞線架有一個(gè)帶繞線桿52a的繞線部分52，繼電器的線圈即可繞在此繞線桿52a上。端蓋53和頭部54與繞線部分52的另一端毗鄰。端蓋53和頭部54上都有溝槽56，協(xié)助套筒(圖中未示出)套在繞線架50上時(shí)正確就位。繞線架有一個(gè)中心孔腔51，舌簧繼電器的開關(guān)元件或舌簧即插入其中。舌簧可采用Email公司制造的小型舌簧，產(chǎn)品樣本號(hào)為2725。
圖7是圖3實(shí)施例的另一種實(shí)施方案。圖7中取消了圖3中下列元件繼電器K1及其各接點(diǎn)電阻器VR1、R5和R17二極管Z1。
其中還增加了另外一個(gè)線路。圖7采用一個(gè)線性磁場(chǎng)探測(cè)器FS，這個(gè)磁場(chǎng)探測(cè)器最好是溫度漂移低的那一種，可采用西門子公司制造的SAS231W型或同等產(chǎn)品。探測(cè)器FS與繼電器K2緊密耦合，能感測(cè)出操作線監(jiān)控電壓值。探測(cè)器FS與從一個(gè)參考值及探測(cè)器引入其輸入的比較器A3有關(guān)，而當(dāng)在操作線T1、T2兩端檢測(cè)出來的信號(hào)低于參考信號(hào)時(shí)，比較器A3在輸出端B上發(fā)出一個(gè)低電平信號(hào)。此低電平信號(hào)加到晶體管Q4的基極，使晶體管Q4不導(dǎo)通。這確保繼電器K5不得電，其常開觸點(diǎn)閉合，且可以發(fā)出警報(bào)，表明在操作線T1、T2上沒有監(jiān)控信號(hào)。
電阻器R24與繼電器K2串聯(lián)，且與電容器C7一起進(jìn)一步起濾波作用。此濾波作用使聯(lián)鎖跳閘因與圖3線路同樣的抗噪音干擾性能，而在終端站之間的接線柱發(fā)生。
探測(cè)器FS為調(diào)節(jié)主終端站注入到操作線上的操作線監(jiān)控電壓提供了一個(gè)方法，有了探測(cè)器FS就可以無需調(diào)節(jié)圖3中的電阻器VR1以在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)操作線監(jiān)控電壓。電阻器R22將監(jiān)控脈沖重復(fù)頻率的控制范圍限制在大約6∶1的范圍內(nèi)。因此，即使探測(cè)器失靈，也不可能獲得假跳閘輸出。電阻器VR3調(diào)定探測(cè)器FS的工作閾值，VRS則為補(bǔ)償調(diào)節(jié)器。探測(cè)器FS也可按上述探測(cè)和調(diào)節(jié)監(jiān)控電壓差不多相同的方法用以探測(cè)和調(diào)節(jié)跳閘輸出電壓。
有了本發(fā)明的聯(lián)鎖跳閘系統(tǒng)和特殊構(gòu)制的變壓器，就可以借助于舌簧式繼電器的結(jié)構(gòu)和采用脈沖變壓器的直流到直流的反饋?zhàn)儞Q器達(dá)到隔離的目的。該變換器提供恒定的電能脈沖。所傳送的電能，從而操作線兩端產(chǎn)生的電壓是脈沖頻率的函數(shù)，但與輸入供電電壓無關(guān)。如此具有這樣的優(yōu)點(diǎn)。
1.在一個(gè)實(shí)施例中，不需要用反饋的方法在操作線提供的恒定負(fù)荷兩端維持恒定的輸出電壓。
2.可以監(jiān)控變壓器一次側(cè)的反饋電壓，以確定電能是否已傳送到二次側(cè)，此外還提供了各終端站無需隔離二次側(cè)各探測(cè)器進(jìn)行自我監(jiān)控的方法。
3.加到操作線上的輸出電壓與脈沖寬度調(diào)制器PWM脈沖頻率的平方成正比，因此，監(jiān)控過程需要低電壓時(shí)，工作頻率就低。這保證具有大的平均故障間隔時(shí)間。
有了本發(fā)明的系統(tǒng)，則當(dāng)有供電電壓時(shí)，當(dāng)脈沖加到場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1上時(shí)，當(dāng)電能傳送到變壓器的二次側(cè)時(shí)，和當(dāng)操作線上有監(jiān)控電壓時(shí)，可以由一個(gè)終端站發(fā)出聯(lián)鎖跳閘信號(hào)來控制跳閘信號(hào)在該終端站和其它終端站的產(chǎn)生。這些情況的任何一種都不存在時(shí)，就發(fā)出一個(gè)“警報(bào)聯(lián)鎖跳閘故障”信號(hào)，將相應(yīng)的警報(bào)信號(hào)傳送到該或全部保護(hù)/聯(lián)鎖跳閘板13上。
權(quán)利要求
1.一種聯(lián)鎖跳閘站，其特點(diǎn)在于，該聯(lián)鎖跳閘站包括一個(gè)輸出監(jiān)控信號(hào)或聯(lián)鎖跳閘信號(hào)的輸出裝置(所說的聯(lián)鎖跳閘信號(hào)的電平高于監(jiān)控信號(hào)的電平)、一個(gè)在輸出裝置與其上施加有信號(hào)的母線之間的隔離裝置、一個(gè)確定有無監(jiān)控信號(hào)出現(xiàn)且在沒有該信號(hào)出現(xiàn)時(shí)發(fā)出警報(bào)的監(jiān)控探測(cè)器、一個(gè)使輸出裝置能發(fā)出聯(lián)鎖跳閘信號(hào)并將該信號(hào)加到母線上的聯(lián)鎖跳閘信號(hào)發(fā)送器和一個(gè)檢測(cè)母線上有無聯(lián)鎖跳閘信號(hào)出現(xiàn)在聯(lián)鎖跳閘站起跳閘控制作用的跳閘探測(cè)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的聯(lián)鎖跳閘站，其特征在于，其輸出裝置包括一個(gè)直流到直流變換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的聯(lián)鎖跳閘站，其特征在于，該變換器包括一個(gè)脈沖寬度調(diào)制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3的聯(lián)鎖跳閘站，其特征在于，所說的脈沖寬度調(diào)制器以恒定電能脈沖的方式工作。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3或4的聯(lián)鎖跳閘站，其特征在于，所說的隔離裝置包括一個(gè)這樣的脈沖變壓器，該脈沖變壓器有一個(gè)一次繞組和一個(gè)二次繞組，該一次繞組由變換器控制為二次繞組提供聯(lián)鎖跳閘和監(jiān)控信號(hào)，所說的監(jiān)控探測(cè)器和所說的跳閘探測(cè)器與二次繞組有關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5的聯(lián)鎖跳閘站，其特征在于，所說的各探測(cè)器包括舌簧式繼電器，各舌簧繼電器有一個(gè)繼電器線圈，所說的諸線圈串聯(lián)聯(lián)接，并跨接在所說的二次繞組兩端。
7.根據(jù)權(quán)利要求
5或6的聯(lián)鎖跳閘站，其特征在于，所說的脈沖變壓器以反饋的方式工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1至7任一權(quán)利要求
的聯(lián)鎖跳閘站，其特征在于，所說的聯(lián)鎖跳閘信號(hào)和所說的監(jiān)控信號(hào)是電壓值分別約為直120伏和直流20伏的電壓信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1至7任一權(quán)權(quán)利要求
的聯(lián)鎖跳閘站，其特征在于，所說的聯(lián)鎖跳閘信號(hào)和所說的監(jiān)控信號(hào)是電壓值分別約為直流120伏和直流2伏的電壓信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1至9任一權(quán)利要求
的聯(lián)鎖跳閘站，其特征在于，所說的監(jiān)控信號(hào)探測(cè)器包括一個(gè)將由來自輸出裝置的信號(hào)與一個(gè)參考電平加以比較的探測(cè)器，該探測(cè)器在引自輸出裝置的信號(hào)小于該參考電平時(shí)發(fā)出警報(bào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求
1的聯(lián)鎖跳閘站，其特征在于，所說的輸出裝置包括一個(gè)具有一個(gè)脈沖寬度調(diào)制器的直流到直流變換器，其中所說的隔離裝置包括具有一次和二次繞組的脈沖變壓器，應(yīng)用脈沖寬度調(diào)制器的輸出來接通或斷開一次繞組中的電流，隔離裝置還包括至少兩套與調(diào)制器有關(guān)的定時(shí)元件，一套定時(shí)元件確保調(diào)制器提供一個(gè)使變壓器能發(fā)出所說監(jiān)控信號(hào)的輸出，第二套元件與調(diào)制器有關(guān)，且能響應(yīng)聯(lián)鎖跳閘發(fā)送器以取代第一套元件，確保調(diào)制器提供使變壓器能發(fā)出監(jiān)控信號(hào)的輸出，所說的諸探測(cè)器包括兩個(gè)舌簧式繼電器，名舌簧式繼電器具有一個(gè)線圈，所說的該兩個(gè)線圈都與二次繞組串聯(lián)，所說的諸探測(cè)器還包括具有一個(gè)常開觸點(diǎn)的跳閘繼電器和具有一個(gè)常開觸點(diǎn)的監(jiān)控繼電器，監(jiān)控繼電器的觸點(diǎn)與一個(gè)警報(bào)繼電器串聯(lián)，該警報(bào)繼電器有至少一個(gè)常閉觸點(diǎn)，從而當(dāng)監(jiān)控繼電器得電時(shí)，警報(bào)觸點(diǎn)動(dòng)作發(fā)出警報(bào)，所說的聯(lián)鎖跳閘信號(hào)發(fā)送器包括一個(gè)具有至少一個(gè)常開觸點(diǎn)的繼電器，所說的聯(lián)鎖跳閘發(fā)送器繼電器與所說的第二套元件串聯(lián)，還有一個(gè)控制繼電器與跳閘繼電器觸點(diǎn)串聯(lián)，這些包括控制繼電器，起跳閘控制的作用。
12.一個(gè)具有至少兩個(gè)根據(jù)權(quán)利要求
1至11任何一項(xiàng)權(quán)利要求
所說的聯(lián)鎖跳閘站的聯(lián)鎖跳閘系統(tǒng)，其特征在于，在所說的聯(lián)鎖跳閘站之間可進(jìn)行雙向通信，其中一個(gè)所說的聯(lián)鎖跳閘站起主終端站的作用，能提供自己的所說的聯(lián)鎖跳閘信號(hào)和監(jiān)控信號(hào)，另一個(gè)所說的聯(lián)鎖跳閘站則起遠(yuǎn)地或從屬終端站的作用，能提供自己的所說的聯(lián)鎖跳閘信號(hào)和所說的監(jiān)控信號(hào)，所說的從屬監(jiān)控信號(hào)的電平基本上小于所說的主監(jiān)控信號(hào)的電平。
13.一種脈沖變壓器，其特征在于，該脈沖變壓器具有若干鐵心構(gòu)件、一個(gè)繞在一次線圈架的一次繞組和一個(gè)繞在二次線圈架的二次繞組，所說的繞組和線圈架基本上彼此同軸配置并繞鐵心構(gòu)件的公共部分延伸，從而使各繞組之間達(dá)到具有良好的磁耦合和電氣隔離。
14.根據(jù)權(quán)利要求
13的變壓器，其特征在于，其中一個(gè)所說的線圈架具有裝線槽和凸脊。
15.根據(jù)權(quán)利要求
14的變壓器，其特征在于，其二次線圈架有一個(gè)圓柱形繞組接收部分和一個(gè)端部凸緣，該端部凸緣由裝線槽和凸脊構(gòu)成。
16.根據(jù)權(quán)利要求
13至15任何一權(quán)利要求
的變壓器，其特征在于，鐵心構(gòu)件之間有一個(gè)間隙，使變壓器能以反饋的方式工作。
17.根據(jù)權(quán)利要求
13至16任何一項(xiàng)權(quán)利要求
的變壓器，其特征在于，各鐵心構(gòu)件有一個(gè)鐵心臂，繞組即安置在此鐵心臂上，所說的鐵心構(gòu)件各個(gè)還具有一對(duì)鐵心臂，所說該對(duì)鐵心臂的每一個(gè)鐵心臂設(shè)在裝有繞組的鐵心臂任一側(cè)。
18.根據(jù)權(quán)利要求
15的變壓器，其特征在于，其一次線圈架有一個(gè)一次繞組安置部分，一次繞組即繞在此部分上，所說的一次安置部分系座落在二次線圈架中。
19.根據(jù)權(quán)利要求
18的變壓器，其特征在于，其一次線圈架有一個(gè)限制一次繞組安置部分突進(jìn)二次線圈架的行程的端部凸緣。
專利摘要
一種聯(lián)鎖跳閘系統(tǒng)用的聯(lián)鎖跳閘站。該聯(lián)鎖跳閘站具有在母線上輸出監(jiān)控信號(hào)或聯(lián)鎖跳閘信號(hào)的輸出裝置。該聯(lián)鎖跳閘信號(hào)的電平高于監(jiān)控信號(hào)的電平，而在輸出裝置和母線之間設(shè)有隔離裝置。該聯(lián)鎖跳閘站包括一個(gè)確定有無監(jiān)控信號(hào)出現(xiàn)和在沒有該信號(hào)出現(xiàn)時(shí)發(fā)出警報(bào)用的監(jiān)控探測(cè)器。該聯(lián)鎖跳閘站還設(shè)有聯(lián)鎖跳閘信號(hào)發(fā)送器用以使輸出裝置提供聯(lián)鎖跳閘信號(hào)，此外，該聯(lián)鎖跳閘站還包括一個(gè)檢測(cè)母線上有無聯(lián)鎖跳閘信號(hào)出現(xiàn)并控制該聯(lián)鎖跳閘站的跳閘的跳閘探測(cè)器。
文檔編號(hào)H02J13/00GK86106347SQ86106347
公開日1987年7月8日 申請(qǐng)日期1986年10月31日
發(fā)明者羅納德·詹姆斯·庫(kù)默, 許亞來, 約翰·沃爾頓·魯賓遜 申請(qǐng)人:東南昆士蘭州電力管理局導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan