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过流保护直流高压发生器的设计

过流保护直流高压发生器的设计
一、概述
电力经常发生过流现象,一般采用的是继电保护,是由各种继电器组成,可靠性不高,故障率高。本文采用西门子逻辑模块LOGO!来实现过流保护。LOGO!是西门子公司的通用逻辑控制模块。它内部集成有:延时继电器、脉冲继电器、时钟、时钟脉冲发生器、计数器以及与、或、直流高压发生器非等功能模块,可以非常方便地实现传统继电器逻辑控制功能。
以某供电线路的过流控制为例,如图1所示。由电流互感器检测线路电流,当电流过大时,发出报警信号,并切断电源。其具体过程为:通过电流互感器,将大电流信号转变为小电流,并通过电阻将其转换为电压信号,然后由LOGO!直流高压发生器的模拟量输入端将其输入到LOGO!的内部。通过LOGO!的处理,延迟时间T1后,控制继电器TM及报警信号灯,切断电路的电源,并发出报警信号。并能在切断后自动将电路接通。若此时电路电流正常,这报警灯熄灭。并且,在过流后的指定时间内,若再次发生过流,不必再延迟T1时间,只需延迟时间T2,就会再次发出报警信号。这样使LOGO!具有选择性。在电机启动等造成的电流瞬间过大时,LOGO!不会再启动,减少了设备的误动作。并且在一次报警后,若电流再次过大,则在较短的时间内,就会再次报警,减少了因故障未被排除而造成的损失。

二、该装置型号为24RCLB11,其供电电源为24V直流电,输出用220V交流电,用于带动继电器及报警灯。该装置的继电器TM,常闭触电接在主电路中。LOGO!的模拟量输入端I1,I2。输出为Q1,Q2。互感器输出的电流信号经电流电压转换装置(I/V),进入LOGO!的I1和I2端。
三、过流保护的设计思想
内部的工作原理为:由模拟量输入端AI1,AI2输入的模拟量经模拟量触发器B08,B12使模拟量转换为数字量。模块B08,B12的设置相同。模拟开关接通电压为6V,关闭电压为1V。当输入的信号峰值大于6V时,模块输出数字脉冲信号,频率为50HZ。通过B06后,由频率触发器B02计数。当6S内,输入280个脉冲时,模块B02输出高电平。这时输出Q1接通,直流高压发生器接通TM跳闸控制器,将电路断开。同时输出端Q2被置为高电平,输出报警信号。此时,电路已被切断,没有模拟信号输入。经过6s后,频率触发器输出低电平,即Q1无信号输出,电路被接通。若这时电路没有过流,则报警灯熄灭。若在报警灯没有熄灭,或报警灯熄灭后的时间段(由B09控制)内仍然过流,则在2S内,B09只要检测到70个电流脉冲,报警装置就会再一次启动,以防止故障没有排除时,报警装置按正常处理。当Q2为0后,B09开始计时,若经过自定时间后,Q2仍没有报警输出,则B09输出低电平,经过非门B10反向后变为高电平,将RS触发器B05复位。这时,报警装置恢复原始状态。 
              
四、调试中的问题

用电流电压转换装置把电流信号转变为电压信号,并且可以调节输出电压的大小,以更好的满足实际要求。在频率触发模块中,将计数时间段设定为6S,使其具有了选择功能,在电机启动等正常的过流情况下,不会发出报警信号。并且在设定脉冲个数时,实际值为80个,而不是300个。这样就避免了因干扰等造成电源电流偏小时,报警装置不能启动的情况。同时,减小了因过流发生在B02的计时时间内时,延迟时间过长的情况。同理,B03在设置脉冲个数时,只设定为70个。

五、直流电压分布
与实际运行的交流电压不同,直流电场分布受电阻率影响,而交流下电场分布与电阻率和介电系数都有关。因此直流耐压试验并不能象交流耐压一样可以准确地反映电缆的机械损伤等明显缺陷,直流试验合格的电缆,投入运行后,在正常工作电压作用下,也会发生绝缘故障。由此可见,对于交联电缆采用传统的直流耐压试验是不可取的,应予淘汰。近年来,国内外许多专家都建议现场对交联电缆进行交流耐压试验来代替直流电压试验。由于电力电缆对地电容量很大,在现场采用50Hz工频进行交流耐压试验条件难以具备,但采用调频电源进行交流耐压试验,条件是基本具备的。根据GB11017-89[1]及IEC840,现场绝缘直流高压发生器耐压试验中使用的交流电压频率,可采用30—300Hz。
 考虑到故障没有排除时,报警装置仍会在延迟时间6S后接通电源。为免造成危险,加入了B03,并有模块B04,B05,B09,B10辅助产生延迟信号。使该装置在一次过流后的指定时间内,对过流信号有更高的灵敏度,即在过流发生时,过流信号只需持续2S就会再次报警,以减小危险。
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