一种分离式户外高压开关的制作方法

文档序号:7429327阅读:224来源:国知局
专利名称:一种分离式户外高压开关的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种分离式户外高压开关。
背景技术
据国家电网建设中长期发展规划,开发能长期对高压电力系统运行状态进行自动监测、诊断和保护、促进户外高压开关的智能化发展水平的光机电一体化设备,是城乡电网迈向自动化的迫切要求。 从2006年起,国内电网自动化特别是户外高压开关自动化开始得到快速发展。电网自动化的实现要求户外高压开关配备智能控制器。各种功能不同的户外高压开关所配的各种智能控制器需求量每年在成倍增加。这些控制器包括重合闸控制器、备自投双电源控制器、永磁机构控制器、用户分界负荷开关控制器、用户分界断路器控制器及其它故障检测器(FDR)等等,全国有包括我司在内的数家专业的智能控制器生产厂家。上述控制器全部采用常规电压互感器作电源和电压检测源。常规电压互感器通过电磁感应,将高压如10KV等变换为常用的100VAC或220VAC,以提供智能控制部分和开关分合闸电源。所有电压互感器不仅具有体积大、重量重、消耗资源多、价格昂贵、安装在城区时还影响市容的缺点,而且电压互感器安装较多时,由于它的电感性质及线路对地电容的存在易在线路上发生谐振,此时,电压互感器将会受损,严重时还会发生爆炸。此外,由于线路电压过高时,电压互感器也容易损坏,故电压互感器存在许多缺陷。但迄止今日,全国数百家户外高压开关生产厂家一直在使用电压互感器。户外高压开关工作时进行过流保护是必不可少的,这就首先必须配备电流互感器;随着配电自动化程度的日益提高,户外高压开关越来越多地开始实现智能化,即每台户外高压开关须配备用户所需功能的智能控制终端。而智能控制终端必须有电源提供才能工作,故还要配备电压互感器以提供控制器的工作电源和线路电压检测源。因此,若对三相电流和三相电压进行检测,则每台开关首先必须配备三只电流互感器和两只电压互感器。电流互感器按300元/只计算,电压互感器按3500元计算,则每台开关所配电流互感器和电压互感器的费用就达近8000元,可见成本之高;另一方面,上述互感器主要原材料是优质硅钢片及铜质漆包线及环氧树脂,三只电流互感器和两只电压互感器的重量加在一起,少则50公斤,重则上百公斤。按全国每年45万台电压等级为6-40KV开关的生产量,若要实现智能化,则需消耗优质硅钢片及铜质漆包线及环氧树脂至少22500吨。据资料介绍,光炼制1万吨冷轧硅钢片须耗电1亿度,相当于两个较大型电厂一年的发电量。至于铜和环氧树脂则更加贵重,可见,如果减轻或去掉电流和电压互感器或直接降低其成本,但又能同样实现其功能,则不仅可以降低成本、有力推动电网自动化实现的进程,而且可以节省资源、节能减排保护环境,意义极为重大。此外,由于PT体积大,笨重,安装不方便美观,更重要的是一般PT的过电压特性不好,且当同一电网所装的PT数量较大时,线路容易发生谐振,从而引发PT爆炸、导致严重的人生事故和停电后果。[0004] 另外,目前电力界通常对高压开关采用的组网方法是[0005] 1、用光纤通讯此种通讯方式成熟但线路长时一次性投入成本太高;[0006] 2、利用GPRS通讯此种方式也正在走向成熟,但营运成本太高。 综上所述,目前现有技术中的户外高压开关存在技术落后、浪费资源、成本高的缺陷。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种技术先进、节 省资源、降低成本的分离式户外高压开关。 本实用新型所采用的技术方案是本实用新型包括C相电流互感器、A相电流互感 器、B相电流互感器、C相电源感应变压器、A相电源感应变压器、C相电流检测变送单元、AC 相线电压取样电阻、AB相线电压取样电阻、AB相线电压检测互感器、AC相线电压检测互感 器、A相电量检测变送单元、开关本体、主控单元、零序电流互感器,所述C相电流互感器、A 相电流互感器、B相电流互感器的初级与所述开关本体输入端上对应的相线电连接或电磁 感应连接,所述C相电流互感器的次级连接所述C相电流检测变送单元,所述A相电流互感 器的次级连接所述A相电量检测变送单元,所述B相电流互感器的次级连接所述主控单元, 所述C相电源感应变压器、A相电源感应变压器的初级与所述开关本体输入端上对应的相 线电连接或电磁感应连接,所述C相电源感应变压器的次级连接所述C相电流检测变送单 元,A相电源感应变压器的次级连接所述A相电量检测变送单元,所述AC相线电压取样电 阻、AB相线电压取样电阻并联在所述开关本体输入端上对应的相线上,所述AB相线电压检 测互感器、AC相线电压检测互感器的初级对应连接在所述AC相线电压取样电阻、AB相线电 压取样电阻所在回路中,所述AB相线电压检测互感器、AC相线电压检测互感器的次级连接 所述A相电量检测变送单元,所述零序电流互感器为穿心式互感器,绕组与所述A相电量检 测变送单元连接,中心穿过所述开关本体输出端上的A、 B、 C三根相线。 所述主控单元包括微处理器、放大器、5V电路I、24V电路、充电管理电路、5V电路 n、GPRS模块、无线收发模块,所述微处理器与所述放大器、5V电路1、GPRS模块、无线收发 模块电连接,所述GPRS模块与所述5V电路II电连接,所述24V电路与所述5V电路I、5V 电路II、充电管理电路电连接,所述放大器、充电管理电路分别与所述B相电流互感器的次 级连接。 所述A相电量检测变送单元包括单片机1、放大器1、放大器11、放大器III、5V电 路111 、稳压电路、无线收发模块I ,所述单片机I与所述放大器I 、放大器11 、放大器111 、 5V 电路ni、无线收发模块I电连接,所述5V电路III与所述稳压电路连接,所述放大器I连 接所述A相电流互感器的次级,所述放大器11连接所述AC相线电压检测互感器的次级,所 述放大器II连接所述AB相线电压检测互感器的次级,所述稳压电路连接所述A相电源感 应变压器的次级。 所述C相电流检测变送单元包括单片机11、放大器IV、5V电路IV、稳压模块1、无 线收发模块II,所述单片机II与所述放大器IV、5V电路IV、无线收发模块II电连接,所述 5V电路IV与所述稳压模块I电连接,所述放大器IV连接所述C相电流互感器的次级,所述 稳压模块I连接所述C相电源感应变压器的次级。 本实用新型的有益效果是由于本实用新型包括C相电流互感器、A相电流互感 器、B相电流互感器、C相电源感应变压器、A相电源感应变压器、C相电流检测变送单元、AC相线电压取样电阻、AB相线电压取样电阻、AB相线电压检测互感器、AC相线电压检测互感 器、A相电量检测变送单元、开关本体、主控单元、零序电流互感器,所述C相电流互感器、A 相电流互感器、B相电流互感器的初级与所述开关本体输入端上对应的相线电连接或电磁 感应连接,所述C相电流互感器的次级连接所述C相电流检测变送单元,所述A相电流互感 器的次级连接所述A相电量检测变送单元,所述B相电流互感器的次级连接所述主控单元, 所述C相电源感应变压器、A相电源感应变压器的初级与所述开关本体输入端上对应的相 线电连接或电磁感应连接,所述C相电源感应变压器的次级连接所述C相电流检测变送单 元,A相电源感应变压器的次级连接所述A相电量检测变送单元,所述AC相线电压取样电 阻、AB相线电压取样电阻并联在所述开关本体输入端上对应的相线上,所述AB相线电压检 测互感器、AC相线电压检测互感器的初级对应连接在所述AC相线电压取样电阻、AB相线电 压取样电阻所在回路中,所述AB相线电压检测互感器、AC相线电压检测互感器的次级连接 所述A相电量检测变送单元,所述零序电流互感器为穿心式互感器,绕组与所述A相电量检 测变送单元连接,中心穿过所述开关本体输出端上的A、 B、 C三根相线,本实用新型采用了 微控制器技术、电流电压变换技术和RF数字传输技术来实现高压电流、电压的测量及数字 变换、形成无传统PT的综合互感器的户外高压开关故障检测终端,所以避免了PT在户外高 压开关上的使用,节省了资源、提高了供电安全性;其无需外加工作电源的高压线路电压电 流传感部分是一个完整的低成本高精度综合传感器;除了电压电流传感,同时具有相间短 路保护和小电流接地保护及重合控制和无线网络四遥功能。同时,在组网方式方面本实用 新型采用2. 4G无线网络技术组网通讯,具有投入少、营运成本低的优点。

图1是本实用新型电路结构示意图; 图2是本实用新型主控单元电路方框图; 图3是本实用新型A相电量检测变送单元电路方框图; 图4是本实用新型C相电流检测变送单元电路方框图。
具体实施方式如图1、图2、图3、图4所示,本实用新型包括C相电流互感器1、 A相电流互感器 9、 B相电流互感器13、 C相电源感应变压器2、 A相电源感应变压器8、 C相电流检测变送单 元3、 AC相线电压取样电阻4、 AB相线电压取样电阻5、 AB相线电压检测互感器6、 AC相线 电压检测互感器7、 A相电量检测变送单元10、开关本体11 、主控单元12、零序电流互感器 14,所述C相电流互感器1、 A相电流互感器9、 B相电流互感器13的初级与所述开关本体 11输入端上对应的相线电连接或电磁感应连接,所述C相电流互感器1的次级连接所述C 相电流检测变送单元3,所述A相电流互感器9的次级连接所述A相电量检测变送单元10, 所述B相电流互感器13的次级连接所述主控单元12,所述C相电源感应变压器2、 A相电 源感应变压器8的初级与所述开关本体11输入端上对应的相线电连接或电磁感应连接,所 述C相电源感应变压器2的次级连接所述C相电流检测变送单元3,A相电源感应变压器8 的次级连接所述A相电量检测变送单元10,所述AC相线电压取样电阻4、AB相线电压取样 电阻5并联在所述开关本体11输入端上对应的相线上,所述AB相线电压检测互感器6、AC
5相线电压检测互感器7的初级对应连接在所述AC相线电压取样电阻4、AB相线电压取样电 阻5所在回路中,所述AB相线电压检测互感器6、 AC相线电压检测互感器7的次级连接所 述A相电量检测变送单元IO,所述零序电流互感器14为穿心式互感器,绕组与所述A相电 量检测变送单元10连接,中心穿过所述开关本体11输出端上的A、 B、 C三根相线。 所述主控单元12包括微处理器121、放大器122、5V电路I 123、24V电路124、充 电管理电路125、5V电路II 126、GPRS模块127、无线收发模块128,所述微处理器121与所 述放大器122、5V电路I 123、GPRS模块127、无线收发模块128电连接,所述GPRS模块127 与所述5V电路I1 126电连接,所述24V电路124与所述5V电路I 123、5V电路I1 126、充 电管理电路125电连接,所述放大器122、充电管理电路125分别与所述B相电流互感器13 的次级连接。 所述A相电量检测变送单元10包括单片机I 101、放大器I 102、放大器I1 103、 放大器III104、5V电路111105、稳压电路106、无线收发模块I 107,所述单片机I 101与 所述放大器I 102、放大器II 103、放大器III104、5V电路nil05、无线收发模块I 107电 连接,所述5VIII电路105与所述稳压电路106连接,所述放大器I 102连接所述A相电流 互感器9的次级,所述放大器II103连接所述AC相线电压检测互感器7的次级,所述放大 器II 104连接所述AB相线电压检测互感器6的次级,所述稳压电路106连接所述A相电 源感应变压器8的次级。 所述C相电流检测变送单元3包括单片机I1 31、放大器IV32、5V电路IV33、稳压 模块I 34、无线收发模块II 35,所述单片机II 31与所述放大器IV32、5V电路IV33、无线 收发模块II 35电连接,所述5V电路IV33与所述稳压模块I 34电连接,所述放大器IV32 连接所述C相电流互感器1的次级,所述稳压模块I 34连接所述C相电源感应变压器2的 次级。 本实施例中采用电源感应变压器、电流互感器、C相电流检测变送单元、线电压取 样电阻、线电压检测互感器、A相电流及线电压检测变送单元,零序电流互感器以及主控单 元。本实用新型主要由四个模块构成 第一个功能模块功能用以实现传统的PT供电功能。方案是在开关内部安装B相 CT,利用此CT感应出来的二次电流引至主控单元12中,该电流驱动一只小型变压器,变压 器产生电压后经稳压获得电源,该电源经充电管理单元对蓄电池进行充电,此蓄电池作智 能控制器的工作电源。据我司的研究表明,当CT 二次电流为0. 4A时系统便可长期稳定工 作,电流大时储能效果优异。这部分取代了目前户外开关PT的供电功能。此外,B相CT二 次电流引入主控模块后,除提供上述充电电源外,同时作检测B相用电流源,经测量互感器 及波形处理后,由主控模块对B相电流进行采样。 第二个功能模块功能采样C相电流并将数据无线传至主控模块。方案如下本实 用新型包括电源感应变压器,当线路C相有电流时,可经适当处理得到微控制器工作所需 的3.3V电压。图1中具有为测量C相电流用的低成本小体积的测量互感器。微处理部分 是贴在C相电缆上的,与C相电位相差无几,与大地间存在高电压。故微控制器将C相电流 采样的结果通过一个433MHz的微功率无线数据传输模块传输至与大地电压差不大的主控 模块。 第三个功能模块功能采样A相电流和两个线电压,并将数据无线传至主控模块。方案如下在A相电缆上,套有感应圈8,8感应出来的电压经处理后给A项上的微控制器单 元10供电。图1中9为检测A相电流的小型测量互感器,由微控制单元10对A相电流进 行采样。 PT的电压检测功能通过以下方法实现分别在开关外A、B相和A、C相之间接入高 压电阻5和4,则此两个电阻上将获得与线电压对应的电流。然后对此两个电流用测量互感 器6和7获得信号;由微控制单元10对A相电流进行采样而得到两个线电压和A相电流。 与第二个功能模块一样,微处理单元10是贴在A相电缆上的,与A相电位相差无几,与大地 间存在高电压。故数据亦用一个433MHz的微功率无线数据传输模块传输至主控模块。 第四个功能模块。功能召唤数据、采样B相电流及零序电流、分合闸操作、与后台 进行数据通信。 图1中主控单元12,它通过电缆与开关本体的B相互感器、分闸线圈、合闸线圈相 连接。主控单元接收和采样数据后,判断开关是否有故障发生、故障发生在界内还是界外, 再确定是否分合闸。为实现四遥功能,采用GPRS网络进行通信,取代有线通信。综上所述, 本控制终端通过B相CT获得了电源、同时也获得了线电压大小,故完全取代了传统的PT ; 另外,A、 C相的CT也用体积小重量轻的测量互感器进行取代。从而达到了减小资源消耗、 提高供电安全性能、大大降低成本,达到加快实现户外高压开关智能化、自动化的目的。
权利要求一种分离式户外高压开关,其特征在于它包括C相电流互感器(1)、A相电流互感器(9)、B相电流互感器(13)、C相电源感应变压器(2)、A相电源感应变压器(8)、C相电流检测变送单元(3)、AC相线电压取样电阻(4)、AB相线电压取样电阻(5)、AB相线电压检测互感器(6)、AC相线电压检测互感器(7)、A相电量检测变送单元(10)、开关本体(11)、主控单元(12)、零序电流互感器(14),所述C相电流互感器(1)、A相电流互感器(9)、B相电流互感器(13)的初级与所述开关本体(11)输入端上对应的相线电连接或电磁感应连接,所述C相电流互感器(1)的次级连接所述C相电流检测变送单元(3),所述A相电流互感器(9)的次级连接所述A相电量检测变送单元(10),所述B相电流互感器(13)的次级连接所述主控单元(12),所述C相电源感应变压器(2)、A相电源感应变压器(8)的初级与所述开关本体(11)输入端上对应的相线电连接或电磁感应连接,所述C相电源感应变压器(2)的次级连接所述C相电流检测变送单元(3),A相电源感应变压器(8)的次级连接所述A相电量检测变送单元(10),所述AC相线电压取样电阻(4)、所述AB相线电压取样电阻(5)并联在所述开关本体(11)输入端上对应的相线上,所述AB相线电压检测互感器(6)、所述AC相线电压检测互感器(7)的初级对应连接在所述AC相线电压取样电阻(4)、AB相线电压取样电阻(5)所在回路中,所述AB相线电压检测互感器(6)、所述AC相线电压检测互感器(7)的次级连接所述A相电量检测变送单元(10),所述零序电流互感器(14)为穿心式互感器,绕组与所述A相电量检测变送单元(10)连接,中心穿过所述开关本体(11)输出端上的A、B、C三根相线。
2. 根据权利要求1所述的一种分离式户外高压开关,其特征在于所述主控单元(12)包括微处理器(121)、放大器(122) 、5V电路I (123) 、24V电路(124)、充电管理电路(125)、5V电路11(126)、 GPRS模块(127)、无线收发模块(128),所述微处理器(121)与所述放大器(122)、所述5V电路I (123)、所述GPRS模块(127)、所述无线收发模块(128)电连接,所述GPRS模块(127)与所述5V电路II (126)电连接,所述24V电路(124)与所述5V电路1(123)、所述5V电路II(126)、所述充电管理电路(125)电连接,所述放大器(122)、所述充电管理电路(125)分别与所述B相电流互感器(13)的次级连接。
3. 根据权利要求1所述的一种分离式户外高压开关,其特征在于所述A相电量检测变送单元(10)包括单片机I (101)、放大器I (102)、放大器II (103)、放大器III (104) 、5V电路III(105)、稳压电路(106)、无线收发模块I(107),所述单片机I(101)与所述放大器I (102)、所述放大器II (103)、所述放大器III (104)、所述5V电路III (105)、所述无线收发模块I (107)电连接,所述5V电路III (105)与所述稳压电路(106)连接,所述放大器I (102)连接所述A相电流互感器(9)的次级,所述放大器I1(103)连接所述AC相线电压检测互感器(7)的次级,所述放大器11(104)连接所述AB相线电压检测互感器(6)的次级,所述稳压电路(106)连接所述A相电源感应变压器(8)的次级。
4. 根据权利要求1所述的一种分离式户外高压开关,其特征在于所述C相电流检测变送单元(3)包括单片机II(31)、放大器IV(32)、5V电路IV(33)、稳压模块I(34)、无线收发模块II (35),所述单片机II (31)与所述放大器IV (32)、所述5V电路IV (33)、所述无线收发模块11(35)电连接,所述5V电路IV(33)与所述稳压模块I(34)电连接,所述放大器IV(32)连接所述C相电流互感器(1)的次级,所述稳压模块I(34)连接所述C相电源感应变压器(2)的次级。
专利摘要本实用新型公开了一种分离式户外高压开关,旨在提供一种技术先进、节省资源、降低成本的分离式户外高压开关。本实用新型包括C相电流互感器(1)、A相电流互感器(9)、B相电流互感器(13)、C相电源感应变压器(2)、A相电源感应变压器(8)、C相电流检测变送单元(3)、AC相线电压取样电阻(4)、AB相线电压取样电阻(5)、AB相线电压检测互感器(6)、AC相线电压检测互感器(7)、A相电量检测变送单元(10)、开关本体(11)、主控单元(12)、零序电流互感器(14);同时,在组网方式方面本实用新型采用2.4G无线网络技术组网通讯,具有投入少、营运成本低的优点。本实用新型可广泛应用于高压电力智能控制领域。
文档编号H02H3/32GK201533196SQ20092023863
公开日2010年7月21日 申请日期2009年11月6日 优先权日2009年11月6日
发明者周迭辉 申请人:珠海博威电气有限公司
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