一种新型的负荷分界开关控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提出一种新型的负荷分界开关控制器，包括安装在负荷分界开关的开关本体内的零序电流互感器，与所述开关本体连接的测控单元，所述测控单元包括控制芯片；还包括分别设置在三相电缆上的三个相序故障指示器以及设置在所述零序电流互感器上的零序故障指示器；所述测控单元还包括与所述控制芯片连接的无线通信芯片，所述无线通信芯片分别与所述三个相序故障指示器和零序故障指示器通信连接。本实用新型的负荷分界开关控制器具有安全性更高、提高接地故障检测准确性、安装更方便的特点。
【专利说明】一种新型的负荷分界开关控制器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及1kV架空配电线路的负荷分界开关控制器技术，具体涉及一种新型的负荷分界开关控制器。
【背景技术】
[0002]1kV架空配电线路T接的用户内部或进线侧发生故障时，均会造成变电站出线开关保护跳闸。如果故障性质是永久的，变电站重合闸不成功，则一个用户界内的事故将使整条配电线路停电。因此，在用户分界处即T接分支上安装一台负荷分界开关，配置一台负荷分界开关控制器，实现自动切除单相接地故障和自动隔离相间短路故障，确保非故障用户的用电安全。
[0003]负荷分界开关控制器一般是用馈线终端单元(FTU)来实现故障隔离或切除、通信功能，FTU包括负荷分界开关。电流互感器简称CT，电压互感器简称PT;负荷分界开关控制器与负荷分界开关的开关本体通过控制电缆和航空接插件进行电气连接，以接入开关内置A、C两相电流互感器(一次CT)、开关内置零序电流互感器(零序CT)、开关内置或外置两相线电压互感器(一次PT)、开关合分闸线圈、以及开关合分闸位置。
[0004]如图1所示常规负荷分界开关和控制器电气原理图，附图标记I表示开关本体，负荷分界开关控制器包括安装在A相线路和C相线路之间的电压互感器TV、安装在A相线路上的相序电流互感器TAa、安装在C相线路上的相序电流互感器TAc、安装在三相线路上的零序电流互感器TAo、以及测控单元2。电压互感器TV、电流互感器TAa、电流互感器TAc、电流互感器Tao均设置在开关本体上。测控单元2分别与电压互感器TV、电流互感器TAa、电流互感器TAc和电流互感器TAo连接。故障指示灯3用于示警。
[0005]负荷分界开关控制器通过监测A、C相一次CT的二次电流大小来判断界内线路是否发生了短路故障，然后对故障进行自动隔离或切除(断路器开关)。受开关内部空间限制，很多负荷分界开关一般不配零序CT，对于小电流接地系统架空线路场合，不能判断界内是否发生了单相接地故障；对于配置了零序CT的用户分界开关，控制器通过监测零序CT的二次电流大小来判断界内线路是否发生了接地故障，然后对接地故障进行隔离。由于不能到检测零序电流的方向，所以不能准确判断接地故障一定发生在用户界内，界内不平衡电流或零序电流(接地电流)有可能是反过来流向主干线路或界外接地故障点，导致线路故障区段隔离出错。
[0006]常规的负荷分界开关控制器与一次PT、一次CT和零序CT电气连接，存在设备和人身安全隐患。由于采用FTU的标准来设计，整机功耗偏大，用一次PT 二次电压供电，增加了设备投资成本，由于二次电压为交流220V，也存在人身安全隐患。
实用新型内容
[0007]本实用新型要解决的技术问题是:现有负荷分界开关控制器结构设计不合理，存在安全隐患，功耗大、成本高。
[0008]本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0009]一种新型的负荷分界开关控制器，包括安装在负荷分界开关的开关本体内的零序电流互感器，与所述开关本体连接的测控单元，所述测控单元包括控制芯片，还包括分别设置在三相电缆上的三个相序故障指示器以及设置在所述零序电流互感器上的零序故障指示器；所述测控单元还包括与所述控制芯片连接的无线通信芯片，所述无线通信芯片分别与所述三个相序故障指示器和零序故障指示器通信连接。
[0010]在优选的方案中，所述控制芯片为MSP430F149型微功耗控制芯片。
[0011]在优选的方案中，所述无线通信芯片为CCllOO型微功耗无线收发器。
[0012]在优选的方案中，所述测控单元还包括与所述控制芯片连接的通用无线分组业务GPRS芯片。
[0013]在优选的方案中，所述测控单元与太阳能电池连接。
[0014]本实用新型的有益效果如下:
[0015]1、安全性更高
[0016]分界开关控制器不再连接开关本体的一次CT、一次PT，改用相序故障指示器、零序故障指示器来检测短路、接地故障，并通过无线方式与用户分界开关控制器进行数据交换，确保人体和设备更安全。
[0017]2、提高了接地故障检测准确性
[0018]采用外置的电子式零序电压互感器和开关本体内置的高精度零序CT，控制器可以同时测量到线路的零序电压、零序电流和零序电流方向。控制器通过比较零序电压的大小可以准确判断系统是否有接地故障，通过比较零序电流的大小和方向可以准确判断接地故障是否发生在用户线路上。
[0019]3、安装更方便
[0020]本技术方案的控制器不用连接开关本体的一次CT和一次PT，只需通过航空插头连接开关本体的遥控、遥信接口航空插头，与1kV线路没有电气连接，可以带电安装控制器和控制器配套的太阳能电池板。同时，控制器配套的相序故障指示器、零序故障指示器也可以带电安装。不停电安装方式减少了停电损失，提高了供电可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为常规负荷分界开关和控制器电气原理图；
[0023]图2为本实用新型实施例的负荷分界开关和控制器电气原理图。
【具体实施方式】
[0024]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0025]本实施例的技术方案拟取消负荷分界开关内部的A、C相一次CT，改由配电线路相序故障指示器和零序故障指示器(以下简称故障指示器)来实现负荷电流测量和短路故障检测功能，在负荷分界开关的负荷侧A、B、C三相到线上分别安装I只故障指示器。故障指示器带本地报警指示和无线通讯功能，当界内线路发生短路故障，相序故障指示器将给出红色机电翻牌和LED闪灯指示，同时将短路故障报警信号、负荷电流、线路感应电压等线路信息通过无线方式发送到负荷分界开关控制器上。故障指示器的定值可在现场或主站，通过无线通讯方式进行修改。
[0026]参见图2所示负荷分界开关和控制器电气原理图，包括安装在负荷分界开关的开关本体I内的零序电流互感器TAo，与开关本体I连接的测控单元2，测控单元2包括控制芯片；还包括分别设置在三相电缆上的三个相序故障指示器4以及设置在零序电流互感器TAo上的零序故障指示器5 ;测控单元2还包括与控制芯片连接的无线通信芯片，无线通信芯片分别与三个相序故障指示器4和零序故障指示器5通信连接。
[0027]上述控制芯片可以为MSP430F149型微功耗控制芯片，无线通信芯片可以为CCllOO型微功耗无线收发器。
[0028]优选的测控单元2还包括与控制芯片连接的通用无线分组业务GPRS芯片。测控单元2与用于为测控单元2供电的太阳能电池连接。
[0029]因负荷分界开关取消了 A、C 一次CT，开关本体内部空间增大，上述技术方案拟在开关本体内部加装I只变比为20A:1A的零序CT，然后在零序CT的二次回路加装I只零序故障指示器5。零序故障指示器5的原边绕组为50匝，用于放大一次零序CT输出的零序电流信，然后测量零序电流大小和检测单相接地故障。零序故障指示器5带本地报警指示和无线通讯功能，当界内线路发生单相接地故障，零序故障指示器5将给出LED闪灯指示，同时将接地故障报警信号、零序电流等信息通过无线方式发送到负荷分界开关控制器上。零序故障指示器5的定值可在现场或主站，通过无线通讯方式进行修改。
[0030]为提高检测单相接地故障的准确性，上述技术方案在用户分界处增加I只电子式零序电压互感器TAo，并通过零序(电流方向)故障指示器5来用户监测分界处的零序电压和零序电流方向。安装I只带方向检测功能的零序故障指示器5，同步采样电子式零序电压互感器TAo的二次电压信号和零序CT的二次电流信号，计算出零序电压、零序电流、零序电流方向，可准确判断界内是否发生了单相接地故障，给出LED闪灯报警指示，并通过无线方式发送到用户分界开关控制器。上述功能整合在芯片MSP430F149和CCllOO中，属于硬件产品，用户只需设置上述芯片的定值参数即可安装使用，使用方便。
[0031]基于本技术方案研制出来的用户分界开关控制器与相序故障指示器4和零序故障指示器5采用420?440MHz无线跳频通讯方式与CCl 100通信；测控单元2与主站监控中心通过GPRS通讯方式通信，同时控制器的硬件都采用低功耗设计方法，整机平均功耗低于1W，可采用30?50W/32V单晶硅太阳能电池板为控制器供电，而不用一次PT供电，与1kV线路没有电气连接，提高了设备和人身的安全性。
[0032]基于本技术方案研制出来的用户分界开关控制器，继续保留与开关合分闸线圈和合分闸位置的电气连接关系，以实现短路和接地故障的自动隔离和开关的远程监控功能。
[0033]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等’均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种新型的负荷分界开关控制器，包括安装在负荷分界开关的开关本体内的零序电流互感器，与所述开关本体连接的测控单元，所述测控单元包括控制芯片，其特征在于，还包括分别设置在三相电缆上的三个相序故障指示器以及设置在所述零序电流互感器上的零序故障指示器；所述测控单元还包括与所述控制芯片连接的无线通信芯片，所述无线通信芯片分别与所述三个相序故障指示器和零序故障指示器通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型的负荷分界开关控制器，其特征在于，所述控制芯片为MSP430F149型控制芯片。
3.根据权利要求1所述的一种新型的负荷分界开关控制器，其特征在于，所述无线通信芯片为CCllOO型无线收发器。
4.根据权利要求1所述的一种新型的负荷分界开关控制器，其特征在于，所述测控单元还包括与所述控制芯片连接的通用无线分组业务GPRS芯片。
5.根据权利要求1所述的一种新型的负荷分界开关控制器，其特征在于，所述测控单元与太阳能电池连接。
【文档编号】H02J13/00GK204012931SQ201420393372
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2014年7月16日
【发明者】张忠华 申请人:北京蓝派克电力科技有限公司