一种柱上断路器成套操作电源系统的制作方法

本发明涉及配电馈线监控和继电保护成套设备技术领域，具体涉及一种柱上断路器成套操作电源系统。

背景技术：

在10kV配电自动化建设中，应用最为广泛的是柱上断路器成套。柱上断路器成套包括取电单元、开关本体和控制单元。柱上断路器成套自动化实现的必要条件是具备电动合闸、电动分闸和电动自动储能功能，而完成该三种功能的电源一般由控制单元提供，称为控制单元操作电源。

根据柱上断路器弹簧操作结构特点，分闸和合闸操作仅需脉冲功率电源即可完成，而机构储能操作则需大功率电源才能完成，电力行业标准要求功率不小于240W/15s。在产品具体设计和工程应用时，一般有两种配置：第一种是控制单元仅配电容蓄能式分闸操作电源，不配电动合闸和储能电源；第二种是控制单元配大功率储能电源，合闸和分闸电源与储能电源共用。前者所构成的柱上断路器成套操作电源系统简单、成本低、可靠性高，但仅具备保护或控制跳闸功能，仅能实现半自动化，不具备配电自动化三遥应用条件；后者具备三遥条件，可实现全自动化，但开关成套电源系统复杂、成本高、功耗高、电源系统故障率高，后期运维成本高。因此，业界亟需提出了一种简单、可靠、并可实现全自动化的柱上断路器成套操作电源系统。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种柱上断路器成套操作电源系统，具有结构简单、可靠性高和可实现全自动化等优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种柱上断路器成套操作电源系统，包括取电单元、控制单元和开关机构，所述取电单元包括一电压互感器，所述电压互感器的输入端连接线路的高压侧，所述控制单元包括一处理器模块，所述电压互感器依次通过AC/DC模块和稳压/降压电路与处理器模块相连，所述控制单元还包括分别与处理器模块相连的合闸电源电容C2、分闸电源电容C3、储能继电器J1、合闸继电器J2和分闸继电器J3，所述开关机构包括储能电机M1、合闸线圈YC和分闸线圈YT，所述电压互感器直接通过储能继电器J1与储能电机M1相连，所述合闸电源电容C2通过合闸继电器J2与合闸线圈YC相连，所述分闸电源电容C3通过分闸继电器J3与分闸线圈YT相连。

进一步，所述合闸电源电容C2的前级串联设置有第一电子开关K1，所述分闸电源电容C3的前级串联设置有第二电子开关K2，所述第一电子开关K1和第二电子开关K2分别与处理器模块相连。

进一步，所述合闸电源电容C2的前级串联设置有第一限流电阻R1和第二二极管D2，所述分闸电源电容C3的前级串联设置有第二限流电阻R2和第三二极管D3。

进一步，所述AC/DC模块依次通过第一二极管D1和电容C1与稳压/降压电路相连。

进一步，所述储能电机M1采用AC220V电机。

进一步，所述合闸线圈YC和分闸线圈YT采用5A脱扣器。

进一步，控制单元控制仅当合闸电源电容C2和分闸电源电容C3均为储能状态时才执行合闸动作。

进一步，控制单元控制当分闸电源电容C3为储能状态时执行分闸动作。

本发明的有益效果是：一种柱上断路器成套操作电源系统，充分利用了柱上断路器开关机构和配电线路馈线保护动作特点，分类实现储能操作电源、合闸操作电源和分闸操作电源，且三个操作电源彼此独立，相互无影响，具有结构简单、可靠性高和可实现全自动化等优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明操作电源系统的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，图1为本发明操作电源系统的结构示意图。本发明提出一种柱上断路器成套操作电源系统，包括取电单元1、控制单元2和开关机构3，所述取电单元1包括一电压互感器11，所述电压互感器11的输入端连接线路的高压侧，所述控制单元2包括一处理器模块21，所述电压互感器11依次通过AC/DC模块22和稳压/降压电路23与处理器模块21相连，所述控制单元2还包括分别与处理器模块21相连的合闸电源电容C2、分闸电源电容C3、储能继电器J1、合闸继电器J2和分闸继电器J3，所述开关机构3包括储能电机M1、合闸线圈YC和分闸线圈YT，所述电压互感器11直接通过储能继电器J1与储能电机M1相连，所述合闸电源电容C2通过合闸继电器J2与合闸线圈YC相连，所述分闸电源电容C3通过分闸继电器J3与分闸线圈YT相连。AC/DC模块22采用低功率的AC/DC模块，可使控制单元2的能耗大幅下降，从而降低系统的能耗。

储能操作电源直接来自电压互感器11，开关机构3的储能电机M1选用额定AC220V电机，开关储能出口的储能继电器J1接处理器模块21并由处理器模块21控制通断。合闸操作电源采用大容量的合闸电源电容C2蓄能后提供，开关机构3的合闸线圈YC采用额定5A脱扣器，合闸电源电容C2前级的第一电子开关K1接处理器模块21，合闸电源电容C2接处理器模块21并由处理器模块21监控储能状态，合闸继电器J2接处理器模块21，合闸电源电容C2的前级串联第一限流电阻R1和第二二极管D2。分闸操作电源采用大容量的分闸电源电容C3蓄能后提供，开关机构3的分闸线圈YT采用额定5A脱扣器，分闸电源电容C3前级的第二电子开关K2接处理器模块21，分闸电源电容C3接处理器模块21并由处理器模块21监控储能状态，分闸继电器J3接处理器模块21，分闸电源电容C3的前级串联第二限流电阻R2和第三二极管D3。储能操作电源、合闸操作电源和分闸操作电源三者彼此独立，互不影响。

所述合闸电源电容C2的前级串联设置有第一电子开关K1，所述分闸电源电容C3的前级串联设置有第二电子开关K2，所述第一电子开关K1和第二电子开关K2分别与处理器模块21相连，合闸电源电容C2和分闸电源电容C3由处理器模块21通过控制第一电子开关K1和第二电子开关K2的开闭，采用脉冲式进行充电。

所述合闸电源电容C2的前级串联设置有第一限流电阻R1和第二二极管D2，所述分闸电源电容C3的前级串联设置有第二限流电阻R2和第三二极管D3。第一限流电阻R1和第二限流电阻R2的设置避免了大容量电容拉死小功率AC/DC模块22，而第二二极管D2和第三二极管D3的设置使得合闸操作电源和分闸操作电源彼此独立。所述AC/DC模块22依次通过第一二极管D1和电容C1与稳压/降压电路23相连。电容C1作为处理器模块21工作电源前级滤波、蓄能电容，二级管D1串联于C1前可避免C2和C3充电脉冲功耗引起处理器模块21电源波动或异常问题。

柱上断路器成套的保护动作具有以下特点：柱上断路器成套由分闸状态电动操作合闸时，断路器电源侧带电，即电压互感器11有电；柱上断路器成套作为线路保护装置时，其电动分闸优先级最高，即电动合闸操作前，分闸操作电源需建立就绪。

储能操作电源由电压互感器11提供AC220V电源，由处理器模块21控制储能继电器J1完成开关机构3储能，解决开关储能大功率电源需求问题。处理器模块21采用主动脉冲式对合闸电源电容C2和分闸电源电容C3进行充电。处理器模块21采集合闸电源电容C2和分闸电源电容C3的蓄能状态；合闸电源电容C2和分闸电源电容C3的前级串联有第二二极管D2和第三二极管D3，使得合闸操作电源和分闸操作电源彼此独立，并且防止开关机构3合闸或分闸操作期间因脱扣器线圈反电动高压击穿第一电子开关K1和第二电子开头K2。

建立操作电源时，储能操作电源由电压互感器11直接提供，额定电压为AC220V，电源功率一般均大于300VA，可靠性高；合闸操作电源由大容量合闸电源电容C2提供，该电容由处理器模块21采用脉冲式充电，合闸电源电容C2的电压充电至设定值以上即表示建立完成，建立时间取决于充电脉冲占比和AC/DC模块22的容性负载能力；分闸操作电源的建立同合闸操作电源。

控制单元2检测储能操作电源的状态，确保储能操作电源为储能状态，若储能操作电源为未储能状态，则无条件闭合储能继电器J1，通过电压互感器11驱动储能电机M1充电，直至储能操作电源为储能状态才断开储能继电器J1。开关机构3进行电动合闸操作时，控制单元2先接收到合闸信号，再检测合闸电源电容C2和分闸电源电容C3的状态是否为储能状态，仅当合闸电源电容C2和分闸电源电容C3均为储能状态时才执行合闸动作，否则按合闸失败处理。开关机构3进行电动分闸操作时，控制单元2先接收到分闸信号，再检测分闸电源电容C3的状态是否为储能状态，当分闸电源电容C3为储能状态时执行分闸动作，否则按分闸失败处理。

以上是对发明的较佳实施进行了具体说明，但发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。