一种合环保护控制器的制作方法

本实用新型涉及高压保护器技术领域，尤其涉及一种合环保护控制器。

背景技术：

高压合环是指在高压系统电气操作中将线路、变压器或断路器串构成的网络闭合运行的操作；在合环操作时，必须保证合环点两侧相位相同，电压差、相位角应符合规定；应确保合环网络内，潮流变化不超过电网稳定、设备容量等方面的限制，对于比较复杂环网的操作，应先进行计算或校验，操作前后要与有关方面联系，所以，传统的合环操作需要计算大量数据，并对是否达到合环条件进行判定；无论是操作流程，还是操作时间，均比较繁琐。此时，如果能够通过研究合环条件和合环判定，设计出一种自动实现合环保护的控制器，就可以大大减少技术人员的工作时间与工作量。

专利号为201020649867.7的实用新型公开了一种高压交流真空断路器,包括断路器控制器,连接在断路器控制器上的电流互感器与隔离开关,以及电压互感器,所述电压互感器与断路器控制器安装在同一支座上,电压互感器分别通过绝缘电缆连接断路器控制器与电流互感器,从而构成一个有机的整体。所述断路器控制器采用三相分离的柱式结构,将三相一次回路安装在各相的绝缘套筒内,单相发生故障时,不会引起三相短路。并且,导电体全部安装在所述绝缘套筒内,绝缘性能大大提高。二次接线进行优化,将以前的航空插座更改为接线盒,易于维修,更加适合自动化高压电网。本实用新型结构设置巧妙,将电压互感器与断路器设计成一体式结构,解决了以前断路器高压电网自动化的电源采集难题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决上述技术问题，通过研究合环条件和合环判定，提供一种合环保护控制器，可以检测线路电压和电流，实现线路合环保护功能，方便安装与维护。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种合环保护控制器，所述控制器设置在控制箱内，并与高压断路器连接；所述控制器包括取能装置、数据处理模块和数据采集模块，所述数据处理模块与所述数据采集模块分别与所述取能装置连接；所述数据处理模块包括FTU馈线终端、数据存储器与通信显示单元，所述数据处理模块与所述数据采集模块之间通过通信装置连接；所述数据采集模块包括通信转换器以及分别与其连接的电压采集模块、电流采集模块和开关状态检测模块。

进一步地，所述取能装置为感应取能装置，包括平板电容器及其连接的整流稳压单元，所述平板电容器位于高压运行线路的交变电场中。

进一步地，所述通信显示单元包括远程无线网络以及与其互联的监控视窗。

进一步地，所述通信转换器包括高速数据采集卡以及与其连接的多路通信接口。

进一步地，所述通信装置包括开关量传输单元与串行通信单元，所述开关量传输单元包括开关量输入电平转换电路和继电器输出电路，所述串行通信单元包括RS485串行通信接口电路。

进一步地，所述控制箱为绝缘箱体结构，所述控制箱内设置屏蔽网。

本实用新型的有益效果主要在以下几个方面：

本实用新型通过加装高压取能装置，使控制器与取能装置一体化。取能装置采用线路分压取电方式，或感应取能方式，不受天气、负荷电流变化影响，均能为用电单元提供可靠工作电源，稳定可靠。本实用新型可以数据采集模块实时检测线路电流、电压、断路器状态等信息，同时可以扫收FTU馈线终端指令，远程进行断路器的控制；本实用新型的功能还可根据需要，扩展为远程操作与故障报警，实现就地控制操作和由数据采集模块接收系统指令实现远程控制操作；不仅能完成功能数据采集，还可以实现远程的故障报警，通过检测线路相间短路断路故障、幅值相序错误等并发送故障信息至自动化主站，为高压电网运行自动化和专业化提供了有效的辅助手段，提高了生产管理水平。

附图说明

图1是本实用新型装置的结构示意图。

图2是本实用新型装置整流稳压单元电路图。

具体实施方式

实施例

如图1、图2所示，一种合环保护控制器，控制器设置在控制箱内，并与高压断路器连接；控制器包括取能装置1、数据处理模块2和数据采集模块3，数据处理模块2与数据采集模块3分别与取能装置1连接；数据处理模块2包括FTU馈线终端6、数据存储器7与通信显示单元8，数据处理模块2与数据采集模块3之间通过通信装置9连接；数据采集模块3包括通信转换器10以及分别与其连接的电压采集模块11、电流采集模块12和开关状态检测模块13。

取能装置1为感应取能装置，包括平板电容器4及其连接的整流稳压单元5，平板电容器位于高压运行线路的交变电场中。将感应取能技术应用于装置中，一方面，减少了供源的复杂度和困难度，能够合理利用资源，另一方面，在感应取能的供电单元中加入整流稳压单元，整流稳压单元包括整流器和降压器，低损耗整流器和高效率降压转换器通过收集电场环境中产生的高压线路耦合能量，将这种能量转换成良好调节的输出，为供电元件组件提供能量；稳压单元能够有效避免线路元件在大电流下取能单元吸取能量过剩而烧损电源电路，减小电源的发热量，并将多余的吸取能量进行有效储存，整流稳压单元还可以连接保护电容，能防止取能单元饱和，且使取能单元能够发出瞬时大功率，增强取能电源带负载能力以及适应能力。

作为高压断路器的智能核心部件，数据处理模块包括FTU馈线终端6、数据存储器7与通信显示单元8，其中，FTU馈线终端是与高压馈线连接上的智能终端设备。它可以与远方的配电子站通信，将配电设备的运行数据发送到配电子站，还可以接受配电子站的控制命令，对配电设备进行控制和调节，具有遥控、遥信，故障检测功能，并与配电自动化主站通信，提供配电系统运行情况和各种参数即监测控制所需信息，包括开关状态、电能参数、相间故障、接地故障以及故障时的参数,并执行配电主站下发的命令，对配电设备进行调节和控制，实现故障定位、故障隔离和非故障区域快速恢复供电等功能。

实际应用时，FTU还可以配合无线天线与收发模块，实现远程信号的接收与传输；FTU馈线终端可以将控制指令、参数与驱动信号远程互联传输给数据存储器和通信显示单元，无线天线与收发模块可以与远程中央控制室实现通信，便于对断路器进行远程定值设定和远程控制，既可以远程调整开关保护定值，合理配置线路开关保护参数，又可以远程进行分合闸操作，减少线路维护时间，提高工作效率。

通信显示单元包括远程无线网络14以及与其互联的监控视窗15。通信显示单元一方面可以通过通信网络实现各个单元之间的互联，另一方面可以实现采样数据及操作情况的监控显示，包括远程无线网络以及与其互联的监控视窗，监控视窗的左右是在装置运行过程中，本控制器一方面通过监测单元将各种采集到的信号波形同步显示在高清显示器的屏幕上，以供工作人员查询、调取与观测幅值及相位，另一方面，通过数据处理模块依据当前采用电流的大小及分布情况，及时实现对电流情况的判断并及时发出过流信号，进行合环与否的信号控制。远程无线网络采用长距离点对点传输。信息传输方式是保证监控信息及时传递的基础，远程无线网络既可以采用GSM无线传输，可以与各种公用通信网络互联，抗干扰性强，通信质量高，不受距离限制，也可以采用长距离点对点传输，通过数据管理系统使用一次GSM传输，相比于GSM无线传输而言，不必使用SIM卡，大大降低了长期使用费用。当远程无线网络采用GSM无线传输时，可以改善传统调控需要专人实时监控、信息反馈时效性差的缺点，如可以优选GSM短信方式，即达到合环操作条件时，将合环信号通过手机短信向管理部门反馈现场具体动作信息，实现及时通信，时效性高。

高速数据采集卡前段还可以连接无线状态量采集器，用于进行数据的一次汇集，并传输至数据采集卡进行数据的二次汇集；数据采集卡的输出端可通过多路通信接口实现数据传输，也可以通过长距离点对点通信。通信转换器包括高速数据采集卡以及与其连接的多路通信接口，多路通信接口主要是为了实现同时检测多个传输通道信号的作用，以以BF2-2型控制器为基础，利用多路通信接口在其进线航空插头处接入数据采集模块，要求精度0.2级及以上，同时检测10个传输通道的信号，相电流3个，零序电流1个，电源侧相电压3个和负荷侧相电压3个，从而实现电压电流检测元件的内置模块化。控制箱为绝缘箱体结构，控制箱内设置屏蔽网。

通信装置9包括开关量传输单元16与串行通信单元17，开关量传输单元包括开关量输入电平转换电路和继电器输出电路，串行通信单元包括RS485串行通信接口电路，开关量输入单元用于接受断路器操作命令示。当操作按钮闭合后，光耦一次侧导通发出光信号。光耦二次侧受光导通，操作信号送人控制器，在按钮断开时，为线路中的反向自感电动势提供一个电流通路。避免因产生的自感电动势过高而损坏光耦。开关量输出单元用于指示断路器的运行状态，过流分闸、失压分闸，以及断路器操动机构故障报警信号等。在断路器构成断路器监控网络时，装置要把电网的参数、电容电压值、断路器的状态信号及时上传到中控主机上，由于距离较大，所以可采用工业上常用的Rs-485通信，具有传输距离长、速度较高、电平容性好、使用灵活方便、成本低廉和可靠度高等优点，在智能管理、在线控制、地质勘探等许多领域都有着广泛的应用。

本实用新型的控制器能够通过检测元件，与高压断路器配合使用，实现合环保护的要求，其中，合环保护的前提在于实现合环条件的判定，包括开关状态的判定，即开关处于分闸状态；线路电压的判定，即分别比较线路电源侧和负荷侧的电压的相位、幅值及电压同期判定，A、B、C三相均需比较；在实际应用时，合环判定是在开关两侧均有电压，接到合闸操作指令时首先判断是否开关处于分闸状态，然后是实时比较电源侧和负荷侧三相电压的相位和幅值是否超过设定值，若任意一相的任意一项不满足设定值，判定不满足合环条件，只有在任意一相的任意一项均满足设定值，才能判定符合合环条件，最后是判定电源侧和负荷侧A相电压的同期是否满足要求。若不满足则FTU不动作，同时FTU上报合环不成功；若满足，则进行检同期合闸，同时FTU上报合环成功。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。