一种采用电子式传感器的配电网柱上自动化开关的制作方法

本实用新型涉及一种采用电子式传感器的配电网柱上自动化开关。

背景技术：

随着计算机和数字技术的发展，电力系统已经开始转向自动化，数字化，智能化，对开关设备的需求也逐渐向模块化、小型化、多功能、免维护方面转变。当前配电网柱上开关自动化设计及改造主要有以下问题：一、二次设备接口不匹配，兼容性、扩展性、互换性差；一、二次设备厂家责任纠纷不明确；缺少线损计量功能；存在设备凝露现象；传统的电磁式电流、电压传感器测量动态范围小、频带窄，与数字化二次设备连接时需要额外的信号转换设备。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种采用电子式传感器的配电网柱上自动化开关，实现了相关配电网柱上开关设备在结构、功能和运行维护上的集成化、标准化，同时满足计量、保护的线损计量的功能。

为了实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是：

一种采用电子式传感器的配电网柱上自动化开关，包括互相通过线缆连接的开关装置、馈线终端设备和电源电压互感器，所述的开关装置包括开关本体、电子式电压传感器和电子式电流传感器，所述的电子式电压传感器和电子式电流传感器采集开关本体的电压和电流状态信息并发送至馈线终端设备，所述的馈线终端设备包括线损采集模块、采集控制模块和故障处理模块，所述的线损采集模块接收采集开关本体的电压和电流状态信息并发送至采集控制模块，采集控制模块接收线损采集模块的信息并处理后发送至故障处理模块，所述的电源电压互感器连接开关本体并为馈线终端设备提供驱动电力。

所述的一种采用电子式传感器的配电网柱上自动化开关，所述的电子式电压传感器包括高压臂电阻R1、低压臂电阻R2、屏蔽电极Pb、过电压保护装置Pov和电压传感输出电路，所述的高压臂电阻R1连接开关本体以获得开关本体的电压，然后和低压臂电阻R2串联后接地，电压输出线路与低压臂电阻R2并联以输出由低压臂电阻R2分压后的电压信号，所述的过电压保护装置Pov并联于电压输出线路中，所述的屏蔽电极Pb设置于电压输出线路的输出端。

所述的一种采用电子式传感器的配电网柱上自动化开关，电子式电流传感器包括匝数较少的一次绕组、铁芯、匝数较多的二次绕组和分流电阻，所述的一次绕组与开关本体串联并缠绕于铁芯一侧，所述的二次绕组缠绕于铁芯一侧另一侧，且二次绕组上串联有分流电阻。

所述的一种采用电子式传感器的配电网柱上自动化开关，还包括封闭气箱，所述的开关本体、电子式电压互感器和电子式电流互感器均设置于封闭气箱内，封闭气箱内充六氟化硫气体气体。

所述的一种采用电子式传感器的配电网柱上自动化开关，所述的开关本体、电子式电压传感器和电子式电流传感器之间用于连接的线缆的端部为设有绝缘密封罩保护接口的航空插座。

所述的一种采用电子式传感器的配电网柱上自动化开关，线缆为双层屏蔽双绞线。

本实用新型中的柱上开关本体、馈线终端设备和电源电压互感器之间采用航空接插件连接，暴露在空气中的航空插座采用密封材料对金属导体进行密封，以提高其抗凝露性能；将传统的电磁式电压、电流互感器分别替换为电子式电压传感器和电子式电流传感器，并内置于柱上开关本体内，解决了传统电流互感器抗饱和度低的问题，降低了配电网柱上开关的现场安装复杂度，提高了设备集成度；在馈线终端中内置线损采集模块，并配置丰富的电量计算功能；在馈线终端中内置故障处理模块，并配置可调节的控制逻辑，从而在不依赖主站和通信的条件下完成单相接地故障的就地选线、区段定位与隔离；设备由厂家一体化供货，工厂化集成调试。

因此，本实用新型具有以下优点：

兼具测量、保护和计量的配电网柱上开关设计能有效提高柱上开关设备的运维质量与效率，现场安装调试方便，大大减少停电时间；使用电子式传感器将电流、电压采样精度提高到计量级别，能满足故障检测、测量、计量等要求；增加配网线损管理和馈线自动化功能，有助于提升配电设备运行水平；采用航空接插件连接一二次设备，提高了接口的兼容性与密封性。

附图说明

图1为本实用新型提出的兼具测量、保护和计量的配电网柱上开关设计框图；

图2为本实用新型使用的电子式电压互感器原理图；

图3为本实用新型使用的电子式电流互感器原理图；

图4为本实用新型使用的馈线终端与配电网柱上开关本体之间的航空接插件示意图。

具体实施方式

下面结合实例及附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型的整体结构如图1所示，由配电网柱上开关本体、馈线终端设备、电源电压互感器、航空接插件等构成。

配电网柱上开关本体设计：采用三相共箱式结构，SF6气体绝缘，真空灭弧，外绝缘采用复合绝缘；采用操作机构与本体一体化的结构，并内置于封闭气箱内；采用军品级航空插座，航空插座配置有绝缘密封罩保护接口；壳体防护等级为IP67；柱上开关内置电子式电压传感器和电子式电流传感器，用于采集三相电压、三相电流、零序电压和零序电流。

电子式电压互感器设计：其原理图如图2所示。互感器由高压臂电阻R1、低压臂电阻R2、屏蔽电极Pb、过电压保护装置Pov组成。通过分压原理将一次电压转换成与一次电压和相位成比例的小电压信号，如式(1)所示。

采用屏蔽电极的方法改善电场分布状况和杂散电容的影响，在二次输出端并联一个过电压保护装置，防止在二次输出端开路时将二次侧电压提高。电子式电压互感器具体参数如下：

结构：三相一体加独立零序采样

相电压变比：

相电压准确级：0.5级

零序电压变比：

零序电压准确级：1级

电子式电流互感器设计：其原理图如图3所示，由一次绕阻N1、小铁芯和损耗最小化的二次绕组N2组成。二次绕组上连接着分流电阻R2，二次电流I2在分流电阻R2两端的电压降U2与一次电流I1成比例，如式(2)所示。

电子式电流互感器具体参数如下：

为了保证开关信号传输的准确性和安全性，避免电子式电流、电压互感器的信号被外部信号干扰，其电缆线均采用双层屏蔽双绞线来进行信号的传输，其开关侧电缆的分层屏蔽层和总屏蔽层以及终端侧的总屏蔽层都可靠接地，保证信号传输。

馈线终端设计：板卡硬件实现芯片级加密；内置线损采集模块、采集控制模块和故障处理模块；配置10芯航空插座用于传输储能、分合闸控制和开关本体状态信号，14芯航空插座用于传输电子式电压传感器和电子式电流传感器采集的弱电压模拟小信号。馈线终端与开关本体之间的航空接插件结构如图4所示。

故障处理模块设计：具备自适应综合型就地馈线自动化功能，不依赖主站和通信，通过短路/接地故障检测技术、无压分闸、故障路径自适应延时来电合闸等控制逻辑，自适应多分支多联络配电网架，实现单相接地故障的就地选线、区段定位与隔离。

线损采集模块设计：支持热插拔，可进行单独计量、校验，满足计量取证及型式实验的要求；采用RS232与馈线终端进行通讯，电源采用DC24V供电；具备与所计量的电能量(有功/无功)成正比的光脉冲输出和电脉冲输出，其中光脉冲输出采用超亮、长寿命LED器件，电脉冲输出具备电气隔离，并能从正面采集；具备三相电压、三相电流、频率、零序电流和

零序电压测量功能；具备四象限有功电量计算、无功电量计算、功率因数计算功能；四象限有功电量、无功电量计算为0.5S级精度，功率因数分辨率0.01；具备计量数据冻结功能，包括日，月冻结数据，功率方向改变时的冻结数据；能实现分段线损计量；具备通过101、104规约方式将计量数据通过馈线终端上传至配电主站的能力。