一种基于igbt的用户专变高压侧开关控制器的制造方法

文档序号:10615102阅读:1148来源:国知局
一种基于igbt的用户专变高压侧开关控制器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于IGBT的用户专变高压侧开关控制器,包括IGBT驱动电路、真空断路器、ARM嵌入式控制系统、多通道AD转换器、用于采集真空断路器输出端的电流信息的电流互感器、以及用于采集真空断路器输出端的电压信息的第一电压互感器,其中,真空断路器串联与配电网的用户侧中,电流互感器的输出端及第一电压互感器的输出端与多通道AD转换器的输入端相连接,多通道AD转换器的输出端与ARM嵌入式控制系统的输入端相连接,ARM嵌入式控制系统的输出端通过IGBT驱动电路与真空断路器的操作机构相连接,该控制器能够快速的切断故障点。
【专利说明】
一种基于IGBT的用户专变高压侧开关控制器
技术领域
[0001]本发明属于配电网设计技术领域,涉及一种基于IGBT的用户专变高压侧开关控制器。
【背景技术】
[0002]城市和农村配电网的供电可靠性一直是供电部门追求的一个目标,但是,由于配电网络结构的复杂和负荷的多样性,加上保护装置的一些缺陷,导致了在配电网络中,一旦某个用户出现故障,则会导致变电所1kV配电线路出口保护动作,发生断路器跳闸,出现大面积停电事故,造成人身伤害、设备损害和产品报废等经济损失。所以,如何保证当1kV配电网络中一个用户出现故障时,准确的判断和正确的切除故障,而不影响该馈路其他用户供电可靠性,是供电部门急待解决的一个关键问题。
[0003]为了保证配电网供电的可靠性,当用户侧发生故障时,必须尽快切断故障点,如故障在其进线段,或故障虽发生在用户进线开关内侧但其保护动作时限与变电站出现开关保护配合不当时,均会造成变电站出线开关保护掉闸。如果故障性质是永久的,变电站重合不成功,则一个中压用户界内的事故将使整条配电线路停电,这种在配电网中常见的波及事故,这就导致了当用户出现故障时,造成该馈路出现断路器越级跳闸,出现大面积停电的事故,降低了供电系统的可靠性,因此需要快速准确切断发生故障的用户侧,从而确保其他用户侧正常使用。
[0004]目前,市场上也有一些开关称之为分界开关、看门狗开关、SOG开关,通过分析可以看出,其功能与所研究控制器有较大的区别,以日本SOG负荷开关为例,其一SOG开关不能切断短路电流,只有在上级开关跳闸后才能断开;其二SOG开关的最小动作时间为0.4秒(非短路时),如果加上上级出线开关的保护和开关动作时间,如果该馈路全部用SOG开关,则不论哪个用户出现短路故障,与该馈路连接的所有用户,都要出现2秒的断电时间,因SOG开关只有在馈线无电的情况下切断故障,而其他用户只有在上级开关重合成功的情况下才能恢复供电,一旦重合不成功,将会出现整条馈路停电的事故,造成大面积停电。而市场上的其他类型的分界开关,其速断动作时间为80-120ms,如果加上短路电弧熄灭时间(真空)15ms,则其速断动作时间为95-135ms,况且随着运行时间的加长,断路器的跳闸时间的离散性更大,这就造成了当一条配电线路出口断路器跳闸,而无法分析确定该条配电线路的故障点出现在哪里,造成对用户恢复供电的时间加长,降低了供电的可靠性。

【发明内容】

[0005]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供了一种基于IGBT的用户专变高压侧开关控制器,该控制器能够快速的切断故障点。
[0006]为达到上述目的,本发明所述的基于IGBT的用户专变高压侧开关控制器包括IGBT驱动电路、真空断路器、ARM嵌入式控制系统、多通道AD转换器、用于采集真空断路器输出端的电流信息的电流互感器、以及用于采集真空断路器输出端的电压信息的第一电压互感器,其中,真空断路器串联与配电网的用户侧中,电流互感器的输出端及第一电压互感器的输出端与多通道AD转换器的输入端相连接,多通道AD转换器的输出端与ARM嵌入式控制系统的输入端相连接,ARM嵌入式控制系统的输出端通过IGBT驱动电路与真空断路器的操作机构相连接。
[0007]还包括GPRS通信模块,其中,ARM嵌入式控制系统通过GPRS通信模块与外接设备相连通。
[0008]真空断路器的输出端还连通有电能表,电能表通过无线通信模块与ARM嵌入式控制系统相连接。
[0009]ARM嵌入式控制系统还连接有显示器。
[0010]ARM嵌入式控制系统还连接有用于显示真空断路器工作状态的状态指示灯。
[0011]还包括电源管理与储能模块,电源管理与储能模块包括蓄电池、整流电路以及用于获取配电网的用户侧电能的第二电压互感器,电压互感器的输出端经整流电路与蓄电池的输入端相连接,ARM嵌入式控制系统与蓄电池的控制端相连接,蓄电池的输出端与配电网的用户侧相连接。
[0012]本发明具有以下有益效果:
[0013]本发明所述的基于IGBT的用户专变高压侧开关控制器以ARM嵌入式控制系统为核心,结合IGBT电力电子技术,从根本上消除系统动作时间过长的问题,缩小故障判断时间及执行时间,在操作时通过电流互感器及第一电压互感器检测配电网用户侧的电流信息及电压信息,ARM嵌入式控制系统根据配电网用户侧的电流信息及电压信息判断配电网用户侧是否出现故障,当配电网用户侧出现故障时,ARM嵌入式控制系统通过IGBT驱动电路控制真空断路器断开,从而切断故障点,经检测当配电网用户侧发生故障时,本发明从电流信息及电压信息采集到断开真空断路器之间所用的时间小于75ms,从而快速的实现对故障点的切除,提高配电网运行的可靠性,为配电网实现多级保护提供了可能。
【附图说明】
[0014]图1为本发明的原理图。
[0015]其中,I为显示器、2为蓄电池、3为ARM嵌入式控制系统、4为AD转换器、5为IGBT驱动电路、6为GPRS通信模块、7为真空断路器、8为第二电压互感器、9为电能表。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
[0017]参考图1,本发明所述的基于IGBT的用户专变高压侧开关控制器包括IGBT驱动电路5、真空断路器7、ARM嵌入式控制系统3、多通道AD转换器4、用于采集真空断路器7输出端的电流信息的电流互感器、以及用于采集真空断路器7输出端的电压信息的第一电压互感器,其中,真空断路器7串联与配电网的用户侧中,电流互感器的输出端及第一电压互感器的输出端与多通道AD转换器4的输入端相连接,多通道AD转换器4的输出端与ARM嵌入式控制系统3的输入端相连接,ARM嵌入式控制系统3的输出端通过IGBT驱动电路5与真空断路器7的操作机构相连接。
[0018]本发明还包括GPRS通信模块6,其中,ARM嵌入式控制系统3通过GPRS通信模块6与外接设备相连通;真空断路器7的输出端还连通有电能表9,电能表9通过无线通信模块与ARM嵌入式控制系统3相连接,电能表9获取用户侧的功率信息,并将所述功率信息转发至ARM嵌入式控制系统3中,ARM嵌入式控制系统3根据接收到的电流信息及电压信息计算用户侧的功率信息,通过比较计算得到的用户侧的功率信息与接收到的用户侧的功率信息,判断是否有偷电的情况;ARM嵌入式控制系统3还连接有显示器I ;ARM嵌入式控制系统3还连接有用于显示真空断路器7工作状态的状态指示灯。
[0019]本发明还包括电源管理与储能模块,电源管理与储能模块包括蓄电池2、整流电路以及用于获取配电网的用户侧电能的第二电压互感器8,电压互感器的输出端经整流电路与蓄电池2的输入端相连接,ARM嵌入式控制系统3与蓄电池2的控制端相连接,蓄电池2的输出端与配电网的用户侧相连接。
[0020]所述AD转换器4为AD7656芯片,通过GPRS通信模块6将采集到的电流信息及电压信息上传至外接设备上。
[0021]当供电系统正常工作时,第二电压互感器8经用户侧中一部分电流存储到蓄电池2中,当供电系统断电后,蓄电池2采用逆变的方式将蓄电池2的电能输出到用户侧中,为用户侧供电。
[0022]本发明的具体工作过程为:
[0023]电流传感器实时采集真空断路器7输出端的电流信息,并将所述电流信息经AD转换器4模数转换后转发至ARM嵌入式控制系统3中;同时第二电压传感器实时监测真空断路器7输出端的电压信息,并将所述电压信息经AD转换器4模数转换后转发至ARM嵌入式控制系统3中,ARM嵌入式控制系统3根据所述电流信息判断配电网用户侧是否发生短路,ARM嵌入式控制系统3根据所述电压信息判断配电网用户是否发生断路,当配电网的用户侧发生短路或断路时,ARM嵌入式控制系统3通过IGBT驱动电路5控制真空断路器7,使真空断路器7断开,实现对故障点的切除。
[0024]本发明可以保证“用户事故不出门”,为配电网的可靠运行提供了保证,保证了同一条配电线路上的非故障用户供电的可靠性,避免由于停电故障引起的停产、设备损坏、人身伤害等重大事故。
[0025]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种基于IGBT的用户专变高压侧开关控制器,其特征在于,包括IGBT驱动电路(5)、真空断路器(7)、ARM嵌入式控制系统(3)、多通道AD转换器(4)、用于采集真空断路器(7)输出端的电流信息的电流互感器、以及用于采集真空断路器(7)输出端的电压信息的第一电压互感器,其中,真空断路器(7)串联与配电网的用户侧中,电流互感器的输出端及第一电压互感器的输出端与多通道AD转换器(4)的输入端相连接,多通道AD转换器(4)的输出端与ARM嵌入式控制系统(3)的输入端相连接,ARM嵌入式控制系统(3)的输出端通过IGBT驱动电路(5)与真空断路器(7)的操作机构相连接。2.根据权利要求1所述的基于IGBT的用户专变高压侧开关控制器,其特征在于,还包括GPRS通信模块(6),其中,ARM嵌入式控制系统(3)通过GPRS通信模块(6)与外接设备相连通。3.根据权利要求1所述的基于IGBT的用户专变高压侧开关控制器,其特征在于,真空断路器(7)的输出端还连通有电能表(9),电能表(9)通过无线通信模块与ARM嵌入式控制系统(3)相连接。4.根据权利要求1所述的基于IGBT的用户专变高压侧开关控制器,其特征在于,ARM嵌入式控制系统(3)还连接有显示器(I)。5.根据权利要求1所述的基于IGBT的用户专变高压侧开关控制器,其特征在于,ARM嵌入式控制系统(3)还连接有用于显示真空断路器(7)工作状态的状态指示灯。6.根据权利要求1所述的基于IGBT的用户专变高压侧开关控制器,其特征在于,还包括电源管理与储能模块,电源管理与储能模块包括蓄电池(2)、整流电路以及用于获取配电网的用户侧电能的第二电压互感器(8),电压互感器的输出端经整流电路与蓄电池(2)的输入端相连接,ARM嵌入式控制系统(3)与蓄电池⑵的控制端相连接,蓄电池(2)的输出端与配电网的用户侧相连接。
【文档编号】H02H7/26GK105977930SQ201610398923
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】胡志新, 何伟哲, 孙琦伟, 李萌, 任利, 王红军, 姚新波, 薄兰江, 赵健丽, 卢慧, 张永号
【申请人】国家电网公司, 国网陕西省电力公司西安供电公司
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