适用于永磁开关的10kV馈线监控终端的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种配电网馈线保护装置，特别是一种永磁机构真空断路器的保护装置。
【背景技术】
[0002]随着国民经济的发展和人民物质文化生活水平的不断提高，社会对电力的需求越来越大，对供电质量的要求也越来越高。而10kV配电网直接关系到对机关院校、工矿企业、居民生活用电输送的畅通，因此10kV配电网稳定运行具有非常重要的意义。近年来为保证10kV配电网安全可靠、高效环保的运行，国家已经大力发展了配电保护自动化，并且引入了永磁机构真空断路器对其进行控制。永磁机构真空断路器是一种采用永磁操动机构的真空断路器，相比于传统的弹簧机构断路器，优势明显:1.强大的短路电流开断能力，釆用真空灭弧原理，绝缘强度高，熄弧能力强，同时灭弧室触头行程很小，对操动机构操动功率的要求降低。2.较长的机械寿命和电寿命，真空灭弧原理决定了真空断路器的灭弧时间短、电弧电压低、电弧能量小，因而每次开断短路电流造成的触头磨损少，同时真空断路器结构简单，与弹簧机构断路器相比零部件总数减少，体积更小，机械可靠性更高，统计表明，真空断路器开断额定短路电流可达2?3万次。3.较便捷的生产制造及维护成本，真空断路器结构简单，生产制造相较其他断路器大为简化，真空灭弧室在试用期内，灭弧室部分无需维修。4.安全性高，真空断路器灭弧在密闭的真空容器中完成，电弧和灼热的金属蒸汽不会向外界喷溅，且真空介质没有火灾和爆炸的危险，因此不会污染环境及对工作人员造成伤害。
[0003]由于永磁机构真空断路器的操控特性，使得传统的馈线开关监控终端FTU出口无法直接对其进行分闸和合闸操作。现有技术的解决方案是给永磁机构真空断路器配备专门的控制器，配合线路的FTU—起使用，实现对馈线的保护。也有些新型的控制器具备智能单元，在操控永磁机构真空断路器的基础上集成了部分FTU功能，如遥测和遥控。
[0004]然而现有技术的解决方案存在有以下不足:1.FTU出口信号发送给控制器，由控制器再进行逻辑判断，然后控制永磁机构真空断路器。这样的控制流程多了一道中间环节，且需要两者之间密切配合，这就增加了风险，降低了线路保护的可靠性。2.测控工作重复，造成资源浪费。在永磁机构的控制器上加装遥测、遥信和通信功能，与传统的FTU部分功能重复，又没有FTU功能强大，因此不能脱离FTU而单独使用，既耗能又增加控制成本。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种适用于永磁开关的10kV馈线监控终端，要解决的技术问题是降低控制成本，可靠控制。
[0006]本实用新型采用以下技术方案:一种适用于永磁开关的10kV馈线监控终端，在内总线通信线上插接有主控及通信插件和开入开出插件，所述开入开出插件设有驱动电路，用于控制储能电容器与合闸线圈回路或分闸线圈回路瞬时导通，永磁机构真空断路器的动铁芯在合闸线圈或分闸线圈磁力作用下运动，实现分闸、合闸。
[0007]本实用新型的驱动电路是绝缘栅双极型晶体管驱动电路，由四个绝缘栅双极型晶体管连接成全桥式结构，形成合闸电路和分闸电路。
[0008]本实用新型的合闸电路为:与内总线通信线连接的输入口 6分别接光电耦合器5和光电親合器13的输入端，光电親合器5和光电親合器13的输出端分别控制三极管1和三极管6的基极，三极管1和三极管6的输出端分别触发绝缘栅双极型晶体管1和绝缘栅双极型晶体管4导通。
[0009]本实用新型的绝缘栅双极型晶体管1和绝缘栅双极型晶体管4的输入端分别并联连接有稳压二极管3和稳压二极管10。
[0010]本实用新型的分闸电路为:与内总线通信线连接的输入口 7分别接光电耦合器6和光电親合器12的输入端，光电親合器6和光电親合器12的输出端分别控制作为三极管3和三极管4的基极，三极管3和三极管4的输出端分别触发绝缘栅双极型晶体管2和绝缘栅双极型晶体管3导通。
[0011]本实用新型的绝缘栅双极型晶体管2和绝缘栅双极型晶体管3的输入端分别并联连接有稳压二极管4和稳压二极管9。
[0012]本实用新型的绝缘栅双极型晶体管采用G160N60。
[0013]本实用新型的开入开出插件设有开入信息采集通道，经隔离光耦1与内总线通信线连接。
[0014]本实用新型的开入开出插件设有电容电压检测模块，经隔离光耦3与内总线通信线连接。
[0015]本实用新型的储能电容器采用超级电容器。
[0016]本实用新型与现有技术相比，将永磁机构真空断路器以可选配插件的形式加入到监控终端中，直接采集线路和永磁机构真空断路器的状态量，由监控终端对永磁机构真空断路器的操作机构进行操控，实现监控终端对永磁机构真空断路器的直接控制，增强监控终端的适用性，简化控制环节，降低了成本，同时增加操控的可靠性。
【附图说明】
[0017]图1是现有技术的插件式FTU结构示意图。
[0018]图2是本实用新型的结构示意图。
[0019]图3是本实用新型的连接端子示意图。
[0020]图4是本实用新型的开入开出插件的对外连接端子图。
[0021]图5是本实用新型的IGBT控制永磁机构真空断路器分合闸电路原理图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
[0023]如图1所示，现有技术的插件式FTU，数据总线上插接有交流插件、开入开出插件、主控及通信插件和电源插件。交流插件采集线路的交流量，即电压互感器和电流互感器的信号。开入开出插件设有开入信息采集通道，负责采集外置设备(如断路器)接入FTU的硬遥信信号，同时开入开出插件负责向断路器操作机构提供分合闸出口。主控及通信插件负责管理FTU自身稳定运行、根据采集的硬遥信信号，进行保护计算并给出出口命令，同时经网口或串口与远方电力系统调度或配网主站进行通信。电源插件连接供电电源或蓄电池，为FTU工作提供电源。现有技术的开入开出插件是以空节点或24V直流电压作为出口，无法直接驱动永磁机构真空断路器。
[0024]如图2所示，本实用新型适用于永磁开关的10kV馈线监控终端(监控终端)，在内总线通信线上插接有主控及通信插件、交流插件、开入开出插件和电源插件。
[0025]内总线通信线用于主控及通信插件与交流插件、开入开出插件和电源插件之间的信息传递。
[0026]主控及通信插件一方面用于管理监控终端自身系统的稳定运行，同时根据交流插件、开入开出插件和电源插件返回的信息进行相应的计算，以针对10kV线路实现遥测，遥信和遥控的三遥功能。
[0027]交流插件与10kV线路二次侧的电压互感器和电流互感器连接，即采集线路当前的电压和电流值，经过模拟数字AD芯片转换为数字信号，再经内总线通信线至主控及通信插件，由主控及通信插件内的CPU(CPU)进行计算分析，实现监控终端的遥测功能，并为保护10kV线路、告警提供依据。
[0028]开入开出插件设有开入信息采集通道、绝缘栅双极型晶体管IGBT全桥驱动电路和电容电压检测模块，分别经隔离光耦1、隔离光耦2和隔离光耦3，与内总线通信线连接。
[0029]隔离光耦1、隔离光耦2和隔离光耦3用于将监控终端外部、开入开出插件前级的强电与监控终端内部的弱电进行隔离，防止外部开入的强电干扰到CPU的稳定运行。
[0030]开入信息采集通道获得监控终端外的设备(如断路器位置)的遥信硬开入信号，经隔离光耦1、内总线通信线发送至主控及通信插件，CPU根据该遥信可以了解当前断路器状态，为后面的保护跳闸判断提供依据。
[0031]IGBT全桥驱动电路经内总线通信线、隔离光耦2接收CPU发出的分闸或合闸信号，IGBT根据信号的种类进行相应的动作，通过通、断不同的桥臂使得储能电容器向分闸或合闸线圈输送驱动电流，操作永磁机构真空断路器的分合闸。
[0032]电容电压检测模块采集监控终端外接的储能电容器的电压信号，经隔离光耦3、内总线通信线发送至主控及通信插件，CPU根据这个信号判断当前储能电容器的电能是否足够驱动永磁机构真空断路器进行分合闸操作。
[0033]电源插件将外界接入的24V直流电压或220V交流电压，转换为5V直流电压，再经内总线通信线向主控及通信插件、交流插件、开入开出插件供电。
[0034]本实施例中，内总线通信线采用长园深瑞继保自动化有限公司的SR1002型配网1/3层总线板，主控及通信插件采用长园深瑞继保自动化有限公司的PRS-3300系列配电自动化三遥终端中的主控板，交流插件采用长园深瑞继保自动化有限公司的SR1110-GH型配网FTU交流板，隔离光耦1和隔离光耦3采用美国仙童Fairchild公司的F0D817DSD隔离光耦，隔离光耦2为一组4个，采用日本东芝TOSHIBA半导体的TLP781隔离光耦，开入信息采集通道采用荷兰恩智浦半导体NXP公司的LPC1752芯片，电容电压检测模块采用亚德诺半导体技术(上海)有限公司ADI的AD7606芯片，电源插件采用长园深