电力配电系统的保护装置、电力配电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及电力配电系统及其保护装置。该电力配电系统的保护装置包括：一第一断路器(13)，其电连接于一电网(10)和至少一负载(11)之间，包括一延时欠压脱扣装置(132)，所述至少一负载(11)包括一第一负载(111)和一马达(112)；一第二断路器(14)，其电连接于所述第一断路器(13)和所述第一负载(111)之间，包括一分励脱扣装置(142)；一马达控制器(15)，其用于控制所述马达(112)的工作；和一不间断电源(16)，其用于为所述马达控制器(15)提供一第一电源。电力配电系统的故障穿越能力得到提高。
【专利说明】
电力配电系统的保护装置、电力配电系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及电力配电技术领域，尤其涉及电力配电系统的保护装置、包括该保护装置的电力配电系统。
【背景技术】
[0002]电力系统通常划分为发电、输电和配电三大组成部分。发电系统发出的电能经由输电系统的输送，最后由配电系统分配给各个用户。一般地，将电力系统中从降压配电变电站(高压配电变电站)出口到用户端的这一段系统称为配电系统。电力配电系统中，从电网至负载之间的主回路中串接复数个断路器作为保护开关。电力配电系统发生局部故障(例如某个点发生短路)导致系统电压降低，整个电力配电系统内的保护开关都会跳闸。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的之一是提供电力配电系统及其保护装置，该保护装置能够在电力配电系统发生局部故障导致系统电压降低时，保护非故障发生区域的电气设备不脱扣并保持正常运彳丁，提尚系统的故障穿越能力。
[0004]本实用新型的一个方面提供了电力配电系统的保护装置，包括:
[0005]—第一断路器，其电连接于一电网和至少一负载之间，包括一延时欠压脱扣装置，至少一负载包括一第一负载和一马达；
[0006]—第二断路器，其电连接于第一断路器和第一负载之间，包括一分励脱扣装置；
[0007]—马达控制器，其用于控制马达的工作;和
[0008]—不间断电源，其用于为马达控制器提供一第一电源。
[0009]延时脱扣装置、分励脱扣装置和不间断电源分别使得主回路、第一负载和马达在系统电压瞬间降低时的一定时间内保持正常运行，提高系统的故障穿越能力。
[0010]在保护装置的一种示意性的实施方式中，还包括:
[0011]—变压器，其将电网的电压转换后为马达控制器提供一第二电源，和
[0012]—继电器，其用于冗余切换第一电源和第二电源。
[0013]马达控制器采用冗余切换UPS(即第一电源)和正常电源(即第二电源)，在系统电压瞬间降低时保持马达控制器在一定时间内正常运行，进一步提高了系统的故障穿越能力。
[0014]在保护装置的另一种示意性的实施方式中，继电器包括:
[0015]—主触头组件，其为常开触头组件并电连接于不间断电源和马达控制器之间；
[0016]—辅助触头组件，其为常闭触头组件并电连接于第一电源和马达控制器之间；和
[0017]—控制部，其电连接于不间断电源并同时控制主触头组件和辅助触头组件的开关状态。
[0018]继电器的这一结构简单，并且能够很好地实现第一电源(UPS提供的电源)和第二电源(变压器提供的电源)的冗余切换。
[0019]本实用新型的另一个方面提供了电力配电系统，包括:
[0020]一电网；
[0021 ]至少一负载，其包括一第一负载和一马达;和
[0022]一保护装置，其包括:
[0023]—第一断路器，其电连接于电网和至少一负载之间，包括一延时欠压脱扣装置，
[0024]—第二断路器，其电连接于第一断路器和第一负载之间，包括一分励脱扣装置；
[0025]—马达控制器，其用于控制马达的工作;和
[0026]—不间断电源，其用于为马达控制器提供一第一电源。
[0027]延时脱扣装置、分励脱扣装置和不间断电源分别使得主回路、第一负载和马达在系统电压瞬间降低时的一定时间内保持正常运行，提高系统的故障穿越能力。
[0028]在电力配电系统的一种示意性的实施方式中，还包括:
[0029]—变压器，其将电网的电压转换后为马达控制器提供一第二电源，和
[0030]—继电器，其用于冗余切换第一电源和第二电源。
[0031]马达控制器采用冗余切换UPS(即第一电源)和正常电源(即第二电源)，在系统电压瞬间降低时保持马达控制器在一定时间内正常运行，进一步提高了系统的故障穿越能力。
[0032]在电力配电系统的另一种不意性的实施方式中，继电器包括:
[0033]—主触头组件，其为常开触头组件并电连接于不间断电源和马达控制器之间；
[0034]—辅助触头组件，其为常闭触头组件并电连接于第一电源和马达控制器之间；和
[0035]—控制部，其电连接于不间断电源并同时控制主触头组件和辅助触头组件的开关状态。
[0036]继电器的这一结构简单，并且能够很好地实现第一电源(UPS提供的电源)和第二电源(变压器提供的电源)的冗余切换。
【附图说明】
[0037]下文将以明确易懂的方式通过对优选实施例的说明并结合附图来对本实用新型上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明，其中:
[0038]图1是本实用新型的一个实施例提供的电力配电系统的结构示意图；
[0039]图2是本实用新型的另一个实施例提供的电力配电系统的结构示意图。
[0040]标号说明:
[0041]10 电网
[0042]11至少一负载
[0043]111 第一负载
[0044]112 马达
[0045]113 第二负载
[0046]12保护装置
[0047]13第一断路器
[0048]131第一触头组件
[0049]132延时欠压脱扣装置
[0050]14第二断路器
[0051 ]141第二触头组件
[0052]142分励脱扣装置
[0053]15马达控制器
[0054]16不间断电源
[0055]17第三断路器
[0056]18变压器
[0057]19继电器
[0058]191主触头组件
[0059]192辅助触头组件
[0060]193控制部
[0061]20主回路
[0062]21第一支回路
[0063]22第二支回路
[0064]23第三支回路
【具体实施方式】
[0065]为了对实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【附图说明】本实用新型的【具体实施方式】，在各图中相同的标号表示相同的部分。
[0066]下面讨论的各图以及被用来描述在该专利文档中的本公开的原理的各种实施例仅以说明的方式并且无论如何不应该被解释成限制本公开的范围。本领域技术人员将会理解，可以在任何适当布置的设备中实施本公开的原理。将参考示例性非限制实施例来描述本申请的各种创新教导。
[0067]在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
[0068]为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地示出了其中的一个，或仅标出了其中的一个。
[0069]图1是本实用新型的一个实施例提供的电力配电系统的结构示意图。从图1中可以看出，该电力配电系统包括:
[0070]一电网10;
[0071 ] 至少一负载11，其包括一第一负载111、和一马达112;和
[0072]一保护装置12，其包括:
[0073]一第一断路器13，其电连接于电网10和至少一负载11之间，包括一第一触头组件131和一延时欠压脱扣装置132，
[0074]—第二断路器14，其电连接于第一断路器13和第一负载111之间，包括一第二触头组件141和一分励脱扣装置142;
[0075]一马达控制器15，其用于控制马达112的工作;和
[0076]—不间断电源(Uninterruptible Power System or Uninterruptible PowerSupply，简称UPS)16，其用于为马达控制器15提供一第一电源。
[0077]图1中，该电力配电系统还包括一第二负载113，该保护装置12还包括一第三断路器17，其电连接于第一断路器13和第二负载113之间。在一个示意性的实施方式中，保护装置12还包括一第四断路器(图1中未画出)，其电连接于第一断路器13和马达112之间。
[0078]具体地说，该电力配电系统先通过一主回路20从电网10引入电源，然后通过至少一支回路为该至少一负载11供电。每一负载均有一支回路为其供电。图1中有三个负载，即第一负载111、马达112和第二负载113;和三个支回路，即第一支回路21、第二支回路22和第三支回路23。第一负载111通过该第一支回路21与主回路20电连接，马达112通过该第二支回路22与主回路20电连接，第二负载113通过该第三支回路23与主回路20电连接。图1中以三个负载和三个支回路为例，但负载和支回路的数目并不以此为限。
[0079]第一断路器13串接于主回路20中，对主回路进行保护。第二断路器14串接于第一支回路21中，对第一支回路21进行保护。第三断路器17串接于第三支回路23中，对第三支回路23进行保护。第四断路器串接于第二支回路22中，对第二支回路22进行保护。第一断路器13又称为进线断路器，第二断路器14、第三断路器17、第四断路器均又称为负载断路器。
[0080]在该电力配电系统运行过程中，不可避免的在某一局部发生故障，例如图1所示的第三支回路23的S点发生短路，导致整个系统的电压瞬间降低。第一断路器13中的延时脱扣装置132使得第一断路器13中的第一触头组件131在系统电压瞬间降低时在一定时间(例如，约300ms)内不断开，即使得第一断路器13在系统电压瞬间降低时在一定时间(例如，约300ms)内保持正常运行。也就是说，当电力配电系统因局部故障导致欠压时，第一断路器13仍然保持正常运行，避免了主电路20因该故障断开，提高了系统的故障穿越能力。第二断路器14中的分励脱扣装置142使得第二断路器14中的第二触头组件141在系统电压瞬间降低时不断开，即使得第二断路器14在系统电压瞬间降低时始终保持断路器正常运行，避免了第一支回路21因该故障断开，提高了系统的故障穿越能力。马达控制器15由不间断电源16提供第一电源，即使该局部发生短路导致系统欠压，马达控制器15仍能正常工作，控制马达112的工作。另外，马达112在系统瞬间欠压时，其本身的电力供应会短时间缺失，但其会在惯性的作用下继续运转；当电源快速回复后，马达112就能迅速恢复工作。因此，避免了马达112因该故障停止运转，提高了系统的故障穿越能力。在一个示意性的实施方式中，马达112采用SIM0C0DE智能控制单元或变频器。延时脱扣装置132、分励脱扣装置142和不间断电源16分别使得主回路20、第一负载111和马达112在系统电压瞬间降低时的一定时间内保持正常运行，提高系统的故障穿越能力。
[0081]图2是本实用新型的另一个实施例提供的电力配电系统的结构示意图。图2所示的电力配电系统与图1所示的电力配电系统具有相同的部分，该相同之处不再重复阐述，后续重点阐述其不同之处。
[0082]从图2可以看出，该保护装置12还包括:
[0083]—变压器18，其将电网10的电压转换后为马达控制器15提供一第二电源，和
[0084]—继电器19，其用于冗余切换第一电源和第二电源。
[0085]需要说明的是，本申请文件中变压器的概念是广义的，指的是具有变压功能的装置。具体而言，可以是一个单级变压，也可以是多级变压。继电器19在不间断电源16正常时，将不间断电源16与马达控制器15电连接，将变压器18与马达控制器15断开。这样，马达控制器在不间断电源16正常时由不间断电源16供电。继电器19在不间断电源16出现故障时，将不间断电源16与马达控制器15断开，将变压器18与马达控制器15电连接。这样，马达控制器在不间断电源16出现故障时由变压器18供电。换句话说，不间断电源16是马达控制器15的常规电源，变压器18是马达控制器15的备用电源。这样，马达控制器15采用冗余切换UPS(即第一电源)和正常电源(即第二电源)，在系统电压瞬间降低时保持马达控制器在一定时间内正常运行(30min)，进一步提高了系统的故障穿越能力。
[0086]在一个示意性的实施方式中，继电器19包括:
[0087]—主触头组件191，其为常开触头组件并电连接于不间断电源16和马达控制器15之间；
[0088]—辅助触头组件192，其为常闭触头组件并电连接于第一电源16和马达控制器15之间；和
[0089]—控制部193，其电连接于不间断电源16并同时控制主触头组件191和辅助触头组件192的开关状态。
[0090]在一个示意性的实施方式中，控制部193包括一电磁线圈(图中未画出)。该电磁线圈由不间断电源16提供电源。主触头组件191为常开触头组件，即在该电磁线圈没有产生磁力时，主触头组件191是断开的；在该电磁线圈产生磁力时，主触头组件191是闭合的。辅助触头组件192为常闭触头组件，即在该电磁线圈没有产生磁力时，辅助触头组件192是闭合的；在该电磁线圈产生磁力时，辅助触头组件192是断开的。也就是说，在控制部193的控制下，主触头组件191和辅助触头组件192的开关状态总是相反的。主触头组件191断开时，辅助触头组件192闭合;主触头组件191闭合时，辅助触头组件192断开。当正常情况下不间断电源16正常时，控制部193与不间断电源16电连接后，电磁线圈通电产生磁力，使得主触头组件191闭合，辅助触头组件192断开。此时，马达控制器15由不间断电源16供电。当不间断电源16出现故障时，电磁线圈没有通电且不能产生磁力，使得主触头组件191断开，辅助触头组件192闭合。此时，马达控制器15由变压器18供电。继电器19的这一结构简单，并且能够很好地实现第一电源(UPS提供的电源)和第二电源(变压器提供的电源)的冗余切换。
[0091]应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式描述的，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0092]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.电力配电系统的保护装置，其特征在于，包括: 一第一断路器(13)，其电连接于一电网(10)和至少一负载(11)之间，包括一延时欠压脱扣装置(132)，所述至少一负载(11)包括一第一负载(111)和一马达(112); 一第二断路器(14)，其电连接于所述第一断路器(13)和所述第一负载(111)之间，包括一分励脱扣装置(142); 一马达控制器(15)，其用于控制所述马达(112)的工作;和 一不间断电源(16)，其用于为所述马达控制器(15)提供一第一电源。2.如权利要求1所述的保护装置，其特征在于，还包括: 一变压器(18)，其将所述电网(10)的电压转换后为所述马达控制器(15)提供一第二电源，和 一继电器(19)，其用于冗余切换所述第一电源和所述第二电源。3.如权利要求2所述的保护装置，其特征在于，所述继电器(19)包括: 一主触头组件(191)，其为常开触头组件并电连接于所述不间断电源(16)和所述马达控制器(15)之间； 一辅助触头组件(192)，其为常闭触头组件并电连接于所述第一电源和所述马达控制器(15)之间；和 一控制部(193)，其电连接于所述不间断电源(16)并同时控制所述主触头组件(191)和所述辅助触头组件(192)的开关状态。4.电力配电系统，其特征在于，包括: 一电网(10); 至少一负载(11)，其包括一第一负载(111)和一马达(112);和 一保护装置(12)，其包括: 一第一断路器(13)，其电连接于所述电网(10)和所述至少一负载(11)之间，包括一延时欠压脱扣装置(132)， 一第二断路器(14)，其电连接于所述第一断路器(13)和所述第一负载(111)之间，包括一分励脱扣装置(142); 一马达控制器(15)，其用于控制所述马达(112)的工作;和 一不间断电源(16)，其用于为所述马达控制器(15)提供一第一电源。5.如权利要求4所述的电力配电系统，其特征在于，所述保护装置(12)还包括: 一变压器(18)，其将所述电网(10)的电压转换后为所述马达控制器(15)提供一第二电源，和 一继电器(19)，其用于冗余切换所述第一电源和所述第二电源。6.如权利要求5所述的电力配电系统，其特征在于，所述继电器(19)包括: 一主触头组件(191)，其为常开触头组件并电连接于所述不间断电源(16)和所述马达控制器(15)之间； 一辅助触头组件(192)，其为常闭触头组件并电连接于所述第一电源和所述马达控制器(15)之间；和 一控制部(193)，其电连接于所述不间断电源(16)并同时控制所述主触头组件(191)和所述辅助触头组件(192)的开关状态。
【文档编号】H02H7/22GK205489490SQ201620011393
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月6日
【发明人】黄宋荣, 闫玉富, 张良, 丁晓青, 林金
【申请人】西门子制造工程中心有限公司