专利名称：三相联动单相跌落式分断器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电网供电回路中对线路进行关\断的开关设备，特别是涉及一种三相跌落式的分断器。
二背景技术：
众所周知，电厂发电输送至电网，即使在输出端用户并未用电，电能也会在电网中消耗。这样由于临时故障停电而给人民生活及生产活动带来的不便，同时也使电能消耗损费。据不完全统计，一个装机容量在1200KVA的分支线路中，停电十小时即造成近6000元的损失，这足够买一台分段器了！而这种临时故障占电网总故障率发生的85％，这使得仅辽宁一个省每年就要负担上千万元的损失！至于全国的消耗更是一个惊人的天文数字！这也是国家决心进行电网改造的主要原因之一。我们国家在10千伏电网中所组成的供电网络的开关设备，基本上是由断路器(重合器)、分断器、熔断器的组合来完成对电网的保护。一般单台重合器可带十台到二十台分断器。在理想的情况下，供电网络分支出现故障时，应由分断器脱离网络，保证主网络对其他地区的正常供电，当故障分支中的故障排除后，再接入到主网络，恢复系统供电。这样结构的电网既可靠又经济，尤其是在我国广大农村电网更为适宜。但现有的分断器还做不到完全三相同时脱离，使得一条分支出现故障，就会造成整个局域网的停电。这不仅给工农业生产带来很大的损失，而且供电系统的经济损失也相当巨大。
三
发明内容
1、发明目的本实用新型提供一种三相联动单相跌落式分断器，其目的在于现有的分断器一条或两条分支出现故障时不能三相完全同时脱离所带来的巨大经济损失等方面存在的问题。
2、技术方案本实用新型是通过以下技术方案来实现的一种三相联动单相跌落式分断器，它包括有下支撑架、下动触头、下静触头、缓冲片、接线端子、绝缘子、安装板、上静触头、上动触头、防雨伞、上动触头操作环、控制板外壳、电流互感器、导电管组件、杠板、分离挚子、永磁脱锁机构、下动触头操作环，其特征在于在导电管组件内密封安装一个电路板，电路板上设有单片机，A/D采集电路、电源管理模块、高压载波模块、永磁脱锁模块、无线通讯模块；其中A/D采集电路、电源管理模块、高压载波模块、永磁脱锁模块、无线通讯模块分别与单片机相连接；A/D采集电路、电源管理模块的另一端连接到电流互感器中的两个线圈上，永磁脱锁模块的另一端连接到永磁脱锁机构内的线圈上，无线通讯模块的另一端与设置在导电管组件外的通讯天线连接。
永磁脱锁模块是单片机通过控制线连接到串行移位寄存器和数据比较器然后输出。
3、优点及效果单相联动式分段器，就是针对目前我国电力行业电网运行中尚未解决的故障自动脱离系统而设计的。利用单片机技术来监测线路的实际工作情况，确保线路电流时时处在监控之下。并可将电网安全运行的各种规则，真实的落实到每一条线路。利用无线通讯技术来完成三线开关的信息传输问题，解决分段器脱离线路时的同步脱锁问题。利用高压载波技术，实现故障点的信息远传问题。减少了电网由于无法确认故障点而由人工巡查所耽搁的时间。缩短故障分支的停电时间。利用电源管理技术以及减少器件功耗等措施，避免了外部供电电源，利用本线路电流互感技术实现线路电流传感和电源供给的问题。利用软件和硬件的相互配合技术，解决系统在强电场环境中的抗干扰问题，确保系统工作的稳定性和可靠性。本实用新型具有结构简单，安装容易，跌落同步，故障点信息远传，价格低廉，易于普及和推广。它同时还具备四遥1、遥感它时刻检测线路电流量可以做到定量、定性的处理。
2、遥调对于分支负载的增减，不用解掉开关，即可调整流量控制。
3、遥测由于它具有高压载波功能，可以在远距离就可了解开关的位置、工作状态等信息。
4、遥控可远距离控制开关跌落。
四
附图1为本实用新型部分剖面的结构示意图；附图2为本实用新型的主要外形结构示意图；附图3为本实用新型电路板上的连接关系示意图。
五具体实施方式
本实用新型是在原有的单相跌落式分断器的基础上，加入了单片计算机处理技术、无线通讯技术、高压载波技术和硬件抗干扰技术，使单相跌落式分断器实现了同步脱离和信息远传功能，避免了线路的缺相供电，能及时的掌握故障发生地点，减少了电网的故障停电时间。它主要是通过以下技术方案来实现的本实用新型在产品的外形上基本没有变化，如附图2所示，它包括有下支撑架1、下动触头2、下静触头3、缓冲片4、接线端子5、绝缘子6、安装板7、上静触头8、上动触头9、防雨伞10、上动触头操作环11、控制板外壳12、电流互感器13、导电管组件14、杠板15、分离挚子16、永磁脱锁机构17、下动触头操作环18。它主要是在导电管组件14内密封安装一个电路板20，如附图1所示，外部连接一个通讯天线19。电路板20上设有单片机21，A/D采集电路22、电源管理模块23、高压载波模块24、永磁脱锁模块25、无线通讯模块26；其中A/D采集电路22、电源管理模块23、高压载波模块24、永磁脱锁模块25、无线通讯模块26分别与单片机21相连接，见附图3。单片机系统内的A/D采集电路22的线路产生感生电流。当出现故障时，感生电流超值，计算机按通讯协议数据控制无线通讯模块26并通过安装在导电管组件14外部的通讯天线19发送出去，同时收集其他两个分段器的回答信号，完成同步跌落前的准备工作。与此同时，故障地点的信息由单片机21控制高压载波模块24向两端值班室发送。当电网中的重合器跳闸后，单片机21检测到线路感生电流为零并且跳闸标志为1时，永磁脱锁模块25的另一端连接到永磁脱锁机构17内的线圈上，启动永磁脱锁模块25发出跳闸开关信号驱动永磁脱锁机构17，完成分断器的跳闸动作。由于三条线路基本上是完全相同的，同时分别独立的完成相同的工作，所以三条线上的三相联动单相跌落式分断器同时工作，完成了故障分支分断器同步脱离任务。
该分段器时刻在监测线路的电流工作情况，任意一路或两路线路出现故障时，三个分段器之间立刻通过无线通信，确认了该分断器的脱离命令。并将故障点信息通过载波远传至监控室，当由于线路故障而使重合器自动分闸时，故障分支的单相联动式分段器就会同步脱离电网。短时间后，重合器自动重合，电网恢复供电，而对于出现故障的分支已完全从电网中脱离开来。工作人员可以通过远传信息的确认来检查分支线路的故障情况。对电网来说保证了它的可靠的经济运行。对故障分支来说避免了该分支内的缺相供电情况。实现了电网的最好的运行状态。
电路做成条装电路板密封于原导电管组件14内，传感电流和能源供给电流分别由两个互感线圈连入，即A/D采集电路22、电源管理模块23的另一端连接到电流互感器13中的两个线圈上。单相联动式分段器把高压输电线路所应遵循的安全运行规则，比如限时过流次数、时限电流量，反时限电流量等写入单片机内，将这些电网安全运行的、必须严格遵守的规则，落实到每一条线路，对每一条线路进行实时检测，对线路运行中产生的突发事件进行分析，按照人们预先规定的控制方案进行控制。这既避免了偶然出现的尖峰干扰，又不放过真正事故出现时的可靠跳闸。确保电网及用电设备的安全。
单相联动式分段器中有独立的电流检测电路，实时监测线路电流的变化情况，对于过流、超载等事件按预定方案处理，当发生过流事件，就会发出警报通知，三条线路按既定通信协议相互通报，通过无线信号传输，完成指令的协调一致，为了保证无线通讯的可靠性，本实用新型采用了多种抗干扰措施，由于这种通讯方式，环境因素变化不大，通讯距离较短，经过现场反复测试通讯距离和场强信噪比以及接收信号的稳定状态和范围，确保无线通讯的稳定和可靠。在故障出现后，使分体的单相联动式分段器能够同步从电网中脱离。
在事故发生后，如何及时的找到故障点信息，这对于故障分支事故处理，故障分支的恢复供电都是极其重要的，本实用新型采用成熟的高压载波通讯技术，故障地点的信息由单片机21控制高压载波模块24向两端值班室发送。采用过零传送方式、在避开了电力线上干扰源的同时也大大降低了线路上对载波信号的衰减，从而大幅度的提高了在电力线上传送的距离以及数据的可靠性。特别适用于在强干扰、远距离、重负荷的电力线上，稳定可靠的传送数据。在分支故障发生时单片机系统通过高压载波将信息传送到重合器或值班室，使工作人员清楚地了解故障点发生的位置，为快速抢修，恢复供电提供了可靠的技术保证。
线路跳闸在电网运行中属于重大事件，无论如何跳闸机构不可随意发生跳闸事件，为了使跳闸机构工作的安全可靠，不受意外干扰，不随意产生跳闸动作，系统从软件、硬件两方面都做了安全防范措施。软件方面，程序设置了多种条件才能进入到跳闸处理程序，每一种条件都必须有顺序标志码，这些条件如果不是按规定的条件顺序产生，即使程序走乱，也不会产生跳闸指令。而且在单片机系统内设有看门狗机构，一旦程序走乱，看门狗就会动作，强行将走乱的程序重新开始，对于意外干扰，非正常原因使程序走乱，都会得到自动的纠正，确保程序始终正常运行。
在单片机系统因程序走乱时，会导致输出管脚产生随机电平变化。即使时间很短，也无法避免这种情况发生。如果单片机输出管脚直接驱动跳闸机构，必然会使跳闸机构产生误动作，所以，只有软件程序的预防措施还远不能保证系统的安全可靠。为了避免这一点系统在硬件方面也设计了安全措施。软件最终跳闸程序是将一组数据，通过输出管脚，串行移入移位寄存器，再通过硬件的数据比较器产生输出信号。见附图3中的永磁脱锁机构25，永磁脱锁模块25是单片机21通过控制线连接到串行移位寄存器27和数据比较器28然后输出。由于它是硬件电路组成，它的输出必须是一组正确的电位信号的组合结果，而这组电位信号又必须是由程序通过控制单片机的三个管脚产生一系列特定的脉冲序列，不仅有时序上的要求，还有逻辑上的要求，才能将一组正确的数据通过三个管脚送入硬件电路中，硬件电路有了这一系列高低电平的组合才会产生一个正确的跳闸信号。硬件电路的任何干扰都不可能产生这样一组特定的电平组合，也就不可能随意产生出跳闸信号，确保了系统工作的安全可靠。
随着电子器件的飞速发展，器件功耗水平越来越低，我们选择了功耗小，工作又可靠的工业级产品，每条线路用于检测电路的功耗仅为5毫安，所以，系统工作电源就取至于线路的互感电流，一路为系统提供线路流量信息，另一路为系统工作提供能源，在其供电回路里，设置了多重保护措施，既有防止雷电的瞬态保护二极管，也有防止感生电流过大的电流旁路电路，确保系统工作电压的稳定性，并将平时的剩余电流储存起来，成为开关脱离机构的动力能源。经试验，永磁脱锁机构25触发信号能源为27V 100μf就可使脱锁机构可靠执行，为保险起见，我们采用了27V 330μf确保系统脱锁动作的稳定和可靠。系统中不需要在额外配置其它能源。当脱锁机构执行完后，单片机系统进入休眠状态，耗电为微安级，断电以后系统也不需要工作。实现了智能化的三相线路连锁脱离开关。保证了电网运行中的安全问题。
产品目前已经过实验室检测，运行稳定，工作可靠。
权利要求1.一种三相联动单相跌落式分断器，它包括有下支撑架(1)、下动触头(2)、下静触头(3)、缓冲片(4)、接线端子(5)、绝缘子(6)、安装板(7)、上静触头(8)、上动触头(9)、防雨伞(10)、上动触头操作环(11)、控制板外壳(12)、电流互感器(13)、导电管组件(14)、杠板(15)、分离挚子(16)、永磁脱锁机构(17)、下动触头操作环(18)，其特征在于在导电管组件(14)内密封安装一个电路板(20)，电路板(20)上设有单片机(21)，A/D采集电路(22)、电源管理模块(23)、高压载波模块(24)、永磁脱锁模块(25)、无线通讯模块(26)；其中A/D采集电路(22)、电源管理模块(23)、高压载波模块(24)、永磁脱锁模块(25)、无线通讯模块(26)分别与单片机(21)相连接；A/D采集电路(22)、电源管理模块(23)的另一端连接到电流互感器(13)中的两个线圈上，永磁脱锁模块(25)的另一端连接到永磁脱锁机构(17)内的线圈上，无线通讯模块(26)的另一端与设置在导电管组件(14)外的通讯天线(19)连接。
2.根据权利要求1所述的三相联动单相跌落式分断器，其特征在于永磁脱锁模块(25)是单片机(21)通过控制线连接到串行移位寄存器(27)和数据比较器(28)然后输出。
专利摘要本实用新型涉及一种三相跌落式的分断器。其特征在于在导电管组件内密封安装一个电路板，电路板上设有单片机，A/D采集电路、电源管理模块、高压载波模块、永磁脱锁模块、无线通讯模块；其中A/D采集电路、电源管理模块、高压载波模块、永磁脱锁模块、无线通讯模块分别与单片机相连接；A/D采集电路、电源管理模块的另一端连接到电流互感器中的两个线圈上，永磁脱锁模块的另一端连接到永磁脱锁机构内的线圈上，无线通讯模块的另一端与设置在导电管组件外的通讯天线连接。本实用新型具有结构简单，安装容易，跌落同步，故障点信息远传，价格低廉，易于普及和推广。它同时还具备遥感、遥调、遥测、遥控功能。
文档编号H01H71/32GK2710142SQ20042003223
公开日2005年7月13日 申请日期2004年6月25日 优先权日2004年6月25日
发明者曾培龙, 李英凯, 马玉斌 申请人:曾培龙, 李英凯, 马玉斌