专利名称：户外智能断路器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有配网接地和短路故障隔离保护功能的开关设备，特别是涉及一种户外智能断路器。二、背景技术随着国民经济的快速发展，配电网迅速扩大，目前的配电网特别是 IOkV架空线路中，大部分没有安装保护装置与自动化设备，因此，一旦线路发生故障，往往造成大面积、长时间停电，故障区域难于定位，非故障区域的恢复供电需要很长时间，严重影响企事业单位及人民群众的正常工作和生活，造成大的经济损失和不良影响。另外，环网结构中不同方向电源供电时，上下级保护配合关系也要随之改变，线路单相接地故障也应切除。为避免出现大面积停电和实现非故障区域的快速恢复供电，现在的IOkV架空线路中较多的采用带看门狗的负荷开关或重合器。带看门狗的负荷可以自动开断负荷开关用户线路负荷电流，实现用户线路单相接地故障隔离，短路故障隔离需要上级开关的重合才能实现；重合器可以自动开断、关合接地及短路电流，故障的隔离需要开关多次重合，电网将受到多次冲击。
三、实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种设计合理、使用方便、功能齐全且自动化程度高的户外智能断路器。本实用新型的技术方案是一种户外智能断路器，含有真空断路器和保护控制单元，所述保护控制单元包含控制模块、遥控模块、通讯模块和电源模块，所述控制模块的输出端分别与所述遥控模块、通讯模块和真空断路器连接，所述电源模块分别与所述控制模块、通讯模块和遥控模块连接。所述电源模块与备用电源连接。所述备用电源为蓄电池组。所述电源模块设置有充电电路，为所述蓄电池组充电。所述控制模块采用TMS320F206 ；所述遥控模块的发射电路采用曼彻斯特编码，其接受电路采用超再生接收电路；所述通讯模块采用GPRS。本实用新型的有益效果是1、本实用新型在普通真空断路器的基础上，加装保护控制单元，扩展配网接地及短路故障隔离保护功能，保护控制单元采用功能模块化结构，同时具备过流速断保护、接地故障切除、自动重合间和通讯数据传输功能，从而完全避免了因短路、接地故障而造成大面积停电事件的发生，实现非故障区域的快速恢复供电。2、本实用新型采用自适应技术，电源点随着运行方式的变化而发生变化时，满足不同侧电源供电时上下级的保护配合关系；配置暂态与稳态相结合的接地保护原理，能及时准确地切除接地线路。3、本实用新型内置后备电源，可以在短路时电压降得比较低时仍然能够正确工作，并动作跳开开关。4、本实用新型能够把故障信息用短信的形式发给相关人员或通过GPRS把数据及故障信息传输到数据中心以及配电GIS上，使用十分方便。5、本实用新型设计合理、使用方便、功能齐全且自动化程度高，其适用范围广，推广后具有良好的经济效益。
图1为户外智能断路器的结构原理图；图2为图1所示户外智能断路器的模块设计图；图3为图1所示户外智能断路器的电路原理图。
五具体实施方式
实施例参见图1、图2和图3，1_电源模块，2-备用电源，3-遥控模块，4-控制模块，5-真空断路器，6-通讯模块。户外智能断路器含有真空断路器5和保护控制单元，保护控制单元包含控制模块 4、遥控模块3、通讯模块6和电源模块1，控制模块4的输出端分别与遥控模块3、通讯模块 6和真空断路器5连接，电源模块1分别与控制模块4、通讯模块6和遥控模块3连接。电源模块1同时与备用电源2连接。备用电源2为蓄电池组。电源模块1设置有充电电路，能够为蓄电池组2充电。工作时，电源模块1通过PT从一次线路得到交流电源，给后备电源2充电，当没有交流电源时，后备电源2通过电源模块1给控制模块4、通讯模块6和遥控模块3提供电源。控制模块4对从电网一次设备CT及PT采样来的电压电流信号进行处理，其中，电压经过精密电压变换器LXYM150V/3. 53V转换，电流信号经过WGSLA50A/3. 53V变换成较小信号，再经两阶低通滤波器滤除谐波，再经放大器LM2092 (接成射极跟随)连接到A/D转换器MAX125的输入端上。A/D模数转换芯片基准电源采用外部基准，以提高精度；A/D数据采集流程设定MAX125的工作模式，读A/D以便清除系统上电引起的虚假的转换完成信号，初始化定时器，设置定时时间间隔(即A/D采样周期)，定时触发源选择，开F206外部中断，启动定时器，F206外部中断服务程序用于读A/D数据。读取的数据通过F206运算、处理。外部开关信号经光耦进行光电隔离、电容滤波，再经数据缓冲器(F734H，只读)， 进入F206运算、综合处理、判断，对于故障则发出相应的开出量，开出量经数据缓冲器 (F734H，只写)，再经过光电隔离，驱动继电器，出口继电器接通断路器的跳合闸回路。并通过开入量反馈断路器状态信息，经光电隔离，数据缓冲器，进入F206，作为运算的数据。16 路数字量输出组合产生一反馈信号，给F206的102，用于检测每一路数字量输出是否正常。控制模块4采用高速TMS320F206，TMS320F206是TI公司C2#系列16位定点DSP 芯片中的一种，它采用静态CMOS集成电路工艺制造，并使用哈佛结构以及多级流水线操作技术，因而应用非常灵活，速度很高。可以实现每秒2000万次的定点运算。544X16位片上DARAM，4KX 16位片上SARAM，32KX 16位零待片上FLASH，四个通用I/O位，一个专用输入位，一个专用输出位，三级外部中断。译码电路采用CPLD器件，本设计采用的CPLD芯片为EPM7064STI-100，CPLD主要是由可编程逻辑宏单元(MC，Macro Cell)围绕中心的可编程互连矩阵单元组成。其中MC 结构较复杂，并具有复杂的I/O单元互连结构，根据需要生成特定的电路结构，完成功能。[0026]采用ST16C552双路异步串行通讯收发器。ST16C552片内有二个完全独立的异步串行通讯收发器，分别可对数据位数、奇偶校验、停止位及波特率等进行编程。ST16C552每个通道有13个寄存器，通过A2 AO对它们进行寻址。13个寄存器，由A2 AO和线路控制寄存器中的DLAB位来寻址。控制模块4有RS485与RS232接口，通讯模块6可以很方便的接入，实现通讯功能。保护控制单元的软件设计a)采样部分对模拟信号进行每周波32点的采样，采样数据递推刷新。b)算法部分根据DSP器件的特性，每点采样值和前31点采样值构成一个波形， 利用快速傅里叶变换算法，进行一次计算。c)逻辑部分根据计算的各种数据和采集到的各种信号，以及相应的参数定值， 完成故障隔离、非故障区域供电恢复算法。d)通讯部分采用内部规约或其他规约，向其他单元传递主CPU的各种处理信息。遥控模块3，其发射电路采用曼彻斯特编码，其接受电路采用超再生接收电路，采用选择、反校、执行三步遥控操作方式。直接驱动出口继电器，接通控制回路，对断路器进行分合操作。方便现场的操作。通讯模块6采用GPRS，通过GPRS网络传输，设备现场不能联hternet网而是监控中心可以联hternet网，采用多点到中心的连接方式，现场设备通过串口把数据送给GPRS 通讯模块，然后GPRS通讯模块通过GPRS、Internet把数据远传出去，用户通过hternet网接收数据。实现对数据的实时监测，开关的远程控制。
权利要求1.一种户外智能断路器，含有真空断路器和保护控制单元，其特征是所述保护控制单元包含控制模块、遥控模块、通讯模块和电源模块，所述控制模块的输出端分别与所述遥控模块、通讯模块和真空断路器连接，所述电源模块分别与所述控制模块、通讯模块和遥控模块连接。
2.根据权利要求1所述的户外智能断路器，其特征是所述电源模块与备用电源连接。
3.根据权利要求2所述的户外智能断路器，其特征是所述备用电源为蓄电池组。
4.根据权利要求3所述的户外智能断路器，其特征是所述电源模块设置有充电电路， 为所述蓄电池组充电。
5.根据权利要求1-4任一项所述的户外智能断路器，其特征是所述控制模块采用 TMS320F206 ；所述遥控模块的发射电路采用曼彻斯特编码，其接受电路采用超再生接收电路；所述通讯模块采用GPRS。
专利摘要本实用新型公开了一种户外智能断路器，它含有真空断路器和保护控制单元，所述保护控制单元包含控制模块、遥控模块、通讯模块和电源模块，其中，所述控制模块的输出端分别与所述遥控模块、通讯模块和真空断路器连接，所述电源模块分别与所述控制模块、通讯模块和遥控模块连接。所述电源模块与备用电源连接。所述备用电源为蓄电池组。本实用新型在普通真空断路器的基础上加装了保护控制单元，具备过流速断保护、接地故障切除、自动重合闸和通讯数据传输功能，从而完全避免了因短路、接地故障而造成大面积停电事件的发生，实现非故障区域的快速恢复供电。
文档编号H01H83/00GK202134480SQ20112023315
公开日2012年2月1日 申请日期2011年7月5日 优先权日2011年7月5日
发明者任文静, 张伟政, 张烽, 桑建超, 魏志华, 魏艳春 申请人:河南省电力公司郑州供电公司, 郑州祥和集团电气设备有限公司