专利名称：10kV柱上真空断路器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及IOkV柱上开关设备，更确切地说涉及一种IOkV柱上真空断路器。
背景技术：
随着国民经济的快速发展，用电量不断增加，用户对供电可靠性及电能质量提出了更高的要求，同时中国各地电网规模也日益扩大，配电网的结构与布局日趋复杂。随着智能电网技术的规划和应用发展，智能配电网建设对智能设备和相关技术需求不断增加。 IOkV柱上开关设备在配网中的大量使用，为提高和保证供电可靠性作出了重要贡献。IOkV 柱上开关按照性能来分，包括断路器、负荷开关、重合器、分段器、隔离开关等。按灭弧介质区分包括压缩空气型、磁吹型、产气材料型、多油型、SF6型、真空型等类型。20世纪50年代的多油断路器，三相触头同室，其灭弧介质和绝缘介质均为绝缘油，开断容量在1.25kA以下，开断故障电流时存在爆炸危险。20世纪80年代SF6断路器和真空断路器逐渐发展，到 90年代在我国得到广泛的应用，成为取代油断路器的主导产品。其开断电流在16kA及以上，开断短路电流次数多达30次，基本实现免维护运行。具有加装电动操动机构和控制器， 实现初步智能化和配网自动化的部分功能，但智能化程度还不是很高。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是，提供一种能实现智能化和配网自动化系统的 IOkV柱上真空断路器。本实用新型的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的IOkV柱上真空断路器， 包括真空灭弧室、弹簧操动机构及断路器外壳，特别还包括了智能数字继电保护器。采用以上结构后，本实用新型IOkV柱上真空断路器与现有技术相比，具有以下优占.
^ \\\ ·本实用新型的IOkV柱上真空断路器还包括智能数字继电保护器，对断路器起到保护作用，同时可实现智能化和配网自动化系统。作为本实用新型的一种改进，所述的智能数字继电保护器包括CPU单元、通信接口、保护类型与参数整定单元、跳间输出控制单元、低功耗调控单元、故障报警单元及电流采集单元，所述的通信接口与CPU单元连接，所述的保护类型与参数整定单元与CPU单元连接，所述的跳间输出控制单元与CPU单元连接，所述的低功耗调控单元与CPU单元连接，所述的故障报警单元与CPU单元连接，所述的电流采集单元与CPU单元连接。采用此种结构后，可使IOkV柱上真空断路器可通过通信接口与监控站点进行联网，方便监控；使断路器具有完备的参数整定、保护类型设置功能；具有短路和单相接地故障检测和诊断功能；参数设置与整定方式灵活，可采用拨码开关或者通讯接口进行参数设置与整定操作。作为本实用新型的另一种改进，还包括自供电能量调控和电压变换单元，所述的自供电能量调控和电压变换单元与智能数字继电保护器的CPU单元连接。采用此种结构后，使得IOkV柱上真空断路器具有自具电源特性，无需外加驱动电源测控单元，断路器本体便可正常稳定工作。自供电能量调控和电压变换单元包括取电单元、低能量聚集与高能量泄放保护单元、储能单元、电压变换单元及输出单元；所述的取电单元与低能量聚集与高能量泄放保护单元连接，所述的低能量聚集与高能量泄放保护单元与储能单元连接，所述的储能单元与电压变换单元连接，所述的电压变换单元与输出单元连接，所述的低能量聚集与高能量泄放保护单元还与智能数字继电保护器的CPU单元连接。作为本实用新型的还有一种改进，所述的通信接口包括GPRS通信接口和CAN通信接口。采用此种结构后，可实现无线通信和有线通信。
图1是本实用新型IOkV柱上真空断路器的结构示意图；图2是本实用新型IOkV柱上真空断路器的智能数字继电保护器的电路框图；图3是本实用新型IOkV柱上真空断路器的自供电能量调控和电压变换单元的电路框图；图4是本实用新型IOkV柱上真空断路器与监控站点联网的结构示意图。图中所示1、智能数字继电保护器，1. 1、CPU单元，1. 2、通信接口，1. 3、保护类型与参数整定单元，1. 4、跳闸输出单元，1. 5、低功耗调控单元，1. 6、故障报警单元，1. 7、电流采集单元，2、自供电能量调控和电压变换单元，2. 1、取电单元，2. 2、低能量聚集与高能量泄放保护单元，2. 3、储能单元，2. 4、电压变换单元，2. 5、输出单元，3、真空灭弧室，4、弹簧操动机构，5、断路器外壳。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。请参阅图1和图2所示，本实用新型的IOkV柱上真空断路器包括真空灭弧室3、弹簧操动机构4、断路器外壳5、智能数字继电保护器1及自供电能量调控和电压变换单元2。 所述的智能数字继电保护器1位于所述的断路器外壳内。所述的智能数字继电保护器1包括CPU单元1. 1、通信接口 1. 2、保护类型与参数整定单元1. 3、跳闸输出控制单元1. 4、低功耗调控单元1. 5、故障报警单元1. 6及电流采集单元1. 7。所述的通信接口 1. 2与CPU单元 1. 1连接，所述的保护类型与参数整定单元1. 3与CPU单元1. 1连接，所述的跳闸输出控制单元1. 4与CPU单元1. 1连接，所述的低功耗调控单元1. 5与CPU单元1. 1连接，所述的故障报警单元1. 6与CPU单元1. 1连接，所述的电流采集单元1. 7与CPU单元1. 1连接。所述的CPU单元1. 1为智能数字继电保护器的信号处理和控制核心。所述的通信接口 1.2为IOkV柱上断路器智能数字继电保护器的通信接口设置，装置内部预留GPRS 无线通信和CAN总线两种通信方式的物理单元设置，CAN通信接口为默认设置，通过通信接口 1.2可以方便灵活地组成馈线自动化或者配网自动化系统。所述的保护类型与参数整定单元1. 3完成柱上断路器工作方式及参数的整定功能，整定方式可选择二进制拨码开关方式，一个参数由4位拨码开关设置，同时也可以通过通信接口 1. 2进行就地或者远程保护类型与参数的整定操作。所述的电流采集单元1. 7接收自供电能量调控和电压变换单元2 的取电单元2. 1发出的电流，通过调理电路将取电单元产生的电流信号进行A/D变换送至所述的CPU单元1. 1进行分析处理，当所采集的电流值满足事先故障整定类型和数值范围时，确认故障信息，通过所述的跳闸输出控制单元1. 4驱动跳闸电机工作进行跳闸操作，同时通过故障报警单元1. 6驱动报警装置进行报警。本智能数字继电保护器1的处理器采用 freescale公司QE系列超低功耗单片机，配合低功耗调控单元1. 5实现整个装置的低功耗工作和处理模式。请一并参阅图3所示，所述的自供电能量调控和电压变换单元2与智能数字继电保护器1的CPU单元1. 1连接。自供电能量调控和电压变换单元2包括取电单元2. 1、低能量聚集与高能量泄放保护单元2. 2、储能单元2. 3、电压变换单元2. 4及输出单元2. 5 ；所述的取电单元2. 1与低能量聚集与高能量泄放保护单元2. 2连接，所述的低能量聚集与高能量泄放保护单元2. 2与储能单元2. 3连接，所述的储能单元2. 3与电压变换单元2. 4连接， 所述的电压变换单元2. 4与输出单元2. 5连接，所述的低能量聚集与高能量泄放保护单元 2. 2还与智能数字继电保护器1的CPU单元1. 1连接。所述的取电单元2. 1包括电流互感器和感应取能线圈，由其感应一次线路的母线电流作为原始能源，经过低能量聚集与高能量泄放保护单元2. 2智能控制小电流时能量的汇集，在母线电流超过额定电流和短路时进行能量的泄放和保护，低能量聚集与高能量泄放保护单元2. 2的输出对设置的电容器充电进行稳压，然后经过电压变换环节在输出单元上输出DC+5V、DC+/-12V等作为智能数字继电保护器、故障脱扣和故障报警单元的工作电源。请一并参阅图4所示，为自具电源的IOkV柱上断路器通过通信接口智能组网，实现配网自动化系统应用的实施举例示意图，通信方式可选无线GPRS或者CAN总线方式，每个柱上断路器作为一个智能监控节点，由智能数字继电保护器负责监控线路上电流状态、 开关断口信息和工作电源状况等信息，通过通信网络将所监控的信息传送区域监控主站点，监控主站点负责收集和分析网内柱上断路器所有状态信息，完成网内设备和线路运行状态的监控，当出现故障时分析故障数据，给出故障类型、进行故障定位、报警灯操作，并对相关数据进行整理、制作报表和存储，方便事后进行分析并可以进行报表打印等工作。
权利要求1.一种IOkV柱上真空断路器，包括真空灭弧室(3)、弹簧操动机构(4)及断路器外壳 (5)，其特征在于还包括智能数字继电保护器(1)。
2.根据权利要求1所述的IOkV柱上真空断路器，其特征在于所述的智能数字继电保护器(1)包括CPU单元(1. 1)、通信接口(1.2)、保护类型与参数整定单元(1.3)、跳闸输出控制单元(1. 4)、低功耗调控单元(1. 5)、故障报警单元(1. 6)及电流采集单元(1. 7)，所述的通信接口( 1. 2)与CPU单元(1. 1)连接，所述的保护类型与参数整定单元(1. 3)与CPU单元(1. 1)连接，所述的跳闸输出控制单元(1.4)与CPU单元(1. 1)连接，所述的低功耗调控单元(1.5)与CPU单元(1. 1)连接，所述的故障报警单元(1.6)与CPU单元(1. 1)连接，所述的电流采集单元(1. 7)与CPU单元(1. 1)连接。
3.根据权利要求2所述的IOkV柱上真空断路器，其特征在于还包括自供电能量调控和电压变换单元(2)，所述的自供电能量调控和电压变换单元(2)与智能数字继电保护器 (1)的CPU单元(1. 1)连接。
4.根据权利要求3所述的IOkV柱上真空断路器，其特征在于自供电能量调控和电压变换单元(2)包括取电单元(2. 1)、低能量聚集与高能量泄放保护单元(2. 2)、储能单元 (2. 3)、电压变换单元(2. 4)及输出单元(2. 5);所述的取电单元(2. 1)与低能量聚集与高能量泄放保护单元(2. 2)连接，所述的低能量聚集与高能量泄放保护单元(2. 2)与储能单元 (2. 3)连接，所述的储能单元(2. 3)与电压变换单元(2. 4)连接，所述的电压变换单元(2. 4) 与输出单元(2. 5)连接，所述的低能量聚集与高能量泄放保护单元(2. 2)还与智能数字继电保护器(1)的CPU单元(1. 1)连接。
5.根据权利要求2所述的IOkV柱上真空断路器，其特征在于所述的通信接口(1.2) 包括GPRS通信接口和CAN通信接口。
专利摘要本实用新型公开了一种10kV柱上真空断路器，包括真空灭弧室、弹簧操动机构及断路器外壳，还包括智能数字继电保护器(1)。该10kV柱上真空断路器能实现智能化和配网自动化系统。
文档编号H01H33/66GK202183329SQ201120279448
公开日2012年4月4日 申请日期2011年8月3日 优先权日2011年8月3日
发明者樊建荣, 潘永成, 石维坚, 范兴明 申请人:日升集团有限公司