专利名称：时间电压自动分段器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种配电线路户外柱上使用的时间电压自动分段器，属配电线路上的开关设备。
随着我国配电规模不断扩大，配网自动化要求越来越高。在配电网中，出现最多的是瞬时故障，因电网分布广，情况复杂，一旦出现短路故障，一时都难以排除，造成长时间大面积停电，影响供电质量。因此，用户迫切需要一种功能先进的开关设备，在发生故障时，能自动的判断、识别和隔离故障，保证非故障区段的正常供电，并且尽可能地减少因故障而造成的停电时间和停电范围。
在现有技术中，自动分段器的控制器主要采用分立电子元件构成的电路进行控制，其功能不够齐全，难以满足较复杂控制功能的要求。同时，由于电子元件的质量及可靠性设计问题，使其总体可靠性不高，抗干扰能力低，容易误动作。引进的国外的自动分段器由于配电系统结构和使用条件的差异，在运行中也出现了一些问题，而且大都直接采用系统高压电源作为分段器的分、合闸电源，这对出厂调试及用户验收人员的人身安全造成威胁，并要求调试、验收现场具有相当大容量的高压电源。另外，目前的自动分段器在电网故障不能正常供电时，一般采用蓄电池作备用电源，而蓄电池对工作环境要求较高(工作温度范围只有-10～40℃)，存在低温下难以给控制系统正常供电、在高温下容易损坏，使用寿命较短等缺陷。也有用故障电流作备用电源的，但其可靠性差，抗干扰能力低。
本实用新型的目的是针对现有技术中的不足之处，提供一种高智能高可靠性选材方便、成本低、整体性好、易维护、可工作于较恶劣的气候环境的户外柱上时间电压自动分段器。
按此目的设计的一种配电线路上使用的时间电压自动分段器，包括高压真空断路器、连接于高压真空断路器两侧不同相间的电源变压器和分段器控制器，其结构特征是所述分段器控制器包括有源整流电路、电源储能电路，它以单片机为控制核心，分别与高压真空断路器和电源变压器相连，根据配电网电压与时间的关系控制真空断路器的开合。在线路发生故障时，分段器控制器外部的供电不正常，此时由分段器控制器自身的备用电源提供电源以保证分段器控制器可靠工作。
所述的电源整流电路为并联的双电源整流供电电路，两侧电源分别通过整流二极管D101-D104、D109和D105-D108、D110对大容量储能电容充电，相互不影响，又无需机械开关切换。所述电源储能电路包括多个并联的大容量储能电容C105-C109，其一端与整流电路相连，另一端连接至DC-DC开关电源PWR。与所述电源储能电路并联的还有二极管电源加速电路，二极管D112可迅速将开关电源PWR的输入电压拉高到正常电压，使它快速启动，避免因C105-C107的充电过程造成供电延迟。所述分段器控制器还设置有分合闸电源储能电路，它由整流二极管D115-D123、电阻R103和电容C104组成，在线路故障时，可通过开关K1-3和继电器J1、J2对开关进行分闸操作。
其工作原理是根据分段器两侧电压的不同，以及与时间之间的关系，来确定故障是发生在前段还是后段，从而对故障进行隔离。其工作过程为分段器检测到电压，在设定的合闸顺延时差后合闸送电；若在检测时限内检测到又失去电压，则将该分段器闭锁在分闸状态，待下次再得电时也不能自动合闸。
本产品以单片机作为分段器控制器的控制核心，具有功能齐全、工作可靠、体积小、价位低等特点，工作时，通过电源变压器直接由电网上获取较低的操作电源，在电网发生故障不能可靠供电时，通过自具的大容量储能电容和宽工作电压开关电源给自动分段器的控制系统供电，能迅速排除瞬时故障的干扰，及时隔离永久故障，使停电范围和停电时间限制到最小，提高供电质量。其抗干扰能力强，耐候性好，保证分段器在故障时能正常工作，既满足自动分段器的工作及环境温度要求，以安全可靠。分段器控制器置于防雨防潮的箱体内，适宜于户外使用。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
图1为分段器控制器的系统接线图。
图2为分段器控制器的电路原理框图。
图3为分段器控制器的备用电源电路原理图。
图4为分段器控制器的分合闸储能电路原理图。
图5为分段器控制器的箱体结构示意图；图6为图5的俯视结构示意图。
参见图1，本分段器控制器2分别与高压真空断路器1以及连接在高压真空断路器两侧不同相间的电源变压器31、32相连。参见图2，分段器控制器包括有源整流电路、电源储能电路、开关电源、分合闸电路、显示电路、数模A/D转换器、电擦写存储器EEPROM和参数选择开关及控制开关，它们分别与单片机相连。它以单片机为控制核心，分别与高压真空断路器和电源变压器相连，根据配电网电压与时间的关系控制真空断路器的开合。各参量的设定由参数选择开关确定，分段控制器的合闸、分闸及闭锁由单片机来实现。工作时，分段器控制器通过A侧、B侧的电源变压器PT，不停地监测高压真空断路器两侧电压，当线路发生故障时，分段器控制器根据故障时两侧电压的大小及时间长短，与设定值进行比较，来控制高压真空断路器的开合或闭锁。在线路发生故障时，分段器控制器外部的供电不正常，此时由分段器控制器自身的备用电源提供电源以保证分段器控制器可靠工作。
参见图3，电源整流电路为并联的双电源整流供电电路，两侧电源分别通过整流二极管D101-D104、D109和D105-D108、D110对大容量储能电容充电，相互不影响，以无需机械开关切换。电源储能电路包括多个并联的大容量储能电容C105-C109，其一端与整流电路相连，另一端连接至DC-DC开关电源PWR。电源进入分段器控制器内，分别经过保险管、滤波器，再由整流二极管D101-D110和电阻R104给储能电容C105-C107充电，同时给开关电源PWR供电，输出+5V电源供单片机等电路工作。在故障时，D109、D110前端失压，控制电路的用电继续由C105、C107提供。其工作温度范围宽，可达-40℃～85℃。
与所述电源储能电路并联的还有二极管电源加速电路，二极管D112可迅速将开关电源PWR的输入电压拉高到正常电压，使它快速启动，避免因C105-C107的充电过程造成供电延迟。
参见图4，分段器控制器还设置有分合闸电源储能电路，它由整流二极管D115-D123、电阻R103和电容C104组成，在线路故障时，可通过开关K1-3和继电器J1、J2对开关进行分闸操作。
本实施例的单片机选用51系列89C51型。
参见图5、图6，分段器控制器的箱体4设置有内门5和外门6双重门结构，使其防雨防潮效果更好。
权利要求1．一种配电线路上使用的时间电压自动分段器，包括高压真空断路器(1)、连接于高压真空断路器两侧不同相间的电源变压器(31、32)和分段器控制器(2)，其特征是所述分段器控制器包括有源整流电路、电源储能电路，它以单片机为控制核心，分别与高压真空断路器和电源变压器相连，根据配电网电压与时间的关系控制真空断路器的开合。
2．根据权利要求1所述的时间电压自动分段器，其特征是所述的电源整流电路为并联的双电源整流供电电路，两侧电源分别通过整流二极管D101-D104、D109和D105-D108、D110对大容量储能电容充电。
3．根据权利要求1或2所述的时间电压自动分段器，其特征是所述电源储能电路包括多个并联的大容量储能电容C105-C109，其一端与整流电路相连，另一端连接至DC-DC开关电源PWR。
4．根据权利要求3所述的时间电压自动分段器，其特征是与所述电源储能电路并联的还有二极管电源加速电路，通过二极管D112可迅速将开关电源PWR的输入电压拉高到正常电压。
5．根据权利要求1所述的时间电压自动分段器，其特征是所述分段器控制器还包括分合闸电源储能电路，它由整流二极管D115-D123、电阻R103和电容C104组成。
6．根据权利要求1所述的时间电压自动分段器，其特征是所述分段器控制器的箱体为防雨防潮的双重门结构。
专利摘要一种配电线路上使用的时间电压自动分段器,包括高压真空断路器、电源变压器和分段器控制器,控制器包括有整流电路、储能电路,它以单片机为控制核心,根据配电网电压与时间的关系控制断路器的开合。在线路发生故障时,由控制器自身的备用电源提供电源以保证控制器可靠工作。它具有功能齐全、工作可靠、体积小、价位低等特点,故障时由大容量储能电容供电,既满足自动分段器的工作及环境温度要求,又安全可靠。
文档编号H02H7/26GK2432716SQ0022829
公开日2001年5月30日 申请日期2000年5月24日 优先权日2000年5月24日
发明者张利, 高亮 申请人:顺德特种变压器厂