一种断路器综合保护装置和一种断路器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种断路器综合保护装置和一种断路器，该断路器包括用于分合闸的断路器模块，综合保护装置，该综合保护装置包括用于采集断路器电流信号的信号采集单元、控制单元、事件记录模块和故障录波模块，控制单元采样连接信号采集单元，连接事件记录模块和故障录波模块。事件记录模块和故障录波模块能够记录相关的安全信息，以及故障前后的电流的波形，有利于后续根据记录的相关信息制定相关应对策略，便于后期分析、总结本次事件发生的原因，为日后电力系统的安全运行提供借鉴，保证了电网的稳定运行和断路器的良好工作。而且，该断路器将断路器模块和综合保护装置合二为一，既减少布线，又节约相关成本。
【专利说明】
一种断路器综合保护装置和一种断路器
技术领域
[0001 ] 本实用新型涉及一种断路器综合保护装置和一种断路器。
【背景技术】
[0002]根据国家电网公司提出的“2020年全面建成坚强的智能电网”的发展目标，智能电网建设将是未来几年我国电网发展的主要方向，智能变电站作为智能电网的重要环节，已经成为变电站自动化系统领域研究的热点。同时，随着国家经济的飞速发展，用电负荷也在高速增加，断路器作为智能变电站中最重要的控制器件，其运行状态对整个电力系统的可靠运行起着举足轻重的作用。因此，一个功能完备的综合保护装置对断路器的正常工作就显得尤为重要。
[0003]传统的用于控制断路器的设备，比如:申请号为201310628519的中国专利申请公开了一种智能配电测控系统，该测控系统能够对断路器进行控制，包括信号采集单元、控制单元等，该测控系统虽然能够对断路器进行有效控制，但是无法存储和记录相关的跳闸或者故障信息，也就无法根据相关的跳闸或者故障信息制定相关的应对策略以避免相应的故障，而且不能进行后期分析、总结对应事件和故障发生的原因，从而不能为日后电力系统的安全运行提供借鉴。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种断路器综合保护装置，用以解决传统的测控系统无法记录相关信息的问题。本实用新型同时提供一种断路器。
[0005]为实现上述目的，本实用新型的方案包括一种断路器综合保护装置，包括用于采集断路器电流信号的信号采集单元，控制单元，控制单元采样连接信号采集单元，还包括用于记录与电力系统安全运行相关事件的事件记录模块，以及用于记录故障或事故发生前后电流波形的故障录波模块，所述控制单元连接所述事件记录模块和故障录波模块。
[0006]所述保护装置还包括用于控制断路器模块分合闸的开关量输出模块，所述控制单元连接所述开关量输出模块。
[0007]所述控制单元为DSP处理模块，所述信号采集单元依次通过积分还原模块和A/D转换模块连接所述DSP处理模块。
[0008]所述保护装置还包括通讯模块和人机交互模块，所述控制单元连接所述通讯模块和人机交互模块。
[0009]所述保护装置还包括报警模块，所述控制单元连接所述报警模块。
[0010]—种断路器，包括用于分合闸的断路器模块，以及综合保护装置，所述综合保护装置包括控制单元和用于采集断路器电流信号的信号采集单元，控制单元采样连接信号采集单元，所述综合保护装置还包括用于记录与电力系统安全运行相关事件的事件记录模块，以及用于记录故障或事故发生前后电流波形的故障录波模块，所述控制单元连接所述事件记录模块和故障录波模块。
[0011]所述断路器包括一个壳体，所述断路器模块和所述综合保护装置均固设在所述壳体内。
[0012]所述保护装置还包括用于控制断路器模块分合闸的开关量输出模块，所述控制单元连接所述开关量输出模块。
[0013]所述控制单元为DSP处理模块，所述信号采集单元依次通过积分还原模块和A/D转换模块连接所述DSP处理模块。
[0014]所述保护装置还包括通讯模块和人机交互模块，所述控制单元连接所述通讯模块和人机交互模块。
[0015]本实用新型提供的综合保护装置中包括两个存储单元，一个是事件记录模块，用于记录与电力系统安全运行相关的事件，另一个是故障录波模块，用于记录故障或事故发生前后电流波形，通过这两个存储单元，能够记录相关的安全信息，以及故障前后的电流的波形，所以，该保护装置能够实时存储和记录相关的跳闸或者故障信息，有利于后续的根据记录的相关信息制定相关应对策略，便于后期分析、总结本次事件发生的原因，为日后电力系统的安全运行提供借鉴，保证了电网的稳定运行和断路器的良好工作。而且，由于传统情况下断路器安装在开关柜内部的断路器室，综合保护装置安装在仪表室，两者之间需要通过大量二次线进行连接，本实用新型提供的断路器将用于分合闸的断路器模块和综合保护装置合二为一，对现有的断路器与综合保护装置进行改造，既减少布线，又节约相关成本。
【附图说明】
[0016]图1是综合保护装置结构原理图；
[0017]图2是电子式互感器与积分转换单元(即积分还原模块)的连接关系示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
[0019]断路器实施例
[0020]本实用新型提供的断路器包括断路器模块以及断路器综合保护装置，其中，断路器模块能够进行分合闸操作，相当于现有的没有包含其他控制部分的单纯的断路器，该部分属于现有技术，这里不再具体说明，另外，在本实施例中，该断路器模块为真空断路器，当然，其并不局限于真空断路器。
[0021]而且，为了保证断路器整体结构的小型化和紧凑化，可以将断路器模块和综合保护装置设置在一处，并且将断路器模块和综合保护装置集成设置，合二为一，即减少布线，又节约相关成本。另外，为了进一步保证结构的小型化，可以将断路器模块和综合保护装置均设置在断路器的壳体内部，这样虽然该断路器在外观上与常规断路器没有差别，但是，该断路器内部构造中多了一个综合保护装置，这种设计思路不但没有增大断路器整体体积，保证了整体结构的小型化，而且，还能够利用综合保护装置对该断路器模块进行有效控制。
[0022]真空断路器综合保护装置包括信号采集单元、控制单元和存储单元，其中，信号采集单元用于采集通过断路器的电流信号，在本实施例中，如图1所示，信号采集单元由A相电子式电流互感器1、B相电子式电流互感器2和C相电子式电流互感器3构成，A相电子式电流互感器I用于采集流过断路器中的A相电流，B相电子式电流互感器2用于采集流过断路器中的B相电流，C相电子式电流互感器3用于采集流过断路器中的C相电流。安装这三个电流互感器时，将A、B、C三相的电子式电流互感器分别安装到与其相对应的真空断路器的下触臂上。
[0023]在本实施例中，控制单元为DSP处理模块6，当然，作为其他的实施例，控制单元还可以是其他类型的控制芯片，比如单片机等。而且，为了对三个电流互感器采集到的电流信号进行处理，使其满足后续的要求，该保护装置还可以包括积分还原模块4和信号调理模块，这里，信号调理模块为A/D转换模块5，A、B、C三相的电子式电流互感器依次通过积分还原模块4和A/D转换模块5连接DSP处理模块6。
[0024]积分还原模块4的工作原理是:接收来自三相空心线圈的输出信号，高压依稀电流通过空心线圈后得到一个工频微分电压信号，输出的电压信号与原电流信号存在固定90°相位差，此微分电压信号被积分转换单元(即积分还原模块)接收后，通过积分还原，将二次电压信号相位还原，形成一个与一次电流相位相同的二次电压信号，并送给A/D转换模块5进行后续的信号处理，其原理图如图2所示。由于常规的电子式互感器中一般设置有用于积分的模块，所以，作为其他的实施例，当本实施例中的三个电子式互感器中原本设置有用于积分的模块时，积分还原模块4是可以省略的，互感器直接连接A/D转换模块。
[0025]在本实施例中，A、B、C三相的电子式电流互感器可以将断路器一次侧的电流转换为与其对应成比例的测量级电压信号，通过积分还原模块4将获得的二次电压积分还原为与一次侧电流相位相同的二次电压信号，然后将其发送给A/D转换模块5，通过该A/D转换模块5将模拟量信号转换为数字量信号以供DSP处理模块6使用，DSP处理模块6根据接收到的数据信息进行判断处理，并输出相应的控制信号。
[0026]存储单元由事件记录模块10和故障录波模块11构成，DSP处理模块6连接事件记录模块10和故障录波模块11，事件记录模块10和故障录波模块11本质上是两个存储模块，可以为现有的存储器模块，这两个存储器中存储的数据信息不同，其中，事件记录模块用于记录所有与电力系统安全运行相关的事件，故障录波模块用于记录故障或事故发生前后电流的波形。使用两个存储模块，每个存储模块存储的数据信息不同，这两个存储模块之间没有必然连接，当其中一个存储模块出现故障时，不影响另一个模块的正常使用，所以，设置两个存储模块相较于只使用一个存储模块来进行所有相关数据的存储的方式，存储方式灵活，并且提升了存储的可靠性。
[0027]在本实施例中，为了便于相关控制，该综合保护装置还包括人机交互模块7、开关量输出模块8、声光报警模块9、通讯模块12和电源模块13，DSP处理模块6与人机交互模块7、开关量输出模块8、声光报警模块9和通讯模块12连接，并且，电源模块13用于为整个装置提供所需要的不同等级的电源电压，而且，由于本装置中大多数是电子电路，需要通过外部电源供电，这里采用220V AV/DC电源对电源模块13进行供电，以便给整个装置提供不同等级的电源电压，从而保证整个装置的安全可靠运行。
[0028]其中，人机交互模块7可以是数据输入和显示为一体的触摸屏，也可以由液晶屏和按键组合构成，在本实施例中，人机交互模块7包括蓝色液晶屏和按键，蓝色液晶屏供用户实时查看测量数据、开关量状态、事件记录、系统参数等信息，按键以便用户进行参数设置、菜单翻页操作等功能。
[0029]开关量输出模块8控制连接断路器模块，用于输出相应的开关量信号以控制断路器的分合闸。另外，作为其他的实施例，如果DSP处理模块6能够直接输出控制分合闸的控制信号，那么，该开关量输出模块8就无需设置。
[0030]声光报警模块9用于产生报警信号，在本实施例中，声光报警模块9包括蜂鸣器和LED指示灯。
[0031]通讯模块12用于向外部设备实时传送断路器的相关数据信息，该通讯模块可以是485通讯模块，还可以是其他类型的通讯模块，比如，目前较为热门的4G无线通讯模块。
[0032]A、B、C三相的电子式电流互感器分别采集断路器中流过的三相电流，并依次经积分还原模块4和A/D转换模块5处理后给DSP处理模块6，DSP处理模块6可以实时得到相应的电流值，经过处理后，可通过人机交互模块7的液晶屏实时显示，与此同时，DSP处理模块6还将测量的实时值与预先设定的保护定值做比较，一旦其超过所设定的保护定值，便控制开关量输出模块8对断路器发出分闸信号，同时声光报警模块中9的蜂鸣器开始发出报警声音，相应的LED指示灯也以IHz的频率不停闪烁。此外，事件记录模块10也记录下本次事件发生的动作类型、动作时间等相关信息，故障录波模块11也会记录下本次事件发生前后某段时间内(这里取本次事件发生前10个周期、发生后8个周期)的电流波形。同时通过通讯模块12将这些记录的数据发送给外部计算机，便于后期分析、总结本次事件发生的原因，为日后电力系统的安全运行提供借鉴。
[0033]总而言之，综合保护装置由电子式电流互感器、积分还原模块、信号调理模块、DSP处理模块、人机交互模块、声光报警模块、事件记录模块、故障录波模块、通讯模块等组成，结构简单、体积小巧，可以直接安装在断路器壳体内部，极大的简化了开关柜内部的二次设计与施工，且可以取代各种继电器和仪表，大大节省了安装空间和控制电缆；同时，外部与电子式电流互感器(1-3)配合使用，内部采用积分还原模块4和信号调理模块处理信号，大大提高了信号的采样精度。
[0034]综合保护装置实施例
[0035]该综合保护装置的具体结构以及工作过程等均已在上述断路器实施例中进行了详细说明，这里不再具体描述。
[0036]以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种断路器综合保护装置，包括用于采集断路器电流信号的信号采集单元，控制单元，控制单元采样连接信号采集单元，其特征在于，还包括用于记录与电力系统安全运行相关事件的事件记录模块，以及用于记录故障或事故发生前后电流波形的故障录波模块，所述控制单元连接所述事件记录模块和故障录波模块。2.根据权利要求1所述的断路器综合保护装置，其特征在于，所述保护装置还包括用于控制断路器模块分合闸的开关量输出模块，所述控制单元连接所述开关量输出模块。3.根据权利要求1所述的断路器综合保护装置，其特征在于，所述控制单元为DSP处理模块，所述信号采集单元依次通过积分还原模块和A/D转换模块连接所述DSP处理模块。4.根据权利要求1所述的断路器综合保护装置，其特征在于，所述保护装置还包括通讯模块和人机交互模块，所述控制单元连接所述通讯模块和人机交互模块。5.根据权利要求1所述的断路器综合保护装置，其特征在于，所述保护装置还包括报警模块，所述控制单元连接所述报警模块。6.一种断路器，包括用于分合闸的断路器模块，以及综合保护装置，所述综合保护装置包括控制单元和用于采集断路器电流信号的信号采集单元，控制单元采样连接信号采集单元，其特征在于，所述综合保护装置还包括用于记录与电力系统安全运行相关事件的事件记录模块，以及用于记录故障或事故发生前后电流波形的故障录波模块，所述控制单元连接所述事件记录模块和故障录波模块。7.根据权利要求6所述的断路器，其特征在于，所述断路器包括一个壳体，所述断路器模块和所述综合保护装置均固设在所述壳体内。8.根据权利要求6所述的断路器，其特征在于，所述保护装置还包括用于控制断路器模块分合闸的开关量输出模块，所述控制单元连接所述开关量输出模块。9.根据权利要求6所述的断路器，其特征在于，所述控制单元为DSP处理模块，所述信号采集单元依次通过积分还原模块和A/D转换模块连接所述DSP处理模块。10.根据权利要求6所述的断路器，其特征在于，所述保护装置还包括通讯模块和人机交互模块，所述控制单元连接所述通讯模块和人机交互模块。
【文档编号】G01R31/327GK205693342SQ201620509322
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年5月30日 公开号201620509322.3, CN 201620509322, CN 205693342 U, CN 205693342U, CN-U-205693342, CN201620509322, CN201620509322.3, CN205693342 U, CN205693342U
【发明人】张英杰, 潘亚培, 杨昭, 马晓娟, 陈起, 邵淑敏, 范冠鹏, 李金辉, 贾华景
【申请人】河南森源电气股份有限公司