防雷击的台区剩余电流动作断路器在线监控系统的制作方法

本发明涉及电力领域，具体涉及防雷击的台区剩余电流动作断路器在线监控系统。

背景技术：

在电力系统中，台区是指变压器的供电范围或区域。因台区漏电保护断路器频繁跳闸引起的意外停电已经长期困扰着配网运维人员，其中该种现象的一个重要原因就是间歇性接地故障。目前，在全国大部分地区，只能通过人工巡逻保修获得跳闸信息，然后到现场执行合闸操作。这种运维方式被动、低效、存在停电时间长、用户体验差、运维成本高等问题，严重影响供电可靠性和供电服务质量。现有电力系统中部分资金充裕的省市，通过更换为统一标准的漏电保护断路器，建设远程管理系统，实现对漏电保护断路器的远程监控，但这种方式成本高，难于在短期内推广。在不改变现有管理系统的基础上，如何稳定的实现对漏电保护断路器状态变位的实时监控和远程合闸，是我们努力的方向。同时现有的监控系统中缺乏有效的防雷措施，用电器件容易受到雷电的破坏，影响监控系统的稳定性。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术的不足，提供防雷击的台区剩余电流动作断路器在线监控系统，实现对漏电保护断路器状态变位的实时监控和远程合闸，还设置了有效的防雷措施，避免监控系统中的用电器件因雷电的袭击而损坏。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：防雷击的台区剩余电流动作断路器在线监控系统，包括漏电保护断路器、集中器、防雷保护器和单相智能电表，所述漏电保护断路器和集中器均连接台区变压器的a相、b相、c相和n相，集中器的rs485通信端口29和30分别与单相智能电表的通信端口11和12连接，集中器的遥信端口13和14均连接漏电保护断路器；所述单相智能电表的端口n和端口l分别连接台区变压器的c相和n相，单相智能电表的端口4和端口2均连接漏电保护断路器；单相智能电表的端口n和端口l还同时连接防雷保护器一端，防雷保护器另一端还同时连接单相智能电表的通信端口11和12。

所述防雷保护器包括485芯片、二极管tvs1、二极管tvs2、二极管tvs3、热敏电阻r1、热敏电阻r2、防雷管z1、防雷管z2和防雷管z3，其中二极管tvs1、二极管tvs2和二极管tvs3依次串联连接，二极管tvs1和二极管tvs3一端均接地gnd，二极管tvs1和二极管tvs2的共同接端还连接485芯片a端口6，二极管tvs2和二极管tvs3的共同连接端还连接485芯片b端口7；防雷管z1、防雷管z2和防雷管z3依次串联连接，防雷管z1和防雷管z3一端接地gnd，防雷管z1和防雷管z2的共同连接端还连接485芯片a端口6，防雷管z2和防雷管z3的共同连接端还连接485芯片b端口7；在二极管tvs1和二极管tvs2的共同接端与防雷管z1和防雷管z2的共同连接端之间连接热敏电阻r1，在二极管tvs2和二极管tvs3的共同连接端与防雷管z2和防雷管z3的共同连接端之间连接热敏电阻r2，二极管tvs2和二极管tvs3的共同连接端还连接rs485接口a，防雷管z2和防雷管z3的共同连接端还连接rs485接口b，rs485接口a和rs485接口b依次连接在单相智能电表的通信端口11和12；485芯片的/re端口和ro端口依次连接单相智能电表的端口n和端口l，485芯片的gnd端口接地，vcc端口接电压u。

本方案中防雷保护器的设置，当有雷电产生的瞬间冲击电压传递给485芯片，后面连接的tvs二极管两端经受瞬间的高能量冲击时，会发生导通开始工作，tvs二极管能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，从而把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，从而保护后面的单相智能电表不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击；而本方案中还设置的多个串联连接的tvs二极管能够同时工作，共同吸收瞬间大电流，更好的实现对单相智能电表的保护，避免大电流烧坏单相智能电表。在tvs二极管后面还设置防雷管，防雷管又叫气体放电管，气体放电管在正常工作条件下是关断的，其极间电阻达兆欧级以上；当发生雷电现象时，电涌电压超过电路系统的耐压强度时，气体放电管被击穿而发生弧光放电现象，由于弧光电压低，仅为几十伏，从而可在短时间内限制了浪涌电压的进一步上升，来限制浪涌电压，对电路进一步起过压保护作用，多个串联连接的气体放电管能够加强过压保护作用。而热敏电阻的设置，在该电路中作为电路补充元件。本方案设置多个tvs二极管和防雷管多方式的实现对顺时大电流的快速吸收，避免雷电产生瞬时大电流损坏单相智能电表。

本方案通过给每台漏电保护断路器配备一块单相智能电表，利用采集系统控制单相智能电表，再由单相智能电表控制漏电保护断路器合闸，然后通过集中器将漏电保护断路器状态信息发送给远端监控终端，从而实现了对漏电保护断路器状态变位的实时监控和远程合闸。该终端中的集中器位于变压器的低压侧，与漏电保护断路器处于同一位置，集中器本身无控制输出触电，通过集中器上的485通信接口采集主站对单相智能电表的控制命令，转发给单相智能电表执行跳合闸操作。

优选的，所述集中器和漏电保护断路器之间还设置中继器。当台区工作条件恶劣时，干扰信号较多时，通过在集中器前端设置的中继器，在保持原有数据不变的前提下，将有用的衰减信号进行放大，补偿信号衰减，得到清晰的信号后再传递给集中器，再通过集中器将信号传递给单相智能电表进行远程合闸操作，避免单相智能电表接收到不清晰的信息而出现误判断的情况发生。

优选的，所述漏电保护断路器包括交流接触器、互感器和漏电继电器，交流接触器与漏电继电器的控制信号端口4和5均相连，互感器同时与交流接触器和漏电继电器相连，交流接触器的开关位置信号与集中器的遥信端口13和14连接。

该方案无需更换现场的漏电保护断路器，无需构建新的系统，保护原有资源，无需对采集系统进行升级，仅使用单相表的远程停送电功能，使用方便简单。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本方案通过给每台漏电保护断路器配备一块单相智能电表，利用采集系统控制单相智能电表，再由单相智能电表控制漏电保护断路器合闸，然后通过集中器将漏电保护断路器状态信息发送给远端监控终端，从而实现了对漏电保护断路器状态变位的实时监控和远程合闸。

2、本方案设置专门的雷电保护器，雷电保护器上的多个tvs二极管和防雷管都能够快速的吸收瞬时大电流，吸收效率以及吸收的大电流范围都远大于现有技术，能够更好的保护单相智能电表免受雷电产生浪涌电压的破坏，保证实时监控和远程合闸的稳定运行而不受外界的干扰。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为防雷保护器的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步阐述，本发明的实施例不限于此。

实施例1：

如图1所示，本发明包括防雷击的台区剩余电流动作断路器在线监控系统，包括漏电保护断路器、集中器、防雷保护器和单相智能电表，所述漏电保护断路器和集中器均连接台区变压器的a相、b相、c相和n相，集中器的rs485通信端口29和30分别与单相智能电表的通信端口11和12连接，集中器的遥信端口13和14均连接漏电保护断路器；所述单相智能电表的端口n和端口l分别连接台区变压器的c相和n相，单相智能电表的端口4和端口2均连接漏电保护断路器；单相智能电表的端口n和端口l还同时连接防雷保护器一端，防雷保护器另一端还同时连接单相智能电表的通信端口11和12。

防雷保护器包括485芯片、二极管tvs1、二极管tvs2、二极管tvs3、热敏电阻r1、热敏电阻r2、防雷管z1、防雷管z2和防雷管z3，其中二极管tvs1、二极管tvs2和二极管tvs3依次串联连接，二极管tvs1和二极管tvs3一端均接地gnd，二极管tvs1和二极管tvs2的共同接端还连接485芯片a端口6，二极管tvs2和二极管tvs3的共同连接端还连接485芯片b端口7；防雷管z1、防雷管z2和防雷管z3依次串联连接，防雷管z1和防雷管z3一端接地gnd，防雷管z1和防雷管z2的共同连接端还连接485芯片a端口6，防雷管z2和防雷管z3的共同连接端还连接485芯片b端口7；在二极管tvs1和二极管tvs2的共同接端与防雷管z1和防雷管z2的共同连接端之间连接热敏电阻r1，在二极管tvs2和二极管tvs3的共同连接端与防雷管z2和防雷管z3的共同连接端之间连接热敏电阻r2，二极管tvs2和二极管tvs3的共同连接端还连接rs485接口a，防雷管z2和防雷管z3的共同连接端还连接rs485接口b，rs485接口a和rs485接口b依次连接在单相智能电表的通信端口11和12；485芯片的/re端口和ro端口依次连接单相智能电表的端口n和端口l，485芯片的gnd端口接地，vcc端口接电压u。

雷电现象发生时，雷电流高压效应会产生高达数万伏甚至数十万伏的冲击电压，如此巨大的电压瞬间冲击单相智能电表，足以击穿绝缘使单相智能电表发生短路，导致燃烧、爆炸等直接灾害，导致无法进行远程合闸操作。

而现有的防雷击元件几乎都是用一个压敏电阻并在电源的两端，家用电器遭雷击时电源线两端电压超过额定值，使压免电阻击穿短路，雷击电压经击穿的压敏电阻形成通路，保护电器的工作部分免遭雷击。而防雷电压可以到几十万伏，电流可以达到200ka甚至更大，仅用压敏电阻无法很好的起到防雷效果。本方案中防雷保护器的设置，当有雷电产生的瞬间冲击电压传递给485芯片，后面连接的tvs二极管两端经受瞬间的高能量冲击时，会发生导通开始工作，tvs二极管能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，从而把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，从而保护后面的单相智能电表不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击；而本方案中还设置的多个串联连接的tvs二极管能够同时工作，共同吸收瞬间大电流，更好的实现对单相智能电表的保护，避免大电流烧坏单相智能电表。在tvs二极管后面还设置防雷管，防雷管又叫气体放电管，气体放电管在正常工作条件下是关断的，其极间电阻达兆欧级以上；当发生雷电现象时，电涌电压超过电路系统的耐压强度时，气体放电管被击穿而发生弧光放电现象，由于弧光电压低，仅为几十伏，从而可在短时间内限制了浪涌电压的进一步上升，来限制浪涌电压，对电路进一步起过压保护作用，多个串联连接的气体放电管能够加强过压保护作用。而热敏电阻的设置，在该电路中作为电路补充元件。本方案设置多个tvs二极管和防雷管多方式的实现对顺时大电流的快速吸收，避免雷电产生瞬时大电流损坏单相智能电表。

本方案通过给每台漏电保护断路器配备一块单相智能电表，利用采集系统控制单相智能电表，再由单相智能电表控制漏电保护断路器合闸，然后通过集中器将漏电保护断路器状态信息发送给远端监控终端，从而实现了对漏电保护断路器状态变位的实时监控和远程合闸。该终端中的集中器位于变压器的低压侧，与漏电保护断路器处于同一位置，集中器本身无控制输出触电，通过集中器上的485通信接口采集主站对单相智能电表的控制命令，转发给单相智能电表执行跳合闸操作。

该方案无需更换现场的漏电保护断路器，无需构建新的系统，保护原有资源，无需对采集系统进行升级，仅使用单相表的远程停送电功能，使用方便简单。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上优选如下：当台区工作条件恶劣时，干扰信号较多时，通过在集中器前端设置的中继器，在保持原有数据不变的前提下，将有用的衰减信号进行放大，补偿信号衰减，得到清晰的信号后再传递给集中器，再通过集中器将信号传递给单相智能电表进行远程合闸操作，避免单相智能电表接收到不清晰的信息而出现误判断的情况发生。所述集中器和漏电保护断路器之间还设置中继器。

漏电保护断路器包括交流接触器、互感器和漏电继电器，交流接触器与漏电继电器的控制信号端口4和5均相连，互感器同时与交流接触器和漏电继电器相连，交流接触器的开关位置信号与集中器的遥信端口13和14连接，互感器上还设置出现端。该漏电保护断路器为分体式漏电保护断路器，互感器检测到漏电电流时，触发漏电继电器动作，切除交流接触器供电，交流接触器分闸，漏电继电器闭锁后，通过给每台漏电保护继电器配备一块单相智能电表，利用采集系统控制单相智能电表，再由单相智能电表控制漏电继电器进线电源通电解除闭锁状态，完成交流接触器的合闸，实现漏电保护断路器合闸，从而实现了对漏电保护断路器状态变位的实时监控和远程合闸。本方案中集中器的遥信端口与漏电保护断路器的辅助触点常开或常闭连接，而集中器具有遥信变位信息主动上报功能，当漏电保护断路器动作时，辅助触点变化，遥信发生变位，集中器产生变位信息，把当时遥信状态(开或闭)主动上报到采集主站，实现对漏电保护断路器开闭状态的远程实时监控。该终端中的集中器位于变压器的低压侧，与漏电保护断路器处于同一位置，集中器本身无控制输出触电，通过集中器上的485通信接口采集主站对居民用户表的控制命令，转发给居民用户表即单相智能电表执行跳合闸操作。

如上所述便可实现该发明。