一种路灯线路智能保护系统的制作方法

1.本实用新型涉及路灯线路保护技术领域，具体为一种路灯线路智能保护系统。


背景技术：

2.当前大部分城市路灯线路电缆的接地故障短路保护及相间短路保护主要采用熔断器或单相断路器来完成，其保护特性是条曲线，保护动作的可靠性和灵敏度较差，为了确保线路电缆末端短路时的短路电流能使保护可靠动作，不得不缩短路灯变压器的供电半径。由于路灯线路电缆常常发生不完全接地故障以及熔断器或单相断路器容量配置不合理等原因，致使线路电缆发生接地短路故障时保护无法正常动作。
3.随着路灯线路漏电伤人事故的发生，一些城市路灯线路电缆供电一次回路中安装了剩余电流动作保护装置，一定程度上解决了电缆接地短路故障的问题，但其支路剩余电流动作保护装置一般是瞬时或极短延时型，支路剩余电流动作保护装置与路灯内的单灯控制器漏电保护功能无法合理配合并形成两级保护。这样单灯控制器的漏保功能只能设置报警功能，不能设置跳闸功能，若设置跳闸功能，单个路灯内部发生接地短路故障时常常越级跳闸，支路剩余电流动作保护装置先跳闸，造成整个支路电源断电，单灯控制器没有电源，单灯控制器漏保功能的信息无法及时保存和发送，单灯控制器的漏保功能形同虚设。有的城市路灯里装有独立的剩余电流动作保护装置，根据规范要求需要定期现场维护，维护工作量大，且长期置于路灯内潮湿环境，常常出现内部机构卡涩而拒动的危险。
4.个别城市路灯控制柜的监控终端设有漏保功能，但大多数只设报警而不设跳闸功能，更谈不上与单灯控制器的漏保功能形成两级保护。监控终端的漏保功能不是直接串接在一次供电回路的设备，按照规范要求不能代替剩余电流动作保护装置的使用。路灯线路电缆维护时，检查、确认线路电缆故障点往往需要多次恢复送电检验，使用剩余电流动作保护装置手动送电比较直观、方便，这样就使得监控终端漏保功能的使用有一定的局限性。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种路灯线路智能保护系统，以解决上述背景技术中提出的问题，提高保护的可靠性和灵敏度，并实现智能化。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种路灯线路智能保护系统，包括三相智能剩余电流动作断路器、带有漏电保护功能的单灯控制器、单相智能断路器、监控终端、云平台和管理平台，所述三相空气开关的输出端通过母线连接有四个支路三相接触器，所述三相接触器的输出端通过第一支路电缆连接有三相智能剩余电流动作断路器，所述三相智能剩余电流动作断路器的输出端通过第二支路电缆连接有单相智能断路器，所述单相智能断路器的输出端通过第三支路电缆连接有端子排，所述端子排通过线路电缆连接有单灯控制器，所述单灯控制器的输出端与路灯连接。
7.优选的，所述三相智能剩余电流动作断路器和单相智能断路器通过端口与监控终端信号连接，所述监控终端通过通讯网络与云平台信号连接，所述云平台与管理平台信号
连接，所述云平台与管理平台信号连接，实现路灯线路保护“四遥”(遥测、遥信、遥控、遥调)功能，使路灯线路保护智能化。
8.优选的，所述路灯的abcn进线端均套接有剩余电流互感器，所述剩余电流互感器与单灯控制器连接，且所述剩余电流互感器和单灯控制器均安装在路灯的内部，单灯控制器将线路电缆的剩余电流数据、杆号等信息传送给管理平台，管理平台根据线路电缆剩余电流突变数值发生的路灯位置判断接地短路故障发生在哪两根路灯之间，减少查找故障时间，大大提高路灯线路维护效率。
9.优选的，所述单灯控制器通过通讯网络与云平台和管理平台连接，单灯控制器将线路电缆的剩余电流数据、杆号等信息传送给管理平台和云平台。
10.优选的，所述三相接触器通过do端口与监控终端电性连接，通过do端口对三相接触器与监控终端进行连接。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
12.本方案在解决背景技术中存在问题的同时，全面提升相关保护功能，并实现保护智能化。
13.在每条路灯支路供电一次回路中安装三相智能剩余电流动作断路器和单相智能断路器，在每根路灯内安装有漏保功能的单灯控制器，三相智能剩余电流动作断路器和带有漏电保护功能的单灯控制器形成两级保护，解决了现有技术中路灯单灯控制器的漏保功能与三相剩余电流动作断路器的漏保功能无法合理配合的问题。
14.三相智能剩余电流动作断路器具有自动绝缘检测功能，对于瞬时性接地短路故障，线路电缆绝缘恢复后自动恢复送电，提高线路电缆供电可靠性；对于永久性接地短路故障能够判断具体的接地故障相，只断开故障相线路电缆的电源，非故障相线路电缆正常供电，减少了路灯停电范围，提高了道路照明的均匀度。现有技术的三相剩余电流动作断路器没有自动绝缘检测功能，不论是瞬时性接地短路故障还是永久性接地短路故障只能断开整个线路电缆的三相电源，停电范围大。
15.路灯进线线路电缆abcn套接有剩余电流互感器，剩余电流互感器连接至单灯控制器，单灯控制器将线路电缆的剩余电流数据、杆号等信息传送给管理平台，管理平台根据线路电缆剩余电流突变数值发生的路灯位置判断接地短路故障发生在哪两根路灯之间，减少查找故障时间，大大提高路灯线路维护效率。
16.单相智能断路器设置过流保护，有效保护线路电缆末端相间短路故障，提高相间短路保护的可靠性和灵敏度，最大限度增加路灯变压器的供电半径，而现有线路电缆相间短路保护采用熔断器或单相断路器，其保护特性是条曲线，可靠性和灵敏度较差。
17.线路电缆漏电保护、过流保护的相关设备都通过通讯网络与管理平台连接，实现路灯线路保护“四遥”功能，使路灯线路保护智能化。
附图说明
18.图1为本实用新型的路灯线路智能保护系统图；
19.图2为本实用新型绝缘检测的原理图。
20.图中：1、三相空气开关；2、母线；3、三相接触器；4、第一支路电缆；5、三相智能剩余电流动作断路器；6、第二支路电缆；7、单相智能断路器；8、第三支路电缆；9、端子排；10、线
路电缆；11、路灯；12、单灯控制器；13、剩余电流互感器；14、485端口；15、监控终端；16、云平台；17、管理平台。
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.请参阅图1-2，本实用新型提供了一种路灯线路智能保护系统，包括三相智能剩余电流动作断路器5、带有漏电保护功能的单灯控制器12、单相智能断路器7、监控终端15、云平台16和管理平台17，三相空气开关1的输出端通过母线2连接有四个支路三相接触器3，三相接触器3的输出端通过第一支路电缆4连接有三相智能剩余电流动作断路器5，三相智能剩余电流动作断路器5的输出端通过第二支路电缆6连接有单相智能断路器7，单相智能断路器7的输出端通过第三支路电缆8连接有端子排9，端子排9通过线路电缆10连接有单灯控制器12，单灯控制器12的输出端与路灯11连接。
23.使用时，当路灯上的电气设备发生接地短路故障时，带有漏电保护功能的单灯控制器12比支路三相智能剩余电流动作断路器5先保护动作，这样路灯线路电缆10仍有电源，单灯控制器12也有电源可以把单灯接地短路故障相关信息通过通讯网络传送给云平台16和管理平台17，这样当单灯发生接地短路故障，就只断开该杆灯具的电源，确保整个支路仍然能正常供电；当路灯支路线路电缆10发生瞬时性接地短路故障时，线路剩余电流值达到保护定值时，三相智能剩余电流动作断路器5跳闸，三相智能剩余电流动作断路器5启动自动绝缘检测功能，通过多次检测，判断路灯线路电缆各相绝缘都恢复正常时，支路三相智能剩余电流动作断路器5重合闸，路灯线路电缆10恢复供电，减少保护误动作，提高线路电缆10供电可靠性。经多次检测后，如果判断线路电缆10的绝缘值仍然不合格，则判断线路电缆10接地故障为永久性接地短路故障；当三相智能剩余电流动作断路器5多次检测线路电缆10绝缘，判断线路电缆10存在永久性接地短路故障时，停止检测线路电缆10绝缘，并将绝缘数据传送监控终端15，监控终端15启动判别故障相程序。监控终端15根据各支路各相电流突变情况及三相智能剩余电流动作断路器5绝缘测量的结果，综合判断发生接地的故障相是哪一相或哪几相，监控终端15发出信号，断开故障相的单相智能断路器7，支路三相智能剩余电流动作断路器5重新合闸，非故障相单相智能断路器7正常通电运行，减少路灯停电范围，确保道路安全。
24.三相智能剩余电流动作断路器5和单相智能断路器7通过485端口14与监控终端15信号连接，监控终端15通过通讯网络与云平台16信号连接，云平台16与管理平台17信号连接。
25.使用时，三相智能剩余电流动作断路器5测得的各支路剩余电流数据及各相电流数据、单相智能断路器7测得的支路各相电流数据通过485端口14传给监控终端15，监控终端15通过通讯网络传给云平台16及管理平台17。
26.路灯11的abcn进线端均套接有剩余电流互感器13，剩余电流互感器13与单灯控制器12连接，且剩余电流互感器13和单灯控制器12均安装在路灯11的内部，单灯控制器12通
过通讯网络与云平台16和管理平台17连接。
27.使用时，单灯控制器12将线路电缆10的剩余电流数据、杆号等信息通过通讯网络传给云平台16及管理平台17，管理平台17根据线路电缆10剩余电流突变数值发生的路灯11位置判断接地短路故障点发生在哪两根杆路灯之间，减少查找故障时间，大大提高路灯线路维护效率。
28.三相接触器3通过do端口与监控终端15电性连接。
29.使用时，通过do端口将三相接触器3内的相关数据连接到监控终端15。
30.具体使用时，根据设定相互配合的漏电保护阈值和时限，支路三相智能剩余电流动作断路器5和带有漏电保护功能的单灯控制器12形成两级保护，如单灯漏保功能设定时限为0.1秒(躲过雷电流的影响)，定值阈值为30ma跳闸；支路三相智能剩余电流动作断路器设短延时如0.3秒，100ma报警，180ma跳闸。当路灯上的电气设备发生接地短路故障时，带有漏电保护功能的单灯控制器12比支路三相智能剩余电流动作断路器5先保护动作，这样路灯线路电缆10仍有电源，单灯控制器12也有电源可以把单灯接地短路故障相关信息通过通讯网络传送给云平台16和管理平台17，这样当单灯发生接地短路故障，就只断开该杆灯具的电源，确保整个支路仍然能正常供电。
31.当路灯支路线路电缆10发生瞬时性接地短路故障时，线路剩余电流值达到保护定值时，三相智能剩余电流动作断路器5跳闸，三相智能剩余电流动作断路器5启动自动绝缘检测功能，通过多次检测，判断路灯线路电缆各相绝缘都恢复正常时，支路三相智能剩余电流动作断路器5重合闸，路灯线路电缆10恢复供电，减少保护误动作，提高线路电缆10供电可靠性。经多次检测后，如果判断线路电缆10的绝缘值仍然不合格，则判断线路电缆10接地故障为永久性接地短路故障。
32.自动绝缘检测的原理：三相智能剩余电流动作断路器5跳闸后，装置先后分别对线路电缆10各相a、b、c相与零线间施加安全交流电压，得到各相的剩余电流值，根据r＝u/i计算出绝缘数值,当判断线路绝缘良好时,三相智能剩余电流动作断路器5重合闸。原理见附图二。也可以采用其他方法如电缆线路施加安全直流电压等方法进行绝缘检测。
33.当三相智能剩余电流动作断路器5多次检测线路电缆10绝缘，判断线路电缆10存在永久性接地短路故障时，停止检测线路电缆10绝缘，并将绝缘数据传送监控终端15，监控终端15启动判别故障相程序。监控终端15根据各支路各相电流突变情况及三相智能剩余电流动作断路器5绝缘测量的结果，综合判断发生接地的故障相是哪一相或哪几相，监控终端15发出信号，断开故障相的单相智能断路器7，支路三相智能剩余电流动作断路器5重新合闸，非故障相单相智能断路器7正常通电运行，减少路灯停电范围，确保道路安全。
34.断开故障相的电源不应通过频繁试送电来判断故障相，因为《剩余电流动作保护装置安装和运行》(gb/t13955-2017)规定：rcd动作后，经检查未发现动作原因时，允许试送电一次。如果再次动作，应查明原因找出故障，不得连续强行送电。
35.在每根路灯路灯11进线电缆abcn加装剩余电流互感器13，剩余电流互感器13连接至单灯控制器12，单灯控制器12将供电线路电缆10的剩余电流数据和路灯11杆号等信息通过通讯网络传送给云平台16和管理平台17，管理平台17根据线路电缆10剩余电流值突变数值的路灯11位置判断接地短路故障点在哪两根路灯之间，减少查找故障时间，大大提高路灯线路维护效率。当线路电缆10发生接地故障，线路电缆10的电源被切断，单灯控制器12保
存并发送这些数据需要电源，必要时可考虑在单灯控制器12内增加电池或储能电容。
36.线路电缆10的接地短路故障由三相智能剩余电流动作断路器5保护，单相智能断路器7设置过流保护，主要是解决线路电缆10末端相间短路保护的问题。当线路电缆10过流达到整定值，单相智能断路器7准确动作，断开故障相的供电电源。
37.《低压配电设计规范》gb50054-2011相关规定：6.2.4当短路保护电器为断路器时，被保护线路末端的短路电流不应小于断路器瞬时或短延时过流脱扣器定电流的1.3倍。
38.根据规范要求来整定过流阈值，时限躲过三相智能剩余电流动作断路器5动作时限。由于线路电缆10相间短路位置可能离电源点较近，或者发生两火线间短路，甚至是三相短路，短路电流很大，达到单相智能断路器7容量5-10倍，其机构本身会瞬时动作。
39.现有线路电缆10相间短路保护采用熔断器或单相断路器，其保护特性是条曲线，保护可靠性和灵敏度较差。单相智能断路器7设置过流保护，有效保护线路电缆10末端相间短路故障，提高相间短路保护的可靠性和灵敏度，最大限度增加路灯变压器的供电半径，节约了建设成本。
40.如果路灯线路电缆10是采用单相路灯变压器供电，或者虽是采用三相路灯变压器供电，但支路各相负荷的零线是独立分开的，不是共用一根零线，这样供电一次回路就不必安装三相智能剩余电流动作断路器5和单相智能断路器7，直接在控制柜的出线端安装单相智能剩余电流动作断路器代替，并设置过流保护功能，同时解决线路电缆10接地短路故障和相间短路故障的保护问题。
41.尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。