一種斷路器綜合保護裝置和一種斷路器的製造方法
2023-04-29 09:32:51
一種斷路器綜合保護裝置和一種斷路器的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種斷路器綜合保護裝置和一種斷路器，該斷路器包括用於分合閘的斷路器模塊，綜合保護裝置，該綜合保護裝置包括用於採集斷路器電流信號的信號採集單元、控制單元、事件記錄模塊和故障錄波模塊，控制單元採樣連接信號採集單元，連接事件記錄模塊和故障錄波模塊。事件記錄模塊和故障錄波模塊能夠記錄相關的安全信息，以及故障前後的電流的波形，有利於後續根據記錄的相關信息制定相關應對策略，便於後期分析、總結本次事件發生的原因，為日後電力系統的安全運行提供借鑑，保證了電網的穩定運行和斷路器的良好工作。而且，該斷路器將斷路器模塊和綜合保護裝置合二為一，既減少布線，又節約相關成本。
【專利說明】
一種斷路器綜合保護裝置和一種斷路器
技術領域
[0001 ] 本實用新型涉及一種斷路器綜合保護裝置和一種斷路器。
【背景技術】
[0002]根據國家電網公司提出的「2020年全面建成堅強的智能電網」的發展目標，智能電網建設將是未來幾年我國電網發展的主要方向，智能變電站作為智能電網的重要環節，已經成為變電站自動化系統領域研究的熱點。同時，隨著國家經濟的飛速發展，用電負荷也在高速增加，斷路器作為智能變電站中最重要的控制器件，其運行狀態對整個電力系統的可靠運行起著舉足輕重的作用。因此，一個功能完備的綜合保護裝置對斷路器的正常工作就顯得尤為重要。
[0003]傳統的用於控制斷路器的設備，比如:申請號為201310628519的中國專利申請公開了一種智能配電測控系統，該測控系統能夠對斷路器進行控制，包括信號採集單元、控制單元等，該測控系統雖然能夠對斷路器進行有效控制，但是無法存儲和記錄相關的跳閘或者故障信息，也就無法根據相關的跳閘或者故障信息制定相關的應對策略以避免相應的故障，而且不能進行後期分析、總結對應事件和故障發生的原因，從而不能為日後電力系統的安全運行提供借鑑。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種斷路器綜合保護裝置，用以解決傳統的測控系統無法記錄相關信息的問題。本實用新型同時提供一種斷路器。
[0005]為實現上述目的，本實用新型的方案包括一種斷路器綜合保護裝置，包括用於採集斷路器電流信號的信號採集單元，控制單元，控制單元採樣連接信號採集單元，還包括用於記錄與電力系統安全運行相關事件的事件記錄模塊，以及用於記錄故障或事故發生前後電流波形的故障錄波模塊，所述控制單元連接所述事件記錄模塊和故障錄波模塊。
[0006]所述保護裝置還包括用於控制斷路器模塊分合閘的開關量輸出模塊，所述控制單元連接所述開關量輸出模塊。
[0007]所述控制單元為DSP處理模塊，所述信號採集單元依次通過積分還原模塊和A/D轉換模塊連接所述DSP處理模塊。
[0008]所述保護裝置還包括通訊模塊和人機互動模塊，所述控制單元連接所述通訊模塊和人機互動模塊。
[0009]所述保護裝置還包括報警模塊，所述控制單元連接所述報警模塊。
[0010]—種斷路器，包括用於分合閘的斷路器模塊，以及綜合保護裝置，所述綜合保護裝置包括控制單元和用於採集斷路器電流信號的信號採集單元，控制單元採樣連接信號採集單元，所述綜合保護裝置還包括用於記錄與電力系統安全運行相關事件的事件記錄模塊，以及用於記錄故障或事故發生前後電流波形的故障錄波模塊，所述控制單元連接所述事件記錄模塊和故障錄波模塊。
[0011]所述斷路器包括一個殼體，所述斷路器模塊和所述綜合保護裝置均固設在所述殼體內。
[0012]所述保護裝置還包括用於控制斷路器模塊分合閘的開關量輸出模塊，所述控制單元連接所述開關量輸出模塊。
[0013]所述控制單元為DSP處理模塊，所述信號採集單元依次通過積分還原模塊和A/D轉換模塊連接所述DSP處理模塊。
[0014]所述保護裝置還包括通訊模塊和人機互動模塊，所述控制單元連接所述通訊模塊和人機互動模塊。
[0015]本實用新型提供的綜合保護裝置中包括兩個存儲單元，一個是事件記錄模塊，用於記錄與電力系統安全運行相關的事件，另一個是故障錄波模塊，用於記錄故障或事故發生前後電流波形，通過這兩個存儲單元，能夠記錄相關的安全信息，以及故障前後的電流的波形，所以，該保護裝置能夠實時存儲和記錄相關的跳閘或者故障信息，有利於後續的根據記錄的相關信息制定相關應對策略，便於後期分析、總結本次事件發生的原因，為日後電力系統的安全運行提供借鑑，保證了電網的穩定運行和斷路器的良好工作。而且，由於傳統情況下斷路器安裝在開關櫃內部的斷路器室，綜合保護裝置安裝在儀表室，兩者之間需要通過大量二次線進行連接，本實用新型提供的斷路器將用於分合閘的斷路器模塊和綜合保護裝置合二為一，對現有的斷路器與綜合保護裝置進行改造，既減少布線，又節約相關成本。
【附圖說明】
[0016]圖1是綜合保護裝置結構原理圖；
[0017]圖2是電子式互感器與積分轉換單元(即積分還原模塊)的連接關係示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。
[0019]斷路器實施例
[0020]本實用新型提供的斷路器包括斷路器模塊以及斷路器綜合保護裝置，其中，斷路器模塊能夠進行分合閘操作，相當於現有的沒有包含其他控制部分的單純的斷路器，該部分屬於現有技術，這裡不再具體說明，另外，在本實施例中，該斷路器模塊為真空斷路器，當然，其並不局限於真空斷路器。
[0021]而且，為了保證斷路器整體結構的小型化和緊湊化，可以將斷路器模塊和綜合保護裝置設置在一處，並且將斷路器模塊和綜合保護裝置集成設置，合二為一，即減少布線，又節約相關成本。另外，為了進一步保證結構的小型化，可以將斷路器模塊和綜合保護裝置均設置在斷路器的殼體內部，這樣雖然該斷路器在外觀上與常規斷路器沒有差別，但是，該斷路器內部構造中多了一個綜合保護裝置，這種設計思路不但沒有增大斷路器整體體積，保證了整體結構的小型化，而且，還能夠利用綜合保護裝置對該斷路器模塊進行有效控制。
[0022]真空斷路器綜合保護裝置包括信號採集單元、控制單元和存儲單元，其中，信號採集單元用於採集通過斷路器的電流信號，在本實施例中，如圖1所示，信號採集單元由A相電子式電流互感器1、B相電子式電流互感器2和C相電子式電流互感器3構成，A相電子式電流互感器I用於採集流過斷路器中的A相電流，B相電子式電流互感器2用於採集流過斷路器中的B相電流，C相電子式電流互感器3用於採集流過斷路器中的C相電流。安裝這三個電流互感器時，將A、B、C三相的電子式電流互感器分別安裝到與其相對應的真空斷路器的下觸臂上。
[0023]在本實施例中，控制單元為DSP處理模塊6，當然，作為其他的實施例，控制單元還可以是其他類型的控制晶片，比如單片機等。而且，為了對三個電流互感器採集到的電流信號進行處理，使其滿足後續的要求，該保護裝置還可以包括積分還原模塊4和信號調理模塊，這裡，信號調理模塊為A/D轉換模塊5，A、B、C三相的電子式電流互感器依次通過積分還原模塊4和A/D轉換模塊5連接DSP處理模塊6。
[0024]積分還原模塊4的工作原理是:接收來自三相空心線圈的輸出信號，高壓依稀電流通過空心線圈後得到一個工頻微分電壓信號，輸出的電壓信號與原電流信號存在固定90°相位差，此微分電壓信號被積分轉換單元(即積分還原模塊)接收後，通過積分還原，將二次電壓信號相位還原，形成一個與一次電流相位相同的二次電壓信號，並送給A/D轉換模塊5進行後續的信號處理，其原理圖如圖2所示。由於常規的電子式互感器中一般設置有用於積分的模塊，所以，作為其他的實施例，當本實施例中的三個電子式互感器中原本設置有用於積分的模塊時，積分還原模塊4是可以省略的，互感器直接連接A/D轉換模塊。
[0025]在本實施例中，A、B、C三相的電子式電流互感器可以將斷路器一次側的電流轉換為與其對應成比例的測量級電壓信號，通過積分還原模塊4將獲得的二次電壓積分還原為與一次側電流相位相同的二次電壓信號，然後將其發送給A/D轉換模塊5，通過該A/D轉換模塊5將模擬量信號轉換為數字量信號以供DSP處理模塊6使用，DSP處理模塊6根據接收到的數據信息進行判斷處理，並輸出相應的控制信號。
[0026]存儲單元由事件記錄模塊10和故障錄波模塊11構成，DSP處理模塊6連接事件記錄模塊10和故障錄波模塊11，事件記錄模塊10和故障錄波模塊11本質上是兩個存儲模塊，可以為現有的存儲器模塊，這兩個存儲器中存儲的數據信息不同，其中，事件記錄模塊用於記錄所有與電力系統安全運行相關的事件，故障錄波模塊用於記錄故障或事故發生前後電流的波形。使用兩個存儲模塊，每個存儲模塊存儲的數據信息不同，這兩個存儲模塊之間沒有必然連接，當其中一個存儲模塊出現故障時，不影響另一個模塊的正常使用，所以，設置兩個存儲模塊相較於只使用一個存儲模塊來進行所有相關數據的存儲的方式，存儲方式靈活，並且提升了存儲的可靠性。
[0027]在本實施例中，為了便於相關控制，該綜合保護裝置還包括人機互動模塊7、開關量輸出模塊8、聲光報警模塊9、通訊模塊12和電源模塊13，DSP處理模塊6與人機互動模塊7、開關量輸出模塊8、聲光報警模塊9和通訊模塊12連接，並且，電源模塊13用於為整個裝置提供所需要的不同等級的電源電壓，而且，由於本裝置中大多數是電子電路，需要通過外部電源供電，這裡採用220V AV/DC電源對電源模塊13進行供電，以便給整個裝置提供不同等級的電源電壓，從而保證整個裝置的安全可靠運行。
[0028]其中，人機互動模塊7可以是數據輸入和顯示為一體的觸控螢幕，也可以由液晶屏和按鍵組合構成，在本實施例中，人機互動模塊7包括藍色液晶屏和按鍵，藍色液晶屏供用戶實時查看測量數據、開關量狀態、事件記錄、系統參數等信息，按鍵以便用戶進行參數設置、菜單翻頁操作等功能。
[0029]開關量輸出模塊8控制連接斷路器模塊，用於輸出相應的開關量信號以控制斷路器的分合閘。另外，作為其他的實施例，如果DSP處理模塊6能夠直接輸出控制分合閘的控制信號，那麼，該開關量輸出模塊8就無需設置。
[0030]聲光報警模塊9用於產生報警信號，在本實施例中，聲光報警模塊9包括蜂鳴器和LED指示燈。
[0031]通訊模塊12用於向外部設備實時傳送斷路器的相關數據信息，該通訊模塊可以是485通訊模塊，還可以是其他類型的通訊模塊，比如，目前較為熱門的4G無線通訊模塊。
[0032]A、B、C三相的電子式電流互感器分別採集斷路器中流過的三相電流，並依次經積分還原模塊4和A/D轉換模塊5處理後給DSP處理模塊6，DSP處理模塊6可以實時得到相應的電流值，經過處理後，可通過人機互動模塊7的液晶屏實時顯示，與此同時，DSP處理模塊6還將測量的實時值與預先設定的保護定值做比較，一旦其超過所設定的保護定值，便控制開關量輸出模塊8對斷路器發出分閘信號，同時聲光報警模塊中9的蜂鳴器開始發出報警聲音，相應的LED指示燈也以IHz的頻率不停閃爍。此外，事件記錄模塊10也記錄下本次事件發生的動作類型、動作時間等相關信息，故障錄波模塊11也會記錄下本次事件發生前後某段時間內(這裡取本次事件發生前10個周期、發生後8個周期)的電流波形。同時通過通訊模塊12將這些記錄的數據發送給外部計算機，便於後期分析、總結本次事件發生的原因，為日後電力系統的安全運行提供借鑑。
[0033]總而言之，綜合保護裝置由電子式電流互感器、積分還原模塊、信號調理模塊、DSP處理模塊、人機互動模塊、聲光報警模塊、事件記錄模塊、故障錄波模塊、通訊模塊等組成，結構簡單、體積小巧，可以直接安裝在斷路器殼體內部，極大的簡化了開關櫃內部的二次設計與施工，且可以取代各種繼電器和儀表，大大節省了安裝空間和控制電纜；同時，外部與電子式電流互感器(1-3)配合使用，內部採用積分還原模塊4和信號調理模塊處理信號，大大提高了信號的採樣精度。
[0034]綜合保護裝置實施例
[0035]該綜合保護裝置的具體結構以及工作過程等均已在上述斷路器實施例中進行了詳細說明，這裡不再具體描述。
[0036]以上給出了具體的實施方式，但本實用新型不局限於所描述的實施方式。本實用新型的基本思路在於上述基本方案，對本領域普通技術人員而言，根據本實用新型的教導，設計出各種變形的模型、公式、參數並不需要花費創造性勞動。在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下對實施方式進行的變化、修改、替換和變型仍落入本實用新型的保護範圍內。
【主權項】
1.一種斷路器綜合保護裝置，包括用於採集斷路器電流信號的信號採集單元，控制單元，控制單元採樣連接信號採集單元，其特徵在於，還包括用於記錄與電力系統安全運行相關事件的事件記錄模塊，以及用於記錄故障或事故發生前後電流波形的故障錄波模塊，所述控制單元連接所述事件記錄模塊和故障錄波模塊。2.根據權利要求1所述的斷路器綜合保護裝置，其特徵在於，所述保護裝置還包括用於控制斷路器模塊分合閘的開關量輸出模塊，所述控制單元連接所述開關量輸出模塊。3.根據權利要求1所述的斷路器綜合保護裝置，其特徵在於，所述控制單元為DSP處理模塊，所述信號採集單元依次通過積分還原模塊和A/D轉換模塊連接所述DSP處理模塊。4.根據權利要求1所述的斷路器綜合保護裝置，其特徵在於，所述保護裝置還包括通訊模塊和人機互動模塊，所述控制單元連接所述通訊模塊和人機互動模塊。5.根據權利要求1所述的斷路器綜合保護裝置，其特徵在於，所述保護裝置還包括報警模塊，所述控制單元連接所述報警模塊。6.一種斷路器，包括用於分合閘的斷路器模塊，以及綜合保護裝置，所述綜合保護裝置包括控制單元和用於採集斷路器電流信號的信號採集單元，控制單元採樣連接信號採集單元，其特徵在於，所述綜合保護裝置還包括用於記錄與電力系統安全運行相關事件的事件記錄模塊，以及用於記錄故障或事故發生前後電流波形的故障錄波模塊，所述控制單元連接所述事件記錄模塊和故障錄波模塊。7.根據權利要求6所述的斷路器，其特徵在於，所述斷路器包括一個殼體，所述斷路器模塊和所述綜合保護裝置均固設在所述殼體內。8.根據權利要求6所述的斷路器，其特徵在於，所述保護裝置還包括用於控制斷路器模塊分合閘的開關量輸出模塊，所述控制單元連接所述開關量輸出模塊。9.根據權利要求6所述的斷路器，其特徵在於，所述控制單元為DSP處理模塊，所述信號採集單元依次通過積分還原模塊和A/D轉換模塊連接所述DSP處理模塊。10.根據權利要求6所述的斷路器，其特徵在於，所述保護裝置還包括通訊模塊和人機互動模塊，所述控制單元連接所述通訊模塊和人機互動模塊。
【文檔編號】G01R31/327GK205693342SQ201620509322
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年5月30日 公開號201620509322.3, CN 201620509322, CN 205693342 U, CN 205693342U, CN-U-205693342, CN201620509322, CN201620509322.3, CN205693342 U, CN205693342U
【發明人】張英傑, 潘亞培, 楊昭, 馬曉娟, 陳起, 邵淑敏, 範冠鵬, 李金輝, 賈華景
【申請人】河南森源電氣股份有限公司