智能開閉站的製作方法
2023-05-19 21:50:16 1
智能開閉站的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種智能開閉站，包括工作主設備和監控設備，所述工作主設備包括箱體、隔離開關和斷路器；所述斷路器為永磁真空斷路器，其包括真空滅弧室、儲能機構、聯鎖機構、開關機構、緩衝器以及控制裝置；所述真空滅弧室整體為T型，其包括法蘭盤、陶瓷外殼、金屬外殼、波紋管、動導電桿、靜導電桿以及彈簧緩衝；所述監控設備包括底層部分和站控部分，所述底層部分用於獲取所述工作主設備的工作參數並實時反饋給所述站控部分，所述站控部分用於分析、處理、使用上傳數據並控制工作主設備的運行。
【專利說明】智能開閉站
【技術領域】
[0001]本申請涉及一種開閉站，尤其是一種智能開閉站。
【背景技術】
[0002]隨著我國經濟的迅速發展，特別是經濟發展較快的地區，用電負荷也在快速增長，對開閉站設施的需求不斷提高，採用智能化的開閉站系統是必然的、唯一的選擇。所謂的智能化開閉站系統，是指應用現在成熟的電子、通信、網絡、圖形等技術並與開閉站設備結合在一起，對運行中的開閉站進行監視、控制、保護、管理的項先進技術。實踐證明，智能控制一旦應用到開閉站中，可以增加開閉站系統安全運行水平，對供電質量的提高、節能降損、降低人們的勞動強度、提高現有開閉站設施的應用能力都有著顯著的提升作用。
[0003]但是目前開閉站智能化還存在絕緣性不好、體積過於龐大、斷路器壽命過短、對開閉站的狀態量參數監控不足、採用的溫度傳感器精度不夠、不能對斷路器的儲能電機機械和電氣性能進行評估、抗幹擾性能不夠好以及開閉站普遍存在的孤島問題。
【發明內容】
[0004]為了解決現有技術中智能開閉站的的問題，本申請提出了一種新式的智能開閉站。
[0005]本發明的技術方案為:本申請涉及一種智能開閉站，其包括工作主設備和監控設備，
[0006]所述工作主設備包括箱體、隔離開關和斷路器。
[0007]所述斷路器為永磁真空斷路器，其包括真空滅弧室、儲能機構、聯鎖機構、開關機構、緩衝器以及控制裝置。
[0008]所述真空滅弧室整體為T型，其包括法蘭盤、陶瓷外殼、金屬外殼、波紋管、動導電桿、靜導電桿以及彈簧緩衝。
[0009]所述真空滅弧室外部自上而下依次連接法蘭盤、陶瓷外殼、金屬外殼和陶瓷外殼，所述陶瓷外殼內套接所述波紋管，所述動導電桿在所述金屬外殼的在所述真空滅弧室的中段的凸出管體內延伸，所述動導電桿的中部與所述凸出管體的口部上支點活動連接，所述動導電桿的非動觸頭端具有通孔連接相應的連杆機構，使所述動導電桿能夠圍繞所述支點在豎直平面內旋轉，進而帶動所述動導電桿的動觸頭在所述波紋管內上下移動，所述靜導電桿固定在所述法蘭盤，所述動導電桿的動觸頭和所述靜導電桿的靜觸頭在所述金屬外殼內接觸或分離實現分合閘，在所述動導電桿的動觸頭的下部設有所述緩衝彈簧。
[0010]所述監控設備包括底層部分和站控部分，所述底層部分用於獲取所述工作主設備的工作參數並實時反饋給所述站控部分，所述站控部分用於分析、處理、使用上傳數據並控制工作主設備的運行。
[0011]所述底層部分包括傳感器和數據處理單元，所述傳感器包括電壓互感器、電流互感器、磁補償式霍爾電流傳感器、磁補償式霍爾電壓傳感器、IC電壓式加速度傳感器、拉線位移傳感器(LXW精密拉線位移傳感器)、溫度傳感器和壓力傳感器，所述電壓互感器、電流互感器用於測量所述斷路器的兩端電壓和通過電流的變化情況，所述磁補償式霍爾電流傳感器和磁補償式霍爾電壓傳感器用於測量所述斷路器的儲能電機在開合閘時電流和電壓的變化情況，所述IC電壓式加速度傳感器用於測量所述斷路器的動導電桿的動觸頭和所述斷路器的靜導電桿的靜觸頭在開合閘時接觸產生的振動，所述IC電壓式加速度傳感器與所述電流互感器固定在底座上，所述拉線位移傳感器測量在開合閘時所述動導電桿的動觸頭的位移，所述動導電桿的動觸頭通過由環氧樹脂構成的L型杆與所述拉線位移傳感器的拉線端連接，所述拉線位移傳感器的本體固定在所述底座上，所述溫度傳感器和壓力傳感器用於獲取所述工作主設備的箱體內部溫度和氣壓；所述傳感器獲取的信號提供給PLC數據邏輯控制單元；
[0012]通過測量斷路器上電壓、電流評估所述斷路器的分合閘電磁鐵的工作性能；通過測量在開合閘時所述儲能電機電流和電壓、所述動導電桿和所述靜導電桿的接觸振動以及動導電桿的位移得知電流、電壓與振動、位移之間的關係，評估所述斷路器的儲能電機、動導電桿的電氣和機械性能；
[0013]所述數據處理單元包括數位訊號處理器(DSP TMS320F2812)、三個信號調理電路、三個數字控制模擬開關電路(UTC4053)、電源管理模塊、晶振、看門狗模塊、實時時鐘模塊(RX8025)、存儲器(EPR0M，AT24C64)、二個光電耦合器、通信模塊(MAX485和RS485)、高速雙向CAN收發器；
[0014]所述電壓互感器、電流互感器、磁補償式霍爾電流傳感器、磁補償式霍爾電壓傳感器獲取的信號依次通過第一信號調理電路、第一數字控制模擬開關電路進入所述數位訊號處理器的模數轉換模塊，所述IC電壓式加速度傳感器、拉線位移傳感器的信號依次通過第二信號調理電路、第二數字控制模擬開關電路進入所述數位訊號處理器的模數轉換模塊，所述溫度傳感器和壓力傳感器的信號依次通過第三信號調理電路、第三數字控制模擬開關電路進入所述數位訊號處理器的模數轉換模塊，所述數位訊號處理器通過通用I/o接口控制所述第一、二、三數字控制模擬開關電路的通斷，所述電源管理模塊向所述數位訊號處理器提供3.3V和1.8V直流電源，所述晶振與所述數位訊號處理器的時鐘接入端連接用於向所述數位訊號處理器的內部時鐘提供本振，所述看門狗模塊與所述數位訊號處理器連接，用於監測所述數位訊號處理器的程序運行狀況，所述實時時鐘模塊、存儲器與所述數位訊號處理器的內部集成電路連接，所述實時時鐘模塊用於校準所述數位訊號處理器的內部時鐘，所述實時時鐘模塊包括GPS授時模塊、網絡授時模塊或者北鬥授時模塊，所述存儲器內部存儲有所述信號處理器所需的參數以及數據，第一光電耦合器一端與所述數位訊號處理器的串行通信埠連接，所述第一光電耦合器的另一端與所述通信模塊連接，所述通信模塊包括低功率收發器和RS485接口，用於與外部測控單元連接，第二光電耦合器一端與所述數位訊號處理器的eCAN模塊連接，所述第二光電耦合器的另一端連接所述高速雙向CAN收發器，所述高速雙向CAN收發器通過CAN總線與所述站控部分進行通信，所述高速雙向CAN收發器採用CAN 2.0B標準，使用串行多主控通信協議，具有很高的安全等級，通信速率達至Ij IMbps ；
[0015]所述數據處理單元構成了多通道的數據採集。
[0016]所述站控部分包括般包括監控後臺、智能遠動設備和管理中心。
[0017]所述監控後臺與所述智能遠動設備連接通過所述CAN總線接收來自所述數位訊號處理器的數據，並發出控制信號對所述工作主設備進行控制，所述智能遠動設備還與集控中心實時通信，使得各個所述智能開閉站的工作狀態匯總到所述集控中心。
[0018]所述智能遠動設備具負責所述智能開閉站內各專業數據的綜合採集、統一建模與存儲、數據統一遠傳以及變電站的監視和控制。所述智能遠動設備包括智能遠動模塊、數據模塊、監視模塊、控制模塊，從而實現通信、運算、存儲、高級應用的核心功能，並且具有相應的界面展示、告警、人機互動則由監控終端來實現，監控終端是智能遠動設備的人機接口，主要用於無人值班站的運行維護管理，不需要在線運行。
[0019]所述管理中心與CAN總線連接，主要包括廠站模型維護、用戶權限管理、資料管理、運行日誌、操作票管理、工作票管理、運行值班管理等功能模塊，用於對所述智能開閉站的日常運行的管理，統計運行數據，提供設備檢修輔助決策。
[0020]智能遠動設備和管理中心之間通過所述CAN數據總線交換數據。
[0021]通過設置智能運動設備，可以有效的消除目前開閉站的存在的孤島問題，從而形成統一數據採集，統一出口的站控層體系架構。
[0022]本發明的有益效果:
[0023](I)體積小，絕緣性好；
[0024](2)斷路器壽命長；
[0025](3)對開閉站的狀態量參數進行全面的監測；
[0026](4)能夠對斷路器的儲能電機機械和電氣性能進行評估；
[0027](5)採用數字式溫度傳感器，具有可靠的穩定性、較強的抗幹擾的能力，常用於測溫環境惡劣的工業過程控制、環境控制等場合。
[0028](6)使用非線性柵極驅動光電耦合器作，獲得良好的信號隔離和電氣絕緣；.
[0029](7)設置智能運動設備，有效消除目前開閉站的存在的孤島問題，從而形成統一數據採集，統一出口的站控層體系架構。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1為本發明的數據處理單元的組成示意圖；
[0031]圖2為本發明的站控部分的示意圖；
[0032]圖3為本發明的溫度傳感器構成示意圖；
[0033]圖4為本發明的光電耦合器的電路示意圖；
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖與實施例對本發明作進一步的說明。
[0035]發明的實施例參考圖1-4所示。
[0036]本申請涉及一種智能開閉站，其包括工作主設備和監控設備，所述工作主設備包括箱體、隔離開關和斷路器，所述箱體為全封閉的充氣櫃，內充有SF6氣體作為絕緣介質，所述箱體內配置有隔離開關和斷路器，所述隔離開關、斷路器與箱體的連接處使用澆注的環氧樹脂製品絕緣。
[0037]SF6氣體的絕緣性能高，大約是空氣的3倍，環氧樹脂擁有良好的粘接性，耐熱性，機械強度高，電氣絕緣性能優良。在使用SF6氣體和環氧樹脂複合絕緣能有效地縮小箱體體積，做到箱體的小型化。
[0038]所述斷路器為永磁真空斷路器，其包括真空滅弧室，儲能機構、聯鎖機構、開關機構、緩衝器以及控制裝置，
[0039]所述真空滅弧室整體為T型，其包括法蘭盤、陶瓷外殼、金屬外殼、波紋管、動導電桿、靜導電桿、彈簧緩衝，所述儲能機構的包括儲能電機、減速箱、儲能電機和蝸輪蝸杆，所述聯鎖機構包括凸輪定位件、拐臂、四連杆，所述開關機構包括合閘彈簧、分閘彈簧、合閘電磁鐵、分閘電磁鐵、合閘掣子、分閘掣子、開關主軸。
[0040]所述真空滅弧室外部自上而下依次連接法蘭盤、陶瓷外殼、金屬外殼和陶瓷外殼，所述陶瓷外殼內套接所述波紋管，所述動導電桿在所述金屬外殼的在所述真空滅弧室的中段的凸出管體內延伸，所述動導電桿的中部與所述凸出管體的口部上支點活動連接，所述動導電桿的非動觸頭端具有通孔連接相應的連杆機構，使所述動導電桿能夠圍繞所述支點在豎直平面內旋轉，進而帶動所述動導電桿的動觸頭在所述波紋管內上下移動，所述靜導電桿固定在所述法蘭盤，所述動導電桿的動觸頭和所述靜導電桿的靜觸頭在所述金屬外殼內接觸或分離實現分合閘，在所述動導電桿的動觸頭的下部設有所述緩衝彈簧。這種結構可以有效控制所述動導電桿的活動範圍，並且降低所述動導電帶來的振動。
[0041]所述動導電桿和靜導電桿的觸頭表面的電弧分布均勻，提高了所述真空滅弧室的開斷性能，所述波紋管採用單片焊接形成，縮小了波紋管的體積，大大提高了真空滅弧室的機械壽命。
[0042]所述儲能電機控制斷路器的儲能動作，其與安置在所述減速箱內的蝸杆聯接，所述儲能電機的旋轉經過減速後傳遞給蝸輪，通過軸套、棘爪帶動儲能軸轉動，進而拉動所述合閘彈簧儲能。
[0043]所述聯鎖機構用於鎖定和解鎖所述合閘掣子和開閘掣子，在儲能過程中，當所述儲能軸的拐臂通過最高點後，所述聯鎖機構的凸輪定位件鎖定所述合閘掣子，在合閘過程中，所述拐臂卡住分閘掣子。
[0044]所述開關機構用於實現合閘分閘的動作，在合閘過程中，所述合閘電磁鐵接收到來自所述隔離開關的合閘信號後，所述合閘電磁鐵的鐵芯撞擊所述合閘掣子，解鎖所述合閘掣子，並通過所述凸輪定位件和四連杆將所述合閘彈簧的儲能傳遞到所述動導電桿上，所述動導電桿和所述靜導電桿接觸實現合閘，同時所述分閘掣子被相應的拐臂卡住，進而保持合閘狀態；在分閘過程中，所述分閘電磁鐵接收到所述隔離開關的分閘信號，所述分閘電磁鐵的鐵芯撞擊所述分閘掣子，使所述分閘掣子從拐臂上脫扣解鎖，在所述分閘彈簧的拉力作用下，所述儲能軸相對合閘時反轉，帶動所述動導電桿下移實現分閘。
[0045]所述監控設備包括底層部分和站控部分，所述底層部分用於獲取所述工作主設備的工作參數並實時反饋給所述站控部分，所述站控部分用於分析、處理、使用上傳數據並控制工作主設備的運行。
[0046]所述底層部分包括傳感器和數據處理單元，所述傳感器包括電壓互感器、電流互感器、磁補償式霍爾電流傳感器、磁補償式霍爾電壓傳感器、IC電壓式加速度傳感器、拉線位移傳感器(LXW精密拉線位移傳感器)、溫度傳感器和壓力傳感器，所述電壓互感器、電流互感器用於測量所述斷路器的兩端電壓和通過電流的變化情況，所述磁補償式霍爾電流傳感器和磁補償式霍爾電壓傳感器用於測量所述斷路器的儲能電機在開合閘時電流和電壓的變化情況，所述IC電壓式加速度傳感器用於測量所述斷路器的動導電桿的動觸頭和所述斷路器的靜導電桿的靜觸頭在開合閘時接觸產生的振動，所述IC電壓式加速度傳感器與所述電流互感器固定在底座上，所述拉線位移傳感器測量在開合閘時所述動導電桿的動觸頭的位移，所述動導電桿的動觸頭通過由環氧樹脂構成的L型杆與所述拉線位移傳感器的拉線端連接，所述拉線位移傳感器的本體固定在所述底座上，所述溫度傳感器和壓力傳感器用於獲取所述工作主設備的箱體內部溫度和氣壓；所述傳感器獲取的信號提供給PLC數據邏輯控制單元。
[0047]通過測量斷路器上電壓、電流評估所述斷路器的分合閘電磁鐵的工作性能；通過測量在開合閘時所述儲能電機電流和電壓、所述動導電桿和所述靜導電桿的接觸振動以及動導電桿的位移得知電流、電壓與振動、位移之間的關係，評估所述斷路器的儲能電機、動導電桿的電氣和機械性能。
[0048]所述溫度傳感器為數字式溫度傳感器，所述數字式溫度傳感器包括高溫係數晶體振蕩器、低溫係數晶體振蕩器、兩個計數器、兩個清零裝置和溫度寄存器，所述高溫係數晶體振蕩器較所述低溫係數晶體振蕩器對溫度感應敏感，對溫度感應輸出作為粗調信號，所述粗調信號的脈衝信號輸入計數器一，所述低溫係數晶體振蕩器對溫度感應輸出作為微調信號，其輸出脈衝輸入給計數器二，所述計數器一、二的計數到設定值後，所述溫度寄存器值將加1，清零裝置一、二分別對所述計數器一、二清零並重新計數，如此循環直到所述計數器一、二的數值均為零時，停止所述溫度寄存器值的累加，此時所述溫度寄存器中的數值即為所測溫度。並且所述溫度寄存器中還分配有報警上限寄存器和報警下限寄存器，分別設定門限溫度值，當溫度找出門限時產生告警信號。
[0049]所述溫度傳感器為數字式溫度傳感器，具有可靠的穩定性、較強的抗幹擾的能力，常用於測溫環境惡劣的工業過程控制、環境控制等場合。溫度有效測量範圍在_55°C?+125°C之間，測溫精度0.5°C，最小可分辨溫度0.06250C，測溫範圍大，精度較高；內部集成64位R0M，每個所述溫度傳感器與產品序列號一一對應，多機掛接功能可實現多節點組網測溫；在工程應用中不需要其他外圍元件；在需要時可以直接用PVC電纜出線或者德式球型接線盒出線，與其它電器設備的連接簡便。
[0050]所述數據處理單元包括數位訊號處理器(DSP TMS320F2812)、三個信號調理電路、三個數字控制模擬開關電路(UTC4053)、電源管理模塊、晶振、看門狗模塊、實時時鐘模塊(RX8025)、存儲器(EPR0M，AT24C64)、二個光電耦合器、通信模塊(MAX485和RS485)、高速雙向CAN收發器。
[0051]所述電壓互感器、電流互感器、磁補償式霍爾電流傳感器、磁補償式霍爾電壓傳感器獲取的信號依次通過第一信號調理電路、第一數字控制模擬開關電路進入所述數位訊號處理器的模數轉換模塊，所述IC電壓式加速度傳感器、拉線位移傳感器的信號依次通過第二信號調理電路、第二數字控制模擬開關電路進入所述數位訊號處理器的模數轉換模塊，所述溫度傳感器和壓力傳感器的信號依次通過第三信號調理電路、第三數字控制模擬開關電路進入所述數位訊號處理器的模數轉換模塊，所述數位訊號處理器通過通用I/o接口控制所述第一、二、三數字控制模擬開關電路的通斷，所述電源管理模塊向所述數位訊號處理器提供3.3V和1.8V直流電源，所述晶振與所述數位訊號處理器的時鐘接入端連接用於向所述數位訊號處理器的內部時鐘提供本振，所述看門狗模塊與所述數位訊號處理器連接，用於監測所述數位訊號處理器的程序運行狀況，所述實時時鐘模塊、存儲器與所述數位訊號處理器的內部集成電路連接，所述實時時鐘模塊用於校準所述數位訊號處理器的內部時鐘，所述實時時鐘模塊包括GPS授時模塊、網絡授時模塊或者北鬥授時模塊，所述存儲器內部存儲有所述信號處理器所需的參數以及數據，第一光電耦合器一端與所述數位訊號處理器的串行通信埠連接，所述第一光電耦合器的另一端與所述通信模塊連接，所述通信模塊包括低功率收發器和RS485接口，用於與外部測控單元連接，第二光電耦合器一端與所述數位訊號處理器的eCAN模塊連接，所述第二光電耦合器的另一端連接所述高速雙向CAN收發器，所述高速雙向CAN收發器通過CAN總線與所述站控部分進行通信，所述高速雙向CAN收發器採用CAN 2.0B標準，使用串行多主控通信協議，具有很高的安全等級，通信速率達到1Mbps。
[0052]所述數據處理單元構成了多通道的數據採集，能夠同時處理多個傳感器的信息並得出所述主工作設備的工作情況。
[0053]所述第一、二光電耦合器採用非線性柵極驅動光電耦合器，其具有紅外發光二極體、光電二極體、跨阻放大器、比較器、濾波器、邏輯控制模塊、輸出級模塊、基準模塊、電源模塊以及欠壓閉鎖模塊，輸入的電信號接入所述紅外發光二極體的兩個電極，將所述電信號轉換為光信號；所述光電二極體接收所述光信號，轉換為電流信號；所述跨阻放大器接收所述電流信號並轉換為放大的電壓信號；所述比較器對所述電壓信號與閾值電壓進行比較，所述閾值電壓由邏輯高電平所需的最小輸入電流確定，通過所述電壓信號和閾值電壓的比較輸出邏輯電平信號，這種比較功能消除了工作在反向偏置條件下的所述光電二極體自身反向飽和電流對光電流的影響；所述濾波器對所述邏輯電平信號進行整形，並輸出濾波信號；所述邏輯控制模塊用於防止所述輸出級模塊中的輸出級PM0SFET與輸出級NM0SFET同時導通，當所述輸出級PM0SFET開啟前，所述輸出級NM0SFET徹底關斷，當所述輸出級NM0SFET開啟前，所述輸出級PM0SFET徹底關斷，所述濾波信號經過所述邏輯控制模塊轉換為開關信號，驅動所述輸出級模塊；當所述開關信號輸入為邏輯高電平信號時，所述輸出級PM0SFET導通，所述輸出級模塊的輸出端輸出拉電流，邏輯電平為高；當所述開關信號輸入為邏輯低電平信號時，所述輸出級NM0SFET導通，所述輸出級模塊的輸出端輸出灌電流，邏輯電平為低；所述欠壓閉鎖模塊在電源電壓低於正欠壓閉鎖電壓或高於負欠壓閉鎖電壓時，閉鎖所述非線性柵極驅動光電耦合器，所述非線性柵極驅動光電耦合器的輸出端輸出為為邏輯低電平，當所述電源電壓高於正欠壓閉鎖電壓或低於負欠壓閉鎖電壓時，所述非線性柵極驅動光電耦合器正常工作，傳輸所述開關信號；所述基準模塊用於產生零溫度係數的所述正欠壓閉鎖電壓、所述負欠壓閉鎖電壓、所述閾值電壓、以及偏置信號，並分別提供給所述欠壓閉鎖模塊、所述比較器、所述邏輯控制模塊；所述內部電源模塊為晶片的其他模塊提供電源。
[0054]所述非線性柵極驅動光電耦合器作用主要有兩個:信號隔離和電氣絕緣。所述非線性柵極驅動光電耦合器很好的抑制尖峰脈衝及各種噪聲，具有很強的抗幹擾或信號隔離作用，信號隔離是通過消除組環路電流，阻塞噪聲信號和共模瞬變，改善信號質量；電氣絕緣是防止光電耦合器和靈敏電路因高壓電勢而引起損壞，使用戶能夠安全地使用元器件。以上這些效果在具有高壓電的開閉站設備是很重要的。
[0055]所述站控部分包括般包括監控後臺、智能遠動設備和管理中心。
[0056]所述監控後臺與所述智能遠動設備連接通過所述CAN總線接收來自所述數位訊號處理器的數據，並發出控制信號對所述工作主設備進行控制，所述智能遠動設備還與集控中心實時通信，使得各個所述智能開閉站的工作狀態匯總到所述集控中心。
[0057]所述智能遠動設備具負責所述智能開閉站內各專業數據的綜合採集、統一建模與存儲、數據統一遠傳以及變電站的監視和控制。所述智能遠動設備包括智能遠動模塊、數據模塊、監視模塊、控制模塊，從而實現通信、運算、存儲、高級應用的核心功能，並且具有相應的界面展示、告警、人機互動則由監控終端來實現，監控終端是智能遠動設備的人機接口，主要用於無人值班站的運行維護管理，不需要在線運行。
[0058]所述管理中心與CAN總線連接，主要包括廠站模型維護、用戶權限管理、資料管理、運行日誌、操作票管理、工作票管理、運行值班管理等功能模塊，用於對所述智能開閉站的日常運行的管理，統計運行數據，提供設備檢修輔助決策。
[0059]智能遠動設備和管理中心之間通過所述CAN數據總線交換數據。
[0060]通過設置智能運動設備，可以有效的消除目前開閉站的存在的孤島問題，從而形成統一數據採集，統一出口的站控層體系架構。
[0061]以上所述實施方式僅表達了本發明的一種實施方式，但並不能因此而理解為對本發明範圍的限制。應當指出，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種智能開閉站，包括工作主設備和監控設備，其特徵在於: 所述工作主設備包括箱體、隔離開關和斷路器； 所述箱體為全封閉的充氣櫃，內充有SF6氣體作為絕緣介質，所述箱體內配置有所述隔離開關和斷路器，所述隔離開關、斷路器與箱體的連接處使用澆注的環氧樹脂製品絕緣； 所述斷路器為永磁真空斷路器，其包括真空滅弧室、儲能機構、聯鎖機構、開關機構、緩衝器以及控制裝置； 所述真空滅弧室整體為T型，其包括法蘭盤、陶瓷外殼、金屬外殼、波紋管、動導電桿、靜導電桿以及彈簧緩衝； 所述監控設備包括底層部分和站控部分，所述底層部分用於獲取所述工作主設備的工作參數並實時反饋給所述站控部分，所述站控部分用於分析、處理、使用上傳數據並控制工作主設備的運行。
2.根據權利要求1所述的智能開閉站，其特徵在於:所述真空滅弧室整體為T型，其包括法蘭盤、陶瓷外殼、金屬外殼、波紋管、動導電桿、靜導電桿、彈簧緩衝，所述儲能機構的包括儲能電機、減速箱、儲能電機和蝸輪蝸杆，所述聯鎖機構包括凸輪定位件、拐臂、四連杆，所述開關機構包括合閘彈簧、分閘彈簧、合閘電磁鐵、分閘電磁鐵、合閘掣子、分閘掣子、開關主軸。
3.根據權利要求2所述的智能開閉站，其特徵在於:所述真空滅弧室外部自上而下依次連接法蘭盤、陶瓷外殼、金屬外殼和陶瓷外殼，所述陶瓷外殼內套接所述波紋管，所述動導電桿在所述金屬外殼的在所述真空滅弧室的中段的凸出管體內延伸，所述動導電桿的中部與所述凸出管體的口部上支點活動連接，所述動導電桿的非動觸頭端具有通孔連接相應的連杆機構，使所述動導電桿能夠圍繞所述支點在豎直平面內旋轉，進而帶動所述動導電桿的動觸頭在所述波紋管內上下移動，所述靜導電桿固定在所述法蘭盤，所述動導電桿的動觸頭和所述靜導電桿的靜觸頭在所述金屬外殼內接觸或分離實現分合閘，在所述動導電桿的動觸頭的下部設有所述緩衝彈簧；所述動導電桿和靜導電桿的觸頭表面的電弧分布均勻，所述波紋管採用單片焊接形成。
4.根據權利要求1所述的智能開閉站，其特徵在於:所述儲能電機控制斷路器的儲能動作，其與安置在所述減速箱內的蝸杆聯接，所述儲能電機的旋轉經過減速後傳遞給蝸輪，通過軸套、棘爪帶動儲能軸轉動，進而拉動所述合閘彈簧儲能； 所述聯鎖機構用於鎖定和解鎖所述合閘掣子和開閘掣子，在儲能過程中，當所述儲能軸的拐臂通過最高點後，所述聯鎖機構的凸輪定位件鎖定所述合閘掣子，在合閘過程中，所述拐臂卡住分閘掣子； 所述開關機構用於實現合閘分閘的動作，在合閘過程中，所述合閘電磁鐵接收到來自所述隔離開關的合閘信號後，所述合閘電磁鐵的鐵芯撞擊所述合閘掣子，解鎖所述合閘掣子，並通過所述凸輪定位件和四連杆將所述合閘彈簧的儲能傳遞到所述動導電桿上，所述動導電桿和所述靜導電桿接觸實現合閘，同時所述分閘掣子被相應的拐臂卡住，進而保持合閘狀態；在分閘過程中，所述分閘電磁鐵接收到所述隔離開關的分閘信號，所述分閘電磁鐵的鐵芯撞擊所述分閘掣子，使所述分閘掣子從拐臂上脫扣解鎖，在所述分閘彈簧的拉力作用下，所述儲能軸相對合閘時反轉，帶動所述動導電桿下移實現分閘。
5.根據權利要求1所述的智能開閉站，其特徵在於:所述底層部分包括傳感器和數據處理單元，所述傳感器包括電壓互感器、電流互感器、磁補償式霍爾電流傳感器、磁補償式霍爾電壓傳感器、IC電壓式加速度傳感器、拉線位移傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器，所述電壓互感器、電流互感器用於測量所述斷路器的兩端電壓和通過電流的變化情況，所述磁補償式霍爾電流傳感器和磁補償式霍爾電壓傳感器用於測量所述斷路器的儲能電機在開合閘時電流和電壓的變化情況，所述IC電壓式加速度傳感器用於測量所述斷路器的動導電桿的動觸頭和所述斷路器的靜導電桿的靜觸頭在開合閘時接觸產生的振動，所述IC電壓式加速度傳感器與所述電流互感器固定在底座上，所述拉線位移傳感器測量在開合閘時所述動導電桿的動觸頭的位移，所述動導電桿的動觸頭通過由環氧樹脂構成的L型杆與所述拉線位移傳感器的拉線端連接，所述拉線位移傳感器的本體固定在所述底座上，所述溫度傳感器和壓力傳感器用於獲取所述工作主設備的箱體內部溫度和氣壓；所述傳感器獲取的信號提供給PLC數據邏輯控制單元。
6.根據權利要求5所述的智能開閉站，其特徵在於:所述溫度傳感器為數字式溫度傳感器，所述數字式溫度傳感器包括高溫係數晶體振蕩器、低溫係數晶體振蕩器、兩個計數器、兩個清零裝置和溫度寄存器，所述高溫係數晶體振蕩器較所述低溫係數晶體振蕩器對溫度感應敏感，對溫度感應輸出作為粗調信號，所述粗調信號的脈衝信號輸入計數器一，所述低溫係數晶體振蕩器對溫度感應輸出作為微調信號，其輸出脈衝輸入給計數器二，所述計數器一、二的計數到設定值後，所述溫度寄存器值將加I，清零裝置一、二分別對所述計數器一、二清零並重新計數，如此循環直到所述計數器一、二的數值均為零時，停止所述溫度寄存器值的累加，此時所述溫度寄存器中的數值即為所測溫度。並且所述溫度寄存器中還分配有報警上限寄存器和報警下限寄存器，分別設定門限溫度值，當溫度找出門限時產生告警信號。
7.根據權利要求5所述的智能開閉站，其特徵在於:所述數據處理單元採用多通道的數據採集，包括數位訊號處理器、三個信號調理電路、三個數字控制模擬開關電路、電源管理模塊、晶振、看門狗模塊、實時時鐘模塊、存儲器、二個光電耦合器、通信模塊和、高速雙向CAN收發器； 所述電壓互感器、電流互感器、磁補償式霍爾電流傳感器、磁補償式霍爾電壓傳感器獲取的信號依次通過第一信號調理電路、第一數字控制模擬開關電路進入所述數位訊號處理器的模數轉換模塊，所述IC電壓式加速度傳感器、拉線位移傳感器的信號依次通過第二信號調理電路、第二數字控制模擬開關電路進入所述數位訊號處理器的模數轉換模塊，所述溫度傳感器和壓力傳感器的信號依次通過第三信號調理電路、第三數字控制模擬開關電路進入所述數位訊號處理器的模數轉換模塊，所述數位訊號處理器通過通用I/O接口控制所述第一、二、三數字控制模擬開關電路的通斷，所述電源管理模塊向所述數位訊號處理器提供3.3V和1.8V直流電源，所述晶振與所述數位訊號處理器的時鐘接入端連接用於向所述數位訊號處理器的內部時鐘提供本振，所述看門狗模塊與所述數位訊號處理器連接，用於監測所述數位訊號處理器的程序運行狀況，所述實時時鐘模塊、存儲器與所述數位訊號處理器的內部集成電路連接，所述實時時鐘模塊用於校準所述數位訊號處理器的內部時鐘，所述實時時鐘模塊包括GPS授時模塊、網絡授時模塊或者北鬥授時模塊，所述存儲器內部存儲有所述信號處理器所需的參數以及數據，第一光電耦合器一端與所述數位訊號處理器的串行通信埠連接，所述第一光電耦合器的另一端與所述通信模塊連接，所述通信模塊包括低功率收發器和RS485接口，用於與外部測控單元連接，第二光電耦合器一端與所述數位訊號處理器的eCAN模塊連接，所述第二光電耦合器的另一端連接所述高速雙向CAN收發器，所述高速雙向CAN收發器通過CAN總線與所述站控部分進行通信，所述高速雙向CAN收發器採用CAN 2.0B標準，使用串行多主控通信協議，具有很高的安全等級，通信速率達到 IMbps0
8.根據權利要求7所述的智能開閉站，其特徵在於:所述第一、二光電耦合器具有紅外發光二極體、光電二極體、跨阻放大器、比較器、濾波器、邏輯控制模塊、輸出級模塊、基準模塊、電源模塊以及欠壓閉鎖模塊，輸入的電信號接入所述紅外發光二極體的兩個電極，將所述電信號轉換為光信號；所述光電二極體接收所述光信號，轉換為電流信號；所述跨阻放大器接收所述電流信號並轉換為放大的電壓信號；所述比較器對所述電壓信號與閾值電壓進行比較，所述閾值電壓由邏輯高電平所需的最小輸入電流確定，通過所述電壓信號和閾值電壓的比較輸出邏輯電平信號，這種比較功能消除了工作在反向偏置條件下的所述光電二極體自身反向飽和電流對光電流的影響；所述濾波器對所述邏輯電平信號進行整形，並輸出濾波信號；所述邏輯控制模塊用於防止所述輸出級模塊中的輸出級PMOSFET與輸出級NM0SFET同時導通，當所述輸出級PMOSFET開啟前，所述輸出級NM0SFET徹底關斷，當所述輸出級NM0SFET開啟前，所述輸出級PMOSFET徹底關斷，所述濾波信號經過所述邏輯控制模塊轉換為開關信號，驅動所述輸出級模塊；當所述開關信號輸入為邏輯高電平信號時，所述輸出級PMOSFET導通，所述輸出級模塊的輸出端輸出拉電流，邏輯電平為高；當所述開關信號輸入為邏輯低電平信號時，所述輸出級NM0SFET導通，所述輸出級模塊的輸出端輸出灌電流，邏輯電平為低；所述欠壓閉鎖模塊在電源電壓低於正欠壓閉鎖電壓或高於負欠壓閉鎖電壓時，閉鎖所述非線性柵極驅動光電耦合器，所述非線性柵極驅動光電耦合器的輸出端輸出為為邏輯低電平，當所述電源電壓高於正欠壓閉鎖電壓或低於負欠壓閉鎖電壓時，所述非線性柵極驅動光電耦合器正常工作，傳輸所述開關信號；所述基準模塊用於產生零溫度係數的所述正欠壓閉鎖電壓、所述負欠壓閉鎖電壓、所述閾值電壓以及偏置信號，並分別提供給所述欠壓閉鎖模塊、所述比較器、所述邏輯控制模塊；所述內部電源模塊為晶片的其他模塊提供電源。
9.根據權利要求7所述的智能開閉站，其特徵在於:所述站控部分包括般包括監控後臺、智能遠動設備和管理中心； 所述監控後臺與所述智能遠動設備通過所述CAN總線接收來自所述數位訊號處理器的數據，並發出控制信號對所述工作主設備進行控制，所述智能遠動設備還與集控中心實時通信，使得多個所述智能開閉站的工作狀態匯總到所述集控中心。
10.根據權利要求9所述的智能開閉站，其特徵在於:所述智能遠動設備具負責所述智能開閉站內各專業數據的綜合採集、統一建模與存儲、數據統一遠傳以及變電站的監視和控制。所述智能遠動設備包括智能遠動模塊、數據模塊、監視模塊、控制模塊，從而實現通信、運算、存儲、高級應用的核心功能，並且具有相應的界面展示、告警、人機互動則由監控終端來實現，監控終端是智能遠動設備的人機接口，主要用於無人值班站的運行維護管理，不需要在線運行； 所述管理中心與CAN總線連接，主要包括廠站模型維護、用戶權限管理、資料管理、運行日誌、操作票管理、工作票管理、運行值班管理等功能模塊，用於對所述智能開閉站的日常運行的管理，統計運行數據，提供設備檢修輔助決策；所述智能遠動設備和管理中心之間通過所述CAN數據總線交換數據。
【文檔編號】H02J13/00GK104409973SQ201410482202
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月19日 優先權日:2014年9月19日
【發明者】柳慶傑, 李鑫, 王蓮, 馮守磊 申請人:國家電網公司, 國網山東省電力公司東營供電公司, 國網山東墾利縣供電公司