可實現變電站二次電流迴路安全熱插拔的方法及裝置的製作方法

2023-10-23 17:04:22 1

專利名稱：可實現變電站二次電流迴路安全熱插拔的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於安全裝置領域，尤其涉及一種用於變電站電測表計二次電流迴路的安 全連接裝置。
背景技術：
在變電站電測監控過程中必須要對二次電流迴路進行進行採樣。
過去變電站二次儀表大量使用的是盤表結構形式，現在越來越多的使用微機測量
7數字處理技術。
但不管如何，其測量設備和二次電壓和電流迴路均存在有電線連接的"接口"，
由於電流互感器(CT) 二次電流的特性，其二次迴路在運行中絕對不能開路，運行中 的二次迴路開路產生的高電壓將對人身安全形成威脅，同時也將使得一次CT發熱造 成一次設備的隱患。
為此，目前變電站的二次迴路在運行中均必須要保證迴路連接的可靠性，在《電 力系統安全運行規程》中的具體要求通常體現為退出運行中的二次測量設備時，首
先需要短接其電流迴路和拉開電壓迴路，然後才能拆除其連接線，等等，整個過程非 常麻煩複雜/嚴格，稍有不慎，極易發生操作事故或對設備、人身造成傷害。而且在實 .際工作中，由於操作者對此項安全規定的疏忽或操作順序錯誤，導致發生設備事故、 人身傷害的現象屢見不鮮，甚至會發展成重大設備事故或整個電力系統的故障。
實際現場工作中，迫切需要一種簡便的連接方式來完成二次測量設備投入和退 出，最好是採用接插件"插拔"方式對有問題的設備進行更換，並且保證插拔過程中 不會發生二次迴路的開路。
公告日為2005年6月22日，公告號為CN 2705952Y的中國專利中公開了一種"熱 拔插緩衝電路"，其由電源緩啟動開關電路(l)、電源緩啟動電路(2)、總線緩衝開關電 路(3)和總線緩衝電路(4)，以及引腳族(5)組成；電源緩衝開關電路(1)和引腳族(5)連接， 總線緩衝開關電路(3)和引腳族(5)連接，電源緩衝開關電路(1)與電源緩啟動電路(2)連 接，電源緩啟動電路(2)還與總線緩衝開關電路(3)、總線緩衝電路(4)連接，總線緩衝 '開關電路(3)與總線緩衝電路(4)連接。該實用新型的有益效果是，由於採用集成電路，
增強了穩定性，使設備在連續可靠的運行中實現板卡隨意更換，不對系統運行造成影 響。
在計算機和通訊系統領域中，熱插拔(hot-plugging或Hot Swap)即帶電插拔， 熱插拔功能就是允許用戶在不關閉系統，不切斷電源的情況下取出和更換損壞的硬 盤、電源或板卡等計算機硬體部件，從而提高了系統對災難的及時恢復能力、擴展性 和靈活性等，例如一些面向高端應用的磁碟鏡像系統都可以提供磁碟的熱插拔功能。
熱插拔最早出現在PC機的伺服器領域，是為了提高伺服器用性而提出的，在我 們平時用的電腦中一般都有USB接口，這種接口就能夠實現熱插拔。如果沒有熱插 拔功能，即使磁碟損壞不會造成數據的丟失，用戶仍然需要暫時關閉系統，以便能夠 對硬碟進行更換，而使用熱插拔技術只要簡單的打開連接開關或者轉動手柄就可以直 接取出硬碟，而系統仍然可以不間斷地正常運行。
在PC機和通訊系統領域，熱插拔電路設計應用非常廣泛，但是，據申請人所知， 在變配電和/或輸變電行業領域，對於變電站電測表計的二次電流迴路，尚無具有類似 功能或能達到相同技術效果的技術方案可供選擇或實施。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種可實現變電站二次電流迴路安全熱插拔 的方法及裝置。其利用機械和電子雙重技術手段，保證二次迴路的"投運"和"退出" 處於最簡單和可靠技術保護下，實現了變電站電測表計二次電流迴路的"熱插拔"， 大大簡化了運行中測量設備檢修更換和試驗調試的繁瑣過程，提高了設備運行的可靠 性。
本發明的技術方案是提供一種可實現變電站二次電流迴路安全熱插拔的方法， 包括測表計電流二次迴路電流互感器的接入端子和待接入的電流互感器，其特徵是
A、 在所述電流互感器接入端子的第一、第二連接端之間，設置一具有第一和第 二彈性接點的插接簧片組，其第一和第二彈性接點的中心軸線重合，同方向設置，其 第一和第二彈性接點的簧片長度不相等；
B、 設置一具有雙面導電層且兩導電層之間相互絕緣的插入板，插入板兩面的導 電層分別與待接入電流互感器一次線圈的兩端電連接；
C、 利用在插入板插入或拔出的過程中，其導電層與插接簧片組第一、第二彈性 接點發生接觸或脫離接觸所存在的時間差，使導電層不同時與第一和第二彈性接點發 生接觸或脫離接觸，保證在整個插入板的插入和拔出過程中，第一和第二彈性接點中
始終有一對接點處於接觸/閉合狀態；
D、在電流互感器接入端子的第一、第二連接端之間，設置一雙向二極體組，利 用其正嚮導通電壓降，防止當由於某種原因導致第一和第二彈性接點同時斷開時，造 成所述二次電流迴路的開路和對電流迴路其他設備工作的影響。
具體地，在插入板的插入過程中，當其導電層剛與第一彈性接點接觸時，所述的 第二彈性接點仍然處於接觸/閉合的狀態。
或者，在插入板的拔出過程中，當其導電層剛與所述的第二彈性接點脫離接觸時， 第二彈性接點首先恢復接觸/閉合的狀態，而此時所述的第一彈性接點仍然處於與插 入板的導電層保持接觸的狀態。
當所述的插入板完全插入插接簧片組後，所述的第一和第二彈性接點均處於與插 入板的導電層保持接觸的狀態。
或者，當所述的插入板完全拔出插接簧片組後，所述的第一和第二彈性接點均處 於接觸/閉合的狀態。
本發明還提供一種可實現變電站二次電流迴路安全熱插拔的裝置，包括測表計電 流二次迴路電流互感器的接入端子和待接入的電流互感器，其特徵是在電流互感器 接入端子的第一、第二連接端之間，設置一具有雙彈性接點的插接簧片組；在電流互 感器接入端子的第一、第二連接端之間，設置一雙向二極體組；設置一具有雙面導電 層且兩導電層之間相互絕緣的插入板；插入板兩面的導電層分別與待接入電流互感器 一次線圈的兩端電連接。
具體的，其具有雙彈性接點的插接簧片組包括上彈簧片和下彈簧片，其上彈簧片 分別由第一簧片和第二簧片構成，其下彈簧片分別由第三簧片和第四簧片構成，在第 一、第三簧片的前端，對應設置第一對彈性觸點，在第二和第四簧片的前端，對應設 置第二對彈性觸點，上彈簧片和下彈簧片結構鏡像對稱，其第一、第三簧片的長度大 於其第二、第四簧片長度，且第一對彈性觸點和第二對彈性觸點之間為電氣並聯連接 關係。
其雙向二極體組包括兩隻反向並接的二極體，其第一二極的負極與第二二極體的 正極並聯後與電流互感器接入端子的第一連接端連接，其第一二極體的正極與第二二 極管的負極並聯後與電流互感器接入端子的第二連接端連接。
其插入板兩面的導電層為雙面印刷線路板上的塗銀銅箔層。
此外，在插入板的前端，距其邊緣距離等於或小於第一對彈性觸點與第二對彈性 觸點之間橫向間距的一段的表面，沒有雙面導電層。
與現有技術比較，本發明的優點是
1. 採用不等距雙接點的彈性簧片結構，利用機械和電子雙重技術手段，保證了二 次迴路的"投運"和"退出"處於最簡單和可靠技術保護下，實現了變電站電測表計 二次電流迴路的"熱插拔"；
2. 雙重化的接觸點降低了接觸電阻，提高了接觸的可靠性，從觸點機械結構上保 證了電流迴路永遠不會有開路的可能，使得電測設備和二次迴路的連接完全可以實現 整體插拔，保證了現場操作的人身安全和設備安全，方便了運行維護和檢測校驗；
3. —旦雙接點由於種種原因發生接觸不良或開路，雙向二極體將起到了相應的保 護作用，保證了電流迴路的連續性，不會影響電流迴路的其他設備工作。


圖l是本發明的結構示意圖2至圖4是本技術方案熱插拔過程中電流流經路徑示意圖； 圖5為第一、第二對彈性觸點同時斷開時的電流流經路徑示意圖。 圖中1為電流互感器接入端子的第一連接端，2為電流互感器接入端子的第二連 接端，3為上彈簧片，4為下彈簧片，3-l為第一簧片，3-2為第二簧片，4-3為第三簧 片，4-4為第四簧片，3-11和4-11為第一對彈性觸點，3-21和4-21為第二對彈性觸點， 5為插入板，6-1、 6-2為插入板的雙面導電層，CT為電流互感器，L1為CT的一次線 圈，L2為CT的二次線圈，Dl為第一二極體，D2為第二二極體，J1和J2分別為第 一彈性觸點對和第二彈性觸點對的簧片長度。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明做進一步說明。
圖.1中，本技術方案包括測表計電流二次迴路電流互感器的接入端子和待接入的 電流互感器CT，其在電流互感器接入端子的第一連接端1和第二連接端2之間，設
置有一具有雙彈性接點的插接簧片組；在電流互感器接入端子的第一、第二連接端之
間，設置了一雙向二極體組；同時還設置了一具有雙面導電層且兩導電層之間相互絕 緣的插入板5;其插入板兩面的導電層6-1和6-2分別與待接入電流互感器CT 一次線 圈L1的兩端電連接。
具體的，其具有雙彈性接點的插接簧片組包括上彈簧片3和下彈簧片4，其上彈 簧片分別由第一簧片3-1和第二簧片3-2構成，其下彈簧片分別由第三簧片4-3和第
四簧片4-4構成，在第一、第三簧片的前端，分別對應設置有第一對彈性觸點3-ll和 4-11，在第二和第四簧片的前端，分別對應設置有第二對彈性觸點3-21和4-21，由圖 可見，上彈簧片和下彈簧片結構為沿橫向中心軸的鏡像對稱結構，其中，第一、第三 簧片的長度Jl大於其第二、第四簧片的長度J2，或者說，在第一對彈性觸點和第二 對彈性觸點之間存在一個橫向的間距，該間距的數值為第一、第三簧片的長度Jl與 '第二、第四簧片的長度J2之差。
從電路關係上來說，第一對彈性觸點和第二對彈性觸點之間為電氣並聯連接關係。
其雙向二極體組包括兩隻反向並接的二極體，其第一二極D1的負極與第二二極 管D2的正極並聯後與電流互感器接入端子的第一連接端1連接，其第一二極體的正 極與第二二極體的負極並聯後與電流互感器接入端子的第二連接端2連接。 其插入板5兩面的導電層6-1和6-2為雙面印刷線路板上的塗銀銅箔層。 在插入板的前端，距其邊緣距離等於或小於第一對彈性觸點與第二對彈性觸點之 間橫向間距的一段的表面，沒有設置雙面導電層。這樣設置的目的是為了有助於插入 .板的插入或拔出過程中第一對彈性觸點和/或第二對彈性觸點與導電層6-1和6-2之間 的接觸或脫離。
圖2中，當CT未投入工作時位置，插入板未插入插接簧片組，電流迴路中第一 對彈性觸點3-11和4-11及第二對彈性觸點3-21和4-21處於接觸/閉合狀態，從第一 連接端1至第二連接端2之間的電流i可以通過第一和/或第二對彈性觸點流通，其具 體流經路徑為In —第一連接端1 —上彈簧片3 —第一對彈性觸點3-11 —第一對彈 性觸點4-11—下彈簧片4—第二連接端2 —lout;或者，由ln—第一連接端1 — 上彈簧片3 —第二對彈性觸點3-21 —第二對彈性觸點4-21 —下彈簧片4 —第二 連接端2 —lout 。
可見，若插入板未插入插接簧片組，則整個電流通路上有兩對彈性接點接通，雙 '重化的接觸點降低了接觸電阻，提高了接觸的可靠性。
圖3中，當CT開始準備投入工作位置時，插入板5開始插入插接簧片組，此時 在插入板插入動作的作用下，插入板的雙面導電層6-1和6-2首先與第一對彈性觸點 (亦可稱之為前觸點)3-11和4-11接觸。
但是此時第二對彈性觸點(亦可稱之為後觸點)3-21和4-21依然處於接觸/閉合 狀態，從第一連接端1至第二連接端2之間的電流i可以通過第二對彈性觸點流通， 其具體流經路徑為In —第一連接端1 —上彈簧片3 —第二對彈性觸點3-21 —第二對彈性觸點4-21—下彈簧片4—第二連接端2 —lout 。
同時，由於電流互感器一次線圈Ll內阻的存在，以及電流總是沿電阻最小的路 徑流通的特點，故在第一對彈性接點(即前觸點)3-11和4-11與雙面導電層6-1和 6-2之間尚無電流流通。
故此時整個電流通路上依然有一對彈性接點保持接通狀態，以確保電流二次迴路 在運行中絕對不能開路的要求得以實現。
在圖4中，隨著插入板5繼續插入插接簧片組，在插入板插入動作的作用下，插 入板的雙面導電層6-1和6-2同時與第一對彈性觸點(前觸點)3-11、 4-11和第二對 彈性觸點(後觸點)3-21、 4-21接觸，則從第一連接端1至第二連接端2之間的電流 i可以同時通過第一和/或第二對彈性觸點及雙面導電層6-1和6-2流通，其具體流經 路徑為In—第一連接端1—上彈簧片3—第一對彈性觸點3-11—導電層6-1—電 流互感器CT的一次線圈L1—導電層6-2—第一對彈性觸點4-11—下彈簧片4 — 第二連接端2 — lout;或者，由In —第一連接端1 —上彈簧片3 —第二對彈性觸 點3-21 —導電層6-l —電流互感器CT的一次線圈L1 —導電層6-2 —第二對彈 性觸點4-21—下彈簧片4—第二連接端2 —lout 。
可見，隨著插入板5的繼續插入，則第二對彈性觸點(後觸點)斷開並與雙面導 電層6-1和6-2接觸，此時電流完全通過二次電流互感器CT的一次線圈Ll，則該CT 進入正常工作狀態。同時，整個電流通路上亦有兩對彈性接點保持接通狀態，雙重化 的接觸點降低了接觸電阻，提高了接觸的可靠性。
反之亦然，當插入板拔出時，隨著其的退出，在電流互感器迴路保持接通的前題 下，第二對彈性觸點(後觸點)首先與雙面導電層6-l和6-2脫離接觸並首先恢復接 觸/閉合狀態，整個電路的連接關係又恢復到圖3的狀態，其電流的流通路徑同圖3， 在此不再敘述。
當插入板完全拔出時，隨著其的退出，第二對彈性觸點(前觸點)也與雙面導電 層6-1和6-2脫離接觸並恢復接觸/閉合狀態，整個電路的連接關係又恢復到圖2的狀 態，其電流的流通路徑同圖2，在此不再敘述。
故此，設置前、後二對觸點的機械結構和電路形式，使得在插入板插入和退出的 過程中，始終有一對接點處於接觸/閉合狀態，其電流迴路從電路結構上保證了永遠不 會有開路的可能，保證了現場操作的人身安全和設備安全。
在圖5中， 一旦前、後二對接點由於種種原因發生接觸不良或開路，這個時候只 要第一、第二連接端之間的電壓超過0.7V，接在第一、二連接端之間的二極體D1或
D2就將導通(圖中以D2導通為例)，由於二極體的電路特性，其兩端之間的壓降不 會大於0.7V，最大功耗也不會大於3.5W，遠在一次電流互感器CT的容量內，不會 影響電流迴路的其他設備工作，起到了相應的保護作用，保證了電流迴路的連續性。
採用二極體並聯在測量設備電流互感器二端的電路形式，起到了防止電流迴路開 路的作用，但由於二極體導通在0.7V左右，而二次CT電壓降僅是毫伏數量級，因此 對於二次測量迴路也根本不會造成分流和影響其測量精度。同時，對於二次CT迴路 由於接觸不好等原因造成的開路則進行了旁通，避免了二次測量迴路的開路。
可見，採用上述結構的技術方案，其整個迴路的插拔在技術和安全上沒有問題， 解決了電流二次迴路的插拔問題，使得電測設備和二次迴路的連接完全可以實現整體 "熱插拔"，為運行維護和檢測校驗提供了方便。
本發明可廣泛用於變電站電測或監控領域。
權利要求
1.一種可實現變電站二次電流迴路安全熱插拔的方法，包括測表計電流二次迴路電流互感器的接入端子和待接入的電流互感器，其特徵是A、在所述電流互感器接入端子的第一、第二連接端之間，設置一具有第一和第二彈性接點的插接簧片組，其第一和第二彈性接點的中心軸線重合，同方向設置，但第一和第二彈性接點的簧片長度不相等；B、設置一具有雙面導電層且兩導電層之間相互絕緣的插入板，插入板兩面的導電層分別與待接入電流互感器一次線圈的兩端電連接；C、利用在插入板插入或拔出的過程中，其導電層與插接簧片組第一、第二彈性接點發生接觸或脫離接觸所存在的時間差，使導電層不同時與第一和第二彈性接點發生接觸或脫離接觸，保證在整個插入板的插入和拔出過程中，第一和第二彈性接點中始終有一對接點處於接觸/閉合狀態；D、在電流互感器接入端子的第一、第二連接端之間，設置一雙向二極體組，利用其正嚮導通電壓降，防止當由於某種原因導致第一和第二彈性接點同時斷開時，造成所述二次電流迴路的開路和對電流迴路其他設備工作的影響。
2. 按照權利要求1所述的可實現變電站二次電流迴路安全熱插拔的方法，其特徵 是在所述插入板的插入過程中，當其導電層剛與第一彈性接點接觸時，所述的第二彈 性接點仍然處於接觸/閉合的狀態。
3. 按照權利要求1所述的可實現變電站二次電流迴路安全熱插拔的方法，其特徵 是在所述插入板的拔出過程中，當其導電層剛與第二彈性接點脫離接觸時，第二彈性 接點首先恢復接觸/閉合的狀態，而此時所述的第一彈性接點仍然處於與插入板的導電 層保持接觸的狀態。
4. 按照權利要求1所述的可實現變電站二次電流迴路安全熱插拔的方法，其特徵 是當所述的插入板完全插入插接簧片組後，所述的第一和第二彈性接點均處於與插入 板的導龜層保持接觸的狀態。
5. 按照權利要求1所述的可實現變電站二次電流迴路安全熱插拔的方法，其特徵 是當所述的插入板完全拔出插接簧片組後，所述的第一和第二彈性接點均處於接觸/ 閉合的狀態。
6. —種可實現變電站二次電流迴路安全熱插拔的裝置，包括測表計電流二次迴路 電流互感器的接入端子和待接入的電流互感器，其特徵是 在電流互感器接入端子的第一、第二連接端之間，設置一具有雙彈性接點的插 接簧片組；在電流互感器接入端子的第一、第二連接端之間，設置一雙向二極體組；設置一具有雙面導電層且兩導電層之間相互絕緣的插入板；插入板兩面的導電層分別與待接入電流互感器一次線圈的兩端電連接。
7. 按照權利要求6所述的可實現變電站二次電流迴路安全熱插拔的裝置，其特徵 是所述的具有雙彈性接點的插接簧片組包括上彈簧片和下彈簧片，其上彈簧片分別由 第一簧片和第二簧片構成，其下彈簧片分別由第三簧片和第四簧片構成，在第一、第 三簧片的前端，對應設置第一對彈性觸點，在第二和第四簧片的前端，對應設置第二 對彈性觸點，上彈簧片和下彈簧片結構鏡像對稱，其第一、第三簧片的長度大於其第 二、第四簧片長度，且第一對彈性觸點和第二對彈性觸點之間為電氣並聯連接關係。
8. 按照權利要求6所述的可實現變電站二次電流迴路安全熱插拔的裝置，其特徵 是所述的雙向二極體組包括兩隻反向並接的二極體，其第一二極的負極與第二二極體 的正極並聯後與電流互感器接入端子的第一連接端連接，其第一二極體的正極與第二 二極體的負極並聯後與電流互感器接入端子的第二連接端連接。
9.按照權利要求6所述的可實現變電站二次電流迴路安全熱插拔的裝置，其特徵 是所述插入板兩面的導電層為雙面印刷線路板上的塗銀銅箔層。
10.按照權利耍求6所述的可實現變電站二次電流迴路安全熱插拔的裝置，其特 徵是在所述插入板的前端，距其邊緣距離等於或小於第一對彈性觸點與第二對彈性觸 點之間橫向間距的一段的表面，無雙面導電層。
全文摘要
一種可實現變電站二次電流迴路安全熱插拔的方法及裝置，屬安全裝置領域。包括二次迴路電流互感器的接入端子和待接入的電流互感器，其在電流互感器接入端子的連接端之間，設置一具有雙彈性接點的插接簧片組；同時設置一雙向二極體組，還設置一具有雙面導電層且兩導電層之間相互絕緣的插入板，其插入板兩面的導電層分別與待接入電流互感器一次線圈的兩端電連接。其利用機械和電子雙重技術手段，保證了二次迴路的投運/退出處於最簡單和可靠技術保護下，實現了變電站電測表計二次電流迴路的「熱插拔」，大大簡化了運行中測量設備檢修更換和試驗調試的繁瑣過程，提高了設備運行的可靠性。可廣泛用於變配電系統的電測或監控領域。
文檔編號H01H27/04GK101340045SQ20081003985
公開日2009年1月7日 申請日期2008年6月30日 優先權日2008年6月30日
發明者戴春怡 申請人:上海市電力公司超高壓輸變電公司