CN201893540U - 智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置 - Google Patents

智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置，含断路器本体，微机保护测控单元，电压互感器及连接插件单元；微机保护测控单元含数据采集模块、控制指令输出模块、中央处理器和GSM通讯模块。本成套装置具有速断、过流、限时速断保护；用二次微积分处理开口电压、零序电流等信号有效地解决接地问题；可设三次重合闸；配显示屏方便查看故障；可与手机或互联网对接，远方编辑命令，整定参数、遥控开关分合并查询状态、查询事件记录等，还可经短信通讯与电力管理后台机进行联接，实现人机对话；通过定值顺序配合，自动隔离用户侧相间短路故障、自动切除用户侧接地故障，操作断开故障电流，实现全调度自动化，节省后续改造资金。

Description

智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置
技术领域
本实用新型涉及电力***配网自动化技术领域，具体地说是一种可实现馈线自动化的智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置。
背景技术
随着智能电网计划的提出，2020年建成“坚强智能电网”成为我国电力***电网建设的目标。智能电网的提出，需要广泛应用先进的设备技术，极大地提高输配电***的性能。实现配电网自动化是智能电网的一个关键。为提高并保证供电线路的安全性，可靠性，并对线路实行实时监控，智能的配电网保护设备起着举足轻重的作用。
我国10KV线路结构多样，安全可靠性差，事故多发，事故查找困难，支线故障严重地影响了配电网安全运行。根据有关资料统计，架空线路的故障率占主干线故障比例的70％左右。如何快速隔离单一用户的故障，而不导致主干线整条线路停电事故发生，并实现实时监控成为目前配电网***的重要课题。目前解决因单一用户事故以及保护配合不当波及整条馈线停电的方法，相关技术方案主要有中国专利ZL200820051909.X《用户分界断路器成套设备》。其不足在于：(1)开关本体的投入大，并使用的是SF6气体绝缘的真空开关，而SF6气体是公害气体之一；(2)测控单元不能实现双向通讯，对于实现实时监控以及快速隔离故障有一定的局限性，而在该专利的基础上如欲实现该目标需要投入的资金比较大，不利于广泛应用；(3)只有速断、过流二段保护，只能设置一次重合闸，不利于根据线路情况设置参数以及相应的功能；(4)装置上未设显示单元，不能方便地查看线路故障。
实用新型内容
本实用新型的目的，即在于提供一套成本低、效益高、能够很好地实现馈线自动化的智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置，以实现配电保护的选择性，并能将故障识别、故障隔离、重合闸、恢复故障一次性完成。
本实用新型智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置，包括有断路器本体，微机保护测控单元，电压互感器，及，将所述断路器本体和电压互感器与所述微机保护测控单元相连的电缆连接插件单元；所述电缆连接插件单元可包括有航空插件及控制电缆；
所述断路器本体包括有断路器和保护及零序电流一体化互感器；所述断路器的输入端与用户进户线电源连接，其输出端与用户负荷侧供配电网络的输入端连接；所述保护及零序电流一体化互感器的进线端连接所述断路器的输出端，其出线端通过电缆连接微机保护测控单元的输入端；所述电压互感器的一次侧接用户进户线电源，其二次侧通过电缆与所述微机保护测控单元连接；
所述微机保护测控单元包括有中央处理器和通过数据总线与其相连的数据采集模块、控制指令输出模块、GSM模块：
所述数据采集模块，其信号输入端通过所述电缆连接插件单元连接所述断路器、保护及零序电流一体化互感器及电压互感器的输出端，所采集到的信号数据经内部数字信号处理电路处理后，输出至所述中央处理器；所述信号数据包括但不限于断路器本体及电压互感器输出的电流、电压信号，断路器分合闸信号，开关位置模拟量信号，储能状态信号，及，零序电流信号中的一个或多个数据信息；当所述电压互感器采用三相电压互感器时，还可向所述微机保护测控单元提供开口电压信号，作为判断接地故障的依据；所述数字信号处理电路中，优选包括采用有二次微积分电路，通过采集开口电压、零序电流等信号，有效地解决小电流接地的测控问题。
所述中央处理器，其信号输入端与所述数据采集模块的输出端相连，其信号输出端经放大隔离电路连接至所述控制指令输出模块的输入端，可根据所述数据采集模块发送来的不同的线路电流电压信号、开口电压信号、零序电流信号，经放大隔离电路，向所述控制指令输出模块发送不同的分、合闸控制指令；所述数据采集模块发送来的电流电压信号，开口电压信号、零序电流信号，根据本领域普通技术人员的常识，可提供包含有过流、相间短路、单相接地、限时速断、速断、时限选择、重合闸、合闸闭锁在内的多种故障信息；
所述控制指令输出模块的输出端，通过所述电缆连接插件单元连接至所述断路器本体，用于向所述断路器本体传送来自所述中央处理器的分、合闸控制指令；
所述GSM模块，通过通讯接口与所述中央处理器相连，还通过无线网络与指定的手机相连，用于接收所述中央处理器的分、合闸控制指令并发送给指定的手机；和/或，用于接收设定的手机编辑指令并传送给所述中央处理器，或者，及电力管理后台机。
作为对上述智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置的改进，所述微机保护测控单元还包括有输入面板及显示模块；所述输入面板及显示模块，通过数据总线与所述中央处理器相连。所述显示模块可采用大屏幕汉化液晶显示屏，人机界面信息量大，方便查看故障；所述中央处理器的处理出来的数据通过示波器检测仪器可以看到良好的线性度，保证了数据的稳定性。
进一步地，所述中央处理器，根据所述数据采集模块发送过来并经过放大隔离的不同的电流电压信号、开口电压信号、零序电流信号，还可按照所述输入面板设定的定值在定值范围内辨别故障情况，再向所述控制指令输出模块发送相应的分、合闸控制指令。
作为对上述智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置的改进，所述微机保护测控单元还包括有能量存贮及输出模块；所述能量存贮及输出模块包括有蓄电池及其充电存贮电路，其输入端通过一电压转换电路连接至所述电压互感器的二次侧以获取供电及工作电源，其输出端通过逆变模块连接至所述控制指令输出模块。例如，所述数据采集模块可通过其连接三相电压互感器A、B、C相的输入端，向所述能量存贮及输出模块输出AC220V信号，以用于能量存贮及输出模块的供电及其充电。
上述智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置的动作原理及工作过程为：
所述数据采集模块实时采集到电源侧输入的电流电压、保护及零序电流一体化互感器和三相电压互感器的输出信号包括保护电流、零序电流、各相电压、开口电压信号，经内部数字信号处理电路进行二次微积分处理后通过数据总线传送给中央处理器；中央处理器根据输入面板输入的定值对数据采集模块采集到的信号数据经运算比较进行速断、过流、限时速断、时限零序电流故障判别，及零序电流、开口电压接地故障的判别，向所述控制指令输出模块发送相应的分、合闸控制指令，自动消除瞬时间故障，切除永久性故障。从而，在馈线上配网中，当智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置前方线路上发生故障时，可防止下级智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置不必要的动作；对下一级线路上的故障，上级智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置可在不分断的情况下实现故障区间隔离。
此外，在解决接地保护与变电站出线定值的配合中，输入面板输入的定值设计为与变电站出线保护重合闸动作时间相配合，当进线侧用户电源产生瞬时故障保护后，中央处理器根据数据采集模块采集的零序电流、开口电压信号与输入面板输入的定值进行比较，中央处理器通过放大隔离门电路将信息传输到控制指令输出模块，控制指令输出模块向断路器本体发出分或合闸指令，断路器接到指令后自动、快速断开，按照输入面板设定的时间重合恢复供电。同时，中央处理器将故障信息通过GSM模块传输到设定的手机号上，还可同时通过通讯接口如RS485传输到电力管理中心的后台机上。
通过配备能量存贮及输出模块，本成套装置还可带有自备电源，并通过逆变提供断路器使用；加上配置GSM通讯模块时，更可以实现无线通讯，信息与手机或互联网对接，微机保护测控单元可以手机短信的方式编辑操作命令，可以方便地进行参数整定、遥控开关分合、查询开关状态、查询事件记录等。
根据上述技术方案及分析可知，本智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置通过其微机保护测控单元，可从断路器、保护及零序电流一体化互感器和三相电压互感器中快速、完整、准确地采集一次电流电压信号并对零序电流信号、开口电压信号、保护电流信号和电压信号进行数据处理，快速切断故障线路消除瞬时故障，还可实现通过无线通讯对远方线路实时监控。
为适合全户外工作，上述的智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置，还可采用全户外工艺设计，此时所述断路器本体可选用户外高压真空分界断路器。
相对于现有技术，本实用新型智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置具有如下明显的优点：
1、可一次性快速处理故障，在不影响非故障区段的情况下，将故障范围缩短到最小范围，进一步提高供电可靠性；快速切除故障，由于故障切除时间很短，对于绝大多数电动机类负荷的电能质量没有影响；同时处理故障隔离。从而，可实现保护的选择性，将故障识别、故障隔离、重合闸、恢复故障一次性完成。
2、馈线上的故障测控装置能在不动作配电子站、配电主站层的情况下，把故障监控前移到线路上，率先进行消除瞬时故障或隔离永久性故障，并有效地解决接地问题；能自动切除单相接地故障、断开相间短路故障，快速定位故障点，监控用户负荷。
3、装置自带通讯模块，通过GSM双向通讯，能以最低的成本最快的速度解决并故障上传。设备还可预留有RS485通讯接口。通过无线通讯，无需铺电缆，实现调度自动化一次性投资。节省后续的资金以及工作量的投入。
4、配备有显示单元，便于查看线路故障。
5、适合全户外工作，可实现全调度自动化，并节省后续的改造工程资金。
附图说明
图1是本实用新型智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置的一个实施例的硬件***组成原理方框示意图。
图2是本实用新型智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置的一个实施例的户外控制电缆接线示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置作进一步地说明。
如图1所示，本实用新型智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置主要由电压互感器3、断路器本体2、微机保护测控单元1及电缆连接插件单元4四大部分组成：
用户进户线电源侧连接三相电压互感器3，并与断路器本体2连接；电缆连接插件单元4包括户外控制电缆及其两端的各一只航空插件，分别与断路器本体2、电压互感器3、微机保护测控单元1连接，以保证断路器2、电压互感器3与微机保护测控单元1之间的数据、指令、能量的传递。
分界断路器本体2包括有断路器5、保护及零序电流一体化互感器6。断路器2可采用户外高压真空分界断路器ZW32-12F/630-20，无油、无SF6，环保、无***危险。
本实施例采用的电压互感器3是三相电压互感器，可采用普通的三相高压电压互感器，并联在用户进户线电源的三相之间，三相电压互感器3的二次输出端通过户外控制电缆分别与微机保护测控单元1中的数据采集模块7连接。
如图1所示，微机保护测控单元1由数据采集模块7、控制指令输出模块9、中央处理器CPU8、人机界面(GSM通讯模块)11、能量存贮及输出模块(含蓄电池)13、逆变模块14、输入面板10、液晶显示模块15及相关附属电路组成，可同杆安装于户外高压分界断路器本体2以及三相电压互感器3下部。
如图2所示，所述微机保护测控单元1的数据采集模块7，包括有分、合闸，三相电流、电压信号，开口电压信号，零序电流信号输入端，通过所述连接插接件单元4分别与所述断路器本体2的断路器5、保护及零序电流一体化互感器6及三相电压互感器3进行电连接，实时采集到用户进户线电源侧的电流电压输入，保护及零序电流一体化的互感器6和三相电压互感器3输出A、B、C相电流，零序电流，A、B、C相电压，开口电压信号，经内部数字信号处理电路进行二次微积分处理后，向所述中央处理器8输出上述信号；
所述中央处理器8，根据所述数据采集模块7发送来的不同的电流电压信号、开口电压信号、零序电流信号，经放大隔离电路，按照输入面板10设定的定值在定值范围内对数据采集模块7采集到的输入端的信号数据运算比较进行速断、过流、限时速断、时限零序电流故障判别，及零序电流、开口电压接地故障的判别，向所述控制指令输出模块9发送相应的分、合闸控制指令，控制所述断路器本体2的分、合闸，以自动消除瞬时间故障，切除永久性故障。
从而，在馈线上配网中，当智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置前方线路上发生故障时，可防止下级智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置不必要的动作；对下一级线路上的故障，上级智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置可在不分断的情况下实现故障区间隔离。在解决接地保护与变电站出线定值的配合中，输入面板10输入的定值，应与变电站出线保护重合闸动作时间相配合，进线侧用户电源产生瞬时故障保护后，中央处理器8根据数据采集模块7采集的零序电流、开口电压信号与输入面板10输入的定值进行比较后，中央处理器8通过放大隔离门电路板将信息传输到控制指令输出模块9，控制指令输出模块9向断路器本体2发出分或合闸指令，断路器2接到指令后自动、快速断开，按照输入面板设定的时间重合恢复供电。中央处理器8还可将故障信息通过GSM模块传输到设定的手机号上，同时可通过RS485接口传输到电力管理中心的后台机上。

Claims (10)

1.智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置，包括有断路器本体(2)，微机保护测控单元(1)，电压互感器(3)，及，将所述断路器本体(2)和电压互感器(3)与所述微机保护测控单元(1)相连的电缆连接插件单元(4)；
所述断路器本体(2)包括有断路器(5)和保护及零序电流一体化互感器(6)；所述断路器(5)的输入端与用户进户线电源连接，其输出端与用户负荷侧供配电网络的输入端连接；所述保护及零序电流一体化互感器(6)的进线端连接所述断路器(5)的输出端，其出线端通过电缆连接微机保护测控单元(1)的输入端；
所述电压互感器(3)的一次侧接用户进户线电源，其二次侧通过电缆与所述微机保护测控单元(1)连接；
其特征在于：
所述微机保护测控单元(1)包括有中央处理器(8)和通过数据总线与其相连的数据采集模块(7)、控制指令输出模块(9)、GSM模块(11)；
所述数据采集模块(7)，其信号输入端通过所述电缆连接插件单元(4)连接所述断路器(5)、保护及零序电流一体化互感器(6)及电压互感器(3)的输出端，所采集到的信号数据经内部数字信号处理电路处理后，输出至所述中央处理器(8)；所述信号数据包括但不限于断路器本体(2)及电压互感器(3)输出的电流、电压信号，断路器分合闸信号，开关位置模拟量信号，储能状态信号，及，零序电流信号中的一个或多个数据信息；
所述中央处理器(8)，其信号输入端与所述数据采集模块(7)的输出端相连，其信号输出端经放大隔离电路连接至所述控制指令输出模块(9)的输入端；
所述控制指令输出模块(9)的输出端，通过所述电缆连接插件单元(4)连接至所述断路器本体(2)；
所述GSM模块(11)，通过通讯接口与所述中央处理器(8)相连，还通过无线网络与指定的手机相连。
2.根据权利要求1所述的智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置，其特征在于：所述电压互感器(3)为三相电压互感器。
3.根据权利要求1或2所述的智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置，其特征在于：所述微机保护测控单元(1)还包括有能量存贮及输出模块(13)；所述能量存贮及输出模块(13)包括有蓄电池及其充电存贮电路，其输入端通过电压转换电路(16)连接至所述电压互感器(3)的二次侧，其输出端通过逆变模块(14)连接至所述控制指令输出模块(9)。
4.根据权利要求1或2所述的智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置，其特征在于：所述微机保护测控单元(1)，还包括有输入面板(10)及显示模块(15)；所述输入面板(10)及显示模块(15)，通过数据总线与所述中央处理器(8)相连。
5.根据权利要求4所述的智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置，其特征在于：所述中央处理器(8)，根据所述数据采集模块(7)发送过来并经过放大隔离的不同的电流电压信号、开口电压信号、零序电流信号，按照所述输入面板(10)设定的定值在定值范围内辨别故障情况，再向所述控制指令输出模块(9)发送相应的分、合闸控制指令。
6.根据权利要求1或2所述的智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置，其特征在于：所述断路器本体(2)采用户外高压真空分界断路器。
7.根据权利要求3所述的智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置，其特征在于：所述断路器本体(2)采用户外高压真空分界断路器。
8.根据权利要求1或2所述的智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置，其特征在于：所述电缆连接插件单元(4)包括有航空插件及控制电缆。
9.根据权利要求1或2所述的智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置，其特征在于：所述中央处理器(8)，还通过通讯接口(12)连接到电力管理后台机。
10.根据权利要求1或2所述的智能无线电网调度数字式分界控制器成套装置，其特征在于：所述数据采集模块(7)的数字信号处理电路中，包括采用有二次微积分电路。
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