CN101262146B - 24kV真空断路器的无线遥控分合闸方法以及断路器 - Google Patents

Abstract

一种24kV真空断路器的无线遥控分合闸方法，步骤包括：1)通过无线发射单元发射分闸或合闸无线数据和地址编码波；2)无线接收单元对接收到的无线编码进行解码，与所设置的编码进行比较，经两次确认后，驱动执行单元；3)执行单元输出执行信号，实现24kV断路器的分合闸操作。一种24kV真空断路器，包括电源单元、无线发射单元、无线接收单元、执行单元；电源单元连接无线接收单元和执行单元，为它们供电；无线发射单元和无线接收单元通过无线信号通信；无线接收单元的输出连接执行单元的输入。本发明提高了操作人员对断路器的安全可靠操作，具有抗干扰能力强等优点。

Description

24kV真空断路器的无线遥控分合闸方法以及断路器

技术领域

本发明属于电力领域，特别为24kV真空断路器的无线遥控分合闸方法以及断路器。

背景技术

随着我国大中城市的用电负荷急剧增大，以及农村电网线路长、设备老、线损高的问题日益突出，原有的10kV供电已经难以满足供电要求，逐渐暴露出其供电距离过大、线损率高、电压质量难以合乎要求等弱点，而采用20kV电压等级供电具有增加供电能力、保证电压质量、降低电网电能损耗、节省电网建设费用等一系列优势。我国目前正投以巨资对20kV电网进行建设，24kV真空断路器是搭建20kV配电网的重要设备之一。24kV断路器大多数在户外使用，安装在20kV配电网的杆塔上，当需要人员对其操作时，需通过绝缘拉杆对户外柱上真空断路器进行分合闸，这种操作既不方便也不安全。因此，急需具有无线远程控制功能的24kV断路器，但目前的无线开关电源使用的是变压器电源，当电路参数确定后，输出电压是恒定的，但输出电流随负载增减而变化，对无线开关工作的可靠性有所影响。24kV输电线路的高电压强电流对无线开关装置也提出苛刻的要求，使EMC电磁兼容程度要求更严格，以往的无线开关并不能胜任高压领域，容易发生误动作，给可靠性带来挑战。

因此，需要研究开发一种抗电磁干扰能力强，在工作环境极其苛刻的情况下，可实现远程无线控制24kV断路器分合闸可靠动作的装置。

申请号是02131655.4″断路器遥控器″，能够使维修人员在任何地方快速并安全地控制断路器，而无需接近特定区域如控制室或控制板，该断路器包括：接收器，用于接收打开/关闭断路器或让其跳闸的无线控制信号；控制单元，用于根据从接收器输入的无线控制信号，生成第一控制信号或第二控制信号；马达驱动器，用于根据第一控制信号控制断路器的开/关操作；以及跳闸单元，用于根据第二控制信号，让断路器跳闸。

申请号是200520076285.3“真空断路器的遥控装置”它由以下技术方案实现：包括电源电路、稳压电路、解码电路、分合闸控制电路和信号发射器，稳压电路的输入端连接电源电路的输出端，其输出端连接分合闸控制电路的电源输入端，解码电路的输出端连接分合闸控制电路的输入端，发射器通过电磁信号与解码电路进行通讯连接。

申请号是03210433.2“遥控触电断路器”它由检测电极、检测电路、遥控编码信号产生及发射电路、遥控编码信号接收及译码电路、跳闸信号产生电路和断路执行机构组成，能在人体受到任何触电电压(包括相线与相线间电压、相线与中线间电压、相线与大地间电压、间接接触电压和强电场中的感应电压)时，通过遥控编码信号的发送和接收，触发剩余电流脱扣机构或分励脱扣机构或失压脱扣机构迅速切断电路。其中遥控编码信号接收、译码和跳闸信号产生两部分也能制成独立的接收控制装置，仅通过外部2～4根连线，就能选择性地与具有上述各种脱扣机构的原断路器配套使用

发明内容

针对现有无线遥控存在的问题，本发明提出一种24kV真空断路器的无线遥控分合闸方法，步骤包括：1)通过无线发射单元发射分闸或合闸无线数据和地址编码波；2)无线接收单元对接收到的无线编码进行解码，与所设置的编码进行比较，经两次确认后，驱动执行单元；3)执行单元输出执行信号，实现24kV断路器的分合闸操作。

所述执行单元与无线接收单元通过高速隔离光耦使继电器隔离，高速隔离光耦的输出驱动继电器，使继电器常开触点吸合，进而使大电容分合闸控制回路导通，实现24kV断路器的分合闸操作。

步骤1)中，通过无线发射单元先触发发射使能，如果为使能状态，则执行无线数据和地址编码的发送，经编码后的数据和地址向外发射，如果不是使能状态则返回准备模式；发射后再次检测发射使能，如为使能状态，则继续发射无线编码，如不为使能状态，则释放发射存储区编码数据，返回准备模式，等待下次发射；

步骤2)中数据口输出的高电平驱动断路器，控制断路器的动作；

所述步骤2)中，无线接收单元的执行步骤包括：

1)首先上电；

2)进入准备模式；

3)判断是否有信号输入？有，执行步骤4，无，返回准备模式；

4)编码地址位是否匹配？是，执行步骤5，否，执行步骤10；

5)储存数据；

6)再次接收编码地址数据，并与上次储存数据进行对比，是否匹配？是，执行步骤7，否，执行步骤10；

7)执行数据位输出和提升VT；(VT是指当接收有效的无线编码波形时使解码芯片的管脚VT为高电平，管脚VT的名称是：有效传输标志位，作用是：当VT脚为高电平时表明接收到有效的无线编码波形。)

8)编码地址位是否仍匹配？否，执行步骤9，是，执行步骤7；

9)再次检查编码地址位是否仍匹配？否，执行步骤10，是，执行步骤7；

10)释放VT引脚，释放输出数据位；

11)返回准备模式。

一种应用上述方法的24kV真空断路器，包括电源单元、无线发射单元、无线接收单元、执行单元；电源单元连接无线接收单元和执行单元，为它们供电；无线发射单元和无线接收单元通过无线信号通信；无线接收单元的输出连接执行单元的输入。所述无线发射单元，包括编码器、电池、按钮、晶振、发射天线，按钮连接编码器的输入端，发射天线连接编码器的输出，编码器连接晶振，电池连接上述部件，为它们供电；所述晶振的两端并联可调电阻；所述无线接收单元，包括解码器、晶振、拨码开关、接收天线，拨码开关连接解码器的编码地址设置接口；接收天线的输出端连接解码器的输入端，解码器的输出连接执行单元的输入，解码器连接晶振；所述晶振的两端并联可调电阻。通过在晶振的两端并联可调电阻，确保无线接收单元晶振频率是无线发射单元晶振频率的两倍。

所述编码器由PT2262芯片及其外围电路构成；解码器由PT2272芯片及其外围电路构成。

所述执行单元包括高速隔离光耦、继电器、大电容，该电容的容量是20000uF，电容是图2中的220V+和220V-，即大电容充当直流电源，给24kV真空断路器的永磁操纵机构线圈供电或给24kV真空断路器电动弹簧机构的电动机供电，实现无线遥控分合闸。高速隔离光耦的输入端连接解码器的输出端，高速隔离光耦的输出端连接继电器的控制端，继电器的输出端连接控制大电容两极之间电路的通断。

PT2272确认接收的无线编码为正确时，在数据口输出高电位驱动高速光耦导通，使直流12V继电器线圈得电，继电器常开触点吸合，使大电容分闸或合闸控制回路导通，从而实现分合闸。高速光耦的使用确保继电器免受干扰误动作。

所述无线发射、接收单元的发射和接收采用数据和地址编码方式进行发射和接收，编码组数最多可达531441组，(地址位可有三种状态，分别为低电平、高电平、高阻，由拨码开关对地址位A0至A11进行设置，可设置成531441种无线编码状态)，确保无线编码不发生冲突，有效防止24kV断路器由于无线信号干扰导致的误动作。

所述电源采用封闭模块电源，输入交流220V输出直流220V和直流12V。电源模块直流12V给继电器供电，直流12V也作为给PT2272和PT2262的电源，220V直流电给大电容充电。

无线遥控24kV断路器的实施步骤为：

1.合上电源；

2.设置无线接收模块编码地址和无线发射模块地址，多达531441种组合；(该组合是通过对地址位A0至A11进行高电平、低电平、高阻状态组合得到)

3.设置24kV真空断路器为可遥控的功能；

4.由无线发射单元发出无线编码式分合闸命令；

5.安装在24kV断路器箱体上的无线接收单元接收到经调理电路后的无线编码，并进行存储；

6.无线接收单元对接收的无线编码进行解码，当连续接收到两组编码与所设编码地址一致时，将数据口D0或D1输出高电平，使高速光耦导通，直流12V继电器触点吸合，断路器合闸或分闸控制回路导通，实现断路器合闸或分闸。

7.继续接收无线编码并判断是否与所设编码一致，一致则保持数据口输出状态，不一致则释放存储单元编码数据，并将数据口D0和D1状态清除。

8.返回到准备接收无线编码的模式。

电源单元采用封闭模块电源，由交流220V整流为220V直流，并经PWM脉宽调制变换为直流12V。并使用电容器降压式电源，输出电流恒定，省去变压器，减小了遥控器的体积，并节约成本，提高了装置效率。电源模块直流12V给继电器供电，直流12V也作为给PT2272和PT2262的电源，220V直流电给大电容充电。

无线发射单元，如图3所示，由三极管、38KHZ晶振、LED灯、4.5V纽扣电池、二极管IN4007、电阻、电容、按钮、PT2262-M2芯片组成。PT2262是一种远程控制编码器，与PT2272进行配套，采用CMOS技术。它将数据和地址编码成一系列适合射频和红外模式的波形。PT2262最多有12位三态门地址针，可提供531441种代码地址；因此，彻底地减少了代码冲突和扫描到未经授权代码的可能性。无线发生单元要求一个精密的震荡频率，因此在晶振的两脚OSC1和OSC2之间并联一个可调电阻，PT2272无线接收单元的晶振频率必须是PT2262的2.5～8倍，才能确保正确接收无限发射单元发射的数据。因此，为了确保无线编码正确接收，PT2262选用1.2MΩ电阻，PT2272选用200KΩ电阻。

无线接收单元，如图2所示，由76KHZ晶振、设置地址编码的拨码开关、LED灯、PT2272-M2芯片组成。PT2272-M2芯片对接收的无线编码信号进行确认，判别是有用的无线编码信号后进行存储，并与上次存储的无线编码进行比较，如一致则进行接收下一组无线编码信号，并确认是否与所设的编码地址一致，如一致则对数据口D0或D1置高电位。继续接收无线编码并判别是否与所设编码地址一致，如一致则保持输出数据口状态，如不一致，则释放存储编码数据和数据口D0和D1的状态。

执行单元由高速隔离光耦、12V电源、直流12V继电器、大电容组成。PT2272确认接收的无线编码为正确时，在数据口输出高电位驱动高速光耦导通，使直流12V继电器线圈得电，继电器常开触点吸合，使大电容分闸或合闸控制回路导通，从而实现分合闸。高速光耦的使用确保继电器免受干扰误动作。

本发明提出设计抗干扰能力强、无线接收可靠的遥控装置，可实现对24kV断路器分合闸操作，极大的提高了操作人员对断路器的安全可靠操作。采用贴片式制作，使装置具有安装方便、散热性好、抗干扰能力强等优点。

附图说明：

图1本发明系统示意图；

图2无线接收单元原理图；

图3无线发射单元原理图；

图4无线发射单元流程图；

图5无线接收单元流程图；

图6有效的无线编码时序图；

图7编码晶振频率图；

图8解码晶振频率图。

具体实施方式

下面参考附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图，本发明装置的结构包括无线发射单元、无线接收单元、电源单元、接收单元。电源模块、编码发射器、编码接收器、大电容、直流12V继电器、24kV断路器。

1.本发明装置中电源单元的实现。

提供交流220V，将其整流为220VDC，并经PWM脉宽调制变换为直流12V。直流220V对20000uF电容充电，由电容提供给断路器分合闸电流。使用电容器降压式电源，输出电流恒定，省去变压器，减小了遥控器的体积，并节约成本，提高了装置效率。电源模块直流12V给继电器供电，直流12V也作为给PT2272和PT2262的电源。

2.本发明装置中无线发射单元的实现。

由4.5V电池对PT2262芯片供电，可通过拨码开关对发射单元的编码波形进行设置，设置方式多达531441种，可有效防止无线编码发生冲突事件的发生，确保接收模块执行动作的可靠性。具体流程如图4所示，上电后，PT2262进入准备模式，按钮触发发射使能脚，如果发射引脚电平为高，则执行无线数据和地址编码的发送，经编码后的数据和地址由发射脚DOUT连接的发射天线向外发生，发射后再次检测发射使能脚是否为高电平，如为高电平，则继续发射无线编码，如为低电平，则释放发存储区编码数据，返回准备模式，等待下次发射。

3.本发明装置中无线接收单元的实现。

由76KHZ晶振、设置地址编码的拨码开关、LED灯、PT2272-M2芯片组成。具体流程如图5所示，对编码地址进行初始化，通过拨码开关对PT2272的A0～A9引脚进行初始化设置。上电后，PT2272进入准备模式，等待无线发射单元发射无线编码，在接收范围内有无线编码，PT2272-M2芯片对接收的无线编码信号进行确认，判别是有用的无线编码信号后进行存储，并与上次存储的无线编码进行比较，如一致则进行接收下一组无线编码信号，并确认是否与所设的编码地址一致，如一致则对数据口D0或D1置高电位，具体时序如图6所示。继续接收无线编码并判别是否与所设编码地址一致，如一致则保持输出数据口状态，如不一致，则释放存储编码数据和数据口D0和D1的状态。无线接收单元的晶振频率要求很严格，需要是无线发射单元晶振频率的2倍一上。通过晶振管脚两端的可调电阻进行频率调整，编码晶振频率和可调电阻关系见图7，解码晶振频率和可调电阻关系见图8。

无线接收单元实现的步骤如下：

1.首先上电；

2.进入准备模式；

3.判断是否有信号输入？有，执行步骤4，无，返回准备模式；

4.编码地址位是否匹配？是，执行步骤5，否，执行步骤10；

5.储存数据；

6.再次接收编码地址数据，并与上次储存数据进行对比，是否匹配？是，执行步骤7，否，执行步骤10；

7.执行数据位输出和提升VT；

8.编码地址位是否仍匹配？否，执行步骤9，是，执行步骤7；

9.再次检查编码地址位是否仍匹配？否，执行步骤10，是，执行步骤7；

10.释放VT引脚，释放输出数据位；

11.返回准备模式。

4.本发明装置中执行单元的实现。

高速隔离光耦、12V电源、直流12V继电器、大电容组成。PT2272确认接收的无线编码为正确时，在PT2272的数据口输出高电位驱动高速光耦导通，使直流12V继电器线圈得电，继电器常开触点吸合，使大电容分闸或合闸控制回路导通，利用大电容(图2中的直流220V+和220V-，即大电容充当直流电源)放电，给永磁操纵机构分合闸线圈供电或给电动弹簧机构的电机供电，从而实现24kV断路器的分合闸。高速光耦的使用确保继电器免受干扰误动作。

Claims (8)

1.24kV真空断路器的无线遥控分合闸方法，其特征是步骤包括：

1)通过无线发射单元发射无线编码式的分闸或合闸无线数据和地址编码波；

2)无线接收单元对接收到的无线编码进行解码，与所设置的编码进行比较，经两次确认后，驱动执行单元；具体步骤：

无线接收单元在接收到无线编码的地址和数据后，将接收到的数据位与上次存储的数据位进行对比，如果二者匹配，则执行数据位输出和驱动执行单元，此后，继续接收下一组无线编码并判断编码地址位是否匹配，是，则继续执行数据位输出和提升有效传输标志位电平，否，则继续接收无线编码并再次检查编码地址位是否仍匹配，是，则继续执行数据位输出和提升有效传输标志位电平，否，则释放有效传输标志位和释放输出数据位；

3)执行单元输出执行信号，实现24kV断路器的分合闸操作。

2.根据权利要求1所述的24kV真空断路器的无线遥控分合闸方法，其特征是

所述执行单元包括高速隔离光耦、继电器和大电容，该电容的容量是20000uF，大电容充当直流电源，给24kV真空断路器的永磁操纵机构线圈供电或给24kV真空断路器电动弹簧机构的电动机供电，实现无线遥控分合闸；

所述执行单元与无线接收单元通过高速隔离光耦使继电器隔离，高速隔离光耦的输出驱动继电器，使继电器常开触点吸合，继电器的输出端连接控制大电容两极之间电路的通断，即使大电容分合闸控制回路导通，实现24kV断路器的分合闸操作。

3.根据权利要求1所述的24kV真空断路器的无线遥控分合闸方法，其特征是

步骤1)中，通过无线发射单元先触发发射使能，如果为使能状态，则执行无线数据和地址编码的发送，经编码后的数据和地址向外发射，如果不是使能状态则返回准备模式；发射后再次检测发射使能，如为使能状态，则继续发射无线编码，如不为使能状态，则释放发射存储区编码数据，返回准备模式，等待下次发射；

步骤2)中，无线接收单元的解码器的数据口输出的高电平驱动断路器，控制断路器的动作；

步骤2)中，无线接收单元的执行步骤包括：

201)首先上电；

202)进入准备模式；

203)判断是否有信号输入？有，执行步骤204，无，返回准备模式；

204)编码地址位是否匹配？是，执行步骤205，否，执行步骤210；

205)储存数据；

206)再次接收编码地址和数据，并与上次储存数据进行对比，是否匹配？是，执行步骤207，否，执行步骤210；

207)执行数据位输出和提升有效传输标志位VT电平；

208)接收下一组无线编码，判断编码地址位是否仍匹配？否，执行步骤209，是，执行步骤207；

209)继续接收无线编码，再次检查编码地址位是否仍匹配？否，执行步骤210，是，执行步骤207；

210)释放有效传输标志位，释放输出数据位；

211)返回准备模式。

4.一种应用权利要求1所述方法的24kV真空断路器，包括电源单元、无线发射单元、无线接收单元和执行单元；电源单元连接无线接收单元和执行单元，为它们供电；无线发射单元和无线接收单元通过无线信号通信；无线接收单元的输出连接执行单元的输入，其特征是：

所述无线发射单元，包括编码器、电池、按钮、晶振和发射天线，按钮连接编码器的输入端，发射天线连接编码器的输出，编码器连接晶振，电池连接编码器和按钮，为它们供电；所述晶振的两端并联可调电阻；

所述无线接收单元，包括解码器、晶振、拨码开关和接收天线，拨码开关连接解码器的编码地址设置接口；接收天线的输出端连接解码器的输入端，解码器的输出连接执行单元的输入，解码器连接晶振；所述晶振的两端并联可调电阻。

5.根据权利要求4所述的24kV真空断路器，其特征是所述编码器由PT2262芯片及其外围电路构成；解码器由PT2272芯片及其外围电路构成。

6.根据权利要求4所述的24kV真空断路器，其特征是无线接收单元晶振频率是无线发射单元晶振频率的两倍。

7.根据权利要求4所述的24kV真空断路器，其特征是所述执行单元包括高速隔离光耦、继电器和大电容，高速隔离光耦的输入端连接解码器的输出端，高速隔离光耦的输出端连接继电器的控制端，继电器的输出端连接控制大电容两极之间电路的通断；所述大电容的容量是20000uF。

8.根据权利要求4所述的24kV真空断路器，其特征是所述电源单元采用封闭模块电源，输入交流220V输出直流220V和直流12V。

Images