CN101404404B - 矢量合成零序电流的分界断路器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矢量合成零序电流的分界断路器，它由分界断路器本体、智能分界控制器和电缆连接装置组成，分界断路器本体和智能分界控制器之间通过电缆连接装置连接，特征是分界断路器本体由断路器、单相电压互感器和保护及零序电流一体化互感器组成，保护及零序电流一体化互感器由三个可以分别套在三相用户进户线电源上的罗氏线圈组合体构成。本发明具有零序保护功能、短路开断能力、重合闸功能、能大大减少无故障线路的连带性事故停电、缩小故障停电范围从而提高用户供电可靠性、无SF6、不污染环境的优点，是一种新型10kV架空电力线路上“T接”分支用户安装的智能化开关设备，应用后可自动隔离用户端故障、防止用户侧事故波及到电力配电网络。
Description
技术领域
本发明涉及电力开关设备，尤其是涉及一种具有零序保护功能、短路开断能力、重合闸功能、可自动隔离用户端故障、防止用户侧事故波及到电力配电网络的矢量合成零序电流的分界断路器。
背景技术
随着用户对供电可靠性要求的进一步提升，各电力公司对配网支线入口处的开关设备要求更高，现普遍使用的断路器及负荷开关没有零序保护功能，因为我国10kV电力系统一般为中性点不接地系统，当单相接地故障发生时故障电流较小，无法实现小电流保护功能，给电力系统带来了很大损失。为了解决以上问题国内已有分界负荷开关的研究。如专利名称为“智能分界负荷开关(申请号：200620122673.5)”、专利名称为“用户分界开关(申请号：200710029653.2)”和专利名称为“用户分界开关(申请号：200720053125.6)”三项专利，但上述三项专利存在以下三个缺点：1、这三项专利技术是基于负荷开关技术为基础，由于负荷开关无法开断短路电流，当用户支线侧发生永久性相间短路故障时，分界负荷开关必须在变电站出线断路器保护跳闸后才能分闸，当变电站出线断路器重合闸后，分界负荷开关不再合闸才能甩掉故障线路。变电站出线开关重合闸过程造成了整个电力线路10kV主干线的瞬间停电，导致电网供电质量降低；2、由于负荷开关不具备自动重合闸功能，当瞬间故障发生后由于不能重合闸会造成分支用户长时间停电的问题；3、这三相专利技术均采用了箱式结构，而后两项专利还提到：在开关箱里面填充了SF6(六氟化硫)气体。而SF6气体是《京都议定书》提出的六大公害气体之一，SF6气体的分解时间是3200年，温室系数是CO2的13200倍。第一项专利技术在说明书中虽未提及SF6，但在实际应用中，该项专利的专利权人在与西安高压电器研究所开发的产品开关箱里面也填充了SF6气体，因而这三项专利技术无疑都会对环境造成破坏。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种具有零序保护功能、短路开断能力、重合闸功能、能大大减少无故障线路的连带性事故停电、缩小故障停电范围从而提高用户供电可靠性、无SF6、不污染环境的矢量合成零序电流的分界断路器。
本发明的目的是这样实现的：
本发明由分界断路器本体、智能分界控制器和电缆连接装置组成，其中智能分界控制器由数据交流采样模块、控制指令输出模块、蓄电池充电存贮及输出模块、输入面板及显示屏模块、全球移动通信系统(GSM)模块和中央处理器(CPU)组成，电缆连接装置由户外控制电缆和两个航空插头组成，分界断路器本体和智能分界控制器之间通过电缆连接装置连接，特征是分界断路器本体由断路器、单相电压互感器和保护及零序电流一体化互感器组成，断路器的输入端与用户进户线电源侧连接，断路器的输出端与用户负荷侧供配电网络的输入端连接，保护及零序电流一体化互感器又由三个分别套在三相用户进户线电源上的罗氏线圈组合体构成，每个罗氏线圈组合体又由一个保护电流罗氏线圈、一个零序电流罗氏线圈、一个保护电流数据处理装置和一个零序电流数据处理装置组成，每个罗氏线圈组合体中的保护电流罗氏线圈的两个输出端与保护电流数据处理装置的两个输入端连接，保护电流数据处理装置的两个输出端通过户外控制电缆分别与智能分界控制器中的数据交流采样模块连接；每个零序电流罗氏线圈的两个输出端与零序电流数据处理装置的两个输入端连接，三个罗氏线圈组合体中的零序电流数据处理装置的两个输出端依次串联后的两端通过户外控制电缆与智能分界控制器中的数据交流采样模块连接；单相电压互感器并联在用户进户线电源的两相之间。
保护电流数据处理装置和零序电流数据处理装置均由阻抗匹配单元、滤波器、放大器、数字积分、微处理器和输出回路6个部分依次串联组成。
智能分界控制器在同一根电杆上安装在分界断路器本体的下部。
所述保护电流罗氏线圈是变比为600A/150mV精度为5P级的保护电流罗氏线圈，所述零序电流罗氏线圈是变比为600A/1V精度为0.2S级的零序电流罗氏线圈。
每相上的罗氏线圈组合体由环氧树脂将保护电流罗氏线圈、零序电流罗氏线圈、保护电流数据处理装置和零序电流数据处理装置浇铸为一体。
本发明是在常规断路器、智能分界控制器和电缆连接装置的基础上，取消了原有两相单体电流互感器，新增了保护及零序电流一体化互感器和单相电压互感器，保护及零序电流一体化互感器具有两种功能：1、采集保护电流信号；2、可矢量合成零序电流信号，即将零序和保护集于一身，能快速、完整、准确地将一次电流电压信息传送给智能分界控制器，智能分界控制器对矢量合成后的零序电流信号、保护电流信号和电压信号进行数据处理，在出现线路故障时依据设定的程序生成保护控制信号，送至断路器，断路器可以快速切除故障线路，因而本发明就具有重合闸功能，当用户侧永久性相间短路瞬时性故障发生时，本发明的分界断路器无须上级变电站出口断路器的配合，通过重合闸重新为用户供电，从而不会造成10kV主干线路的短时停电，进一步提高了配网供电的可靠性，缩短了故障停电时间，克服了不能重合闸会造成分支用户长时间停电的问题。
本发明采用罗氏线圈采集保护电流及零序电流，对电流采集方面的技术进步进行了新探索。罗氏线圈与传统电磁式互感器相比具有以下优点：
1、集零序和保护于一身，能快速、完整、准确地将一次电流电压信息传送给智能分界控制器进行数据处理；
2、不合铁芯，不会饱和，二次开路时不会产生高电压，二次短路时不会产生大电流，也不会产生铁磁谐振；
3、频响范围宽、测量范围大、线性度好，准确级达到0.2S/5P级；
4、体积小、重量轻，能有效的节省空间，功耗极小，节电效果十分显著，且具有环保产品的特征；
5、安装使用简单方便，运行无需维护，使用寿命大于30年。
另外，柱上单相电压互感器用于采集线路的电压信号，它采用硅橡胶作为绝缘介质及全密封结构，免维护设计，耐紫外线和户外气候，具有阻燃、防爆、憎水等优点。断路器则采用户外柱式真空断路器ZW32-12/630-20，无油、无SF6、环保、不污染环境、无爆炸危险。
因此，本发明具有自动重合闸功能、能大大减少无故障线路的连带性事故停电、缩小故障停电范围从而提高用户供电可靠性、无SF6、不污染环境的优点，是一种新型10kV架空电力线路上“T接”分支用户安装的智能化开关设备，应用后可自动隔离用户端故障、防止用户侧事故波及到电力配电网络。
附图说明
图1为本发明的方框示意图；
图2为保护及零序电流一体化互感器的原理示意图；
图3为保护电流数据处理装置和零序电流数据处理装置的方框示意图；
图4为本发明的外型结构示意图；
图5为图4的左视图；
图6为智能分界控制器的外型结构示意图；
图7为本发明的安装示意图。
具体实施方式
下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。
本发明由分界断路器本体1、智能分界控制器2和电缆连接装置3组成，其中智能分界控制器2由数据交流采样模块21、控制指令输出模块22、蓄电池充电存贮及输出模块23、输入面板及显示屏模块24、全球移动通信系统模块25和中央处理器26组成，电缆连接装置3由户外控制电缆和两个航空插头组成，分界断路器本体1和智能分界控制器2之间通过电缆连接装置3连接，分界断路器本体1由断路器11、单相电压互感器12和保护及零序电流一体化互感器13组成，断路器11的输入端与用户进户线电源侧连接，断路器11的输出端与用户负荷侧供配电网络的输入端连接，保护及零序电流一体化互感器13由三个分别套在A、B、C三相用户进户线电源上的罗氏线圈组合体135构成，每个罗氏线圈组合体135又由一个保护电流罗氏线圈131、一个零序电流罗氏线圈132、一个保护电流数据处理装置133和一个零序电流数据处理装置134组成，每个罗氏线圈组合体135中的保护电流罗氏线圈131的两个输出端与保护电流数据处理装置133的两个输入端连接，三个罗氏线圈组合体135中的保护电流数据处理装置133的两个输出端通过户外控制电缆分别与智能分界控制器2中的数据交流采样模块21连接；每个零序电流罗氏线圈132的两个输出端与零序电流数据处理装置134的两个输入端连接，三个罗氏线圈组合体135中的零序电流数据处理装置134的两个输出端依次串联后的两端通过户外控制电缆与智能分界控制器2中的数据交流采样模块21连接；单相电压互感器12并联在用户进户线电源的两相之间。
保护电流数据处理装置133和零序电流数据处理装置134均由阻抗匹配单元、滤波器、放大器、数字积分、微处理器和输出回路6个部分依次串联组成。
智能分界控制器2在同一根电杆上安装在分界断路器本体1的下部。
所述保护电流罗氏线圈133是变比为600A/150mV精度为5P级的保护电流罗氏线圈，所述零序电流罗氏线圈134是变比为600A/1V精度为0.2S级的零序电流罗氏线圈。
每相上的罗氏线圈组合体135由环氧树脂将保护电流罗氏线圈131、零序电流罗氏线圈132、保护电流数据处理装置133和零序电流数据处理装置134浇铸为一体。
罗氏线圈的基本原理就是采用非磁性骨架。
1、保护电流采集过程：一次电流Ia、Ib、Ic通过每只保护电流罗氏线圈131得到了与一次电流Ia、Ib、Ic的时间微分成比例的二次电压，保护电流数据处理装置133分别将该二次电压进行积分处理，获得与一次电流成比例的电压信号，通过微处理器26将该信号进行处理、变换、分析，即可将一次电流信息变成小电压模拟量和数字量Eia、Eib、Eic输出；
2、零序电流采集过程：一次电流Ia、Ib、Ic通过每只零序电流罗氏线圈132得到了与一次电流Ia、Ib、Ic的时间微分成比例的二次电压，零序电流数据处理装置133分别将该二次电压进行积分处理，获得与一次电流成比例的电压信号，通过微处理器26将该信号进行处理、变换、分析，即可将一次电流信息变成小电压模拟量和数字量Eia0、Eib0、Eic0输出，然后A、B、C三相零序电流罗氏线圈132的零序电流数据处理装置134的输出端首尾相接，其中Eia0、Eic0不相接作为引出线，矢量合成三角开口的开口电压Ei0。
Claims (6)
1.一种矢量合成零序电流的分界断路器，由分界断路器本体(1)、智能分界控制器(2)和电缆连接装置(3)组成，其中智能分界控制器(2)由数据交流采样模块(21)、控制指令输出模块(22)、蓄电池充电存贮及输出模块(23)、输入面板及显示屏模块(24)、全球移动通信系统模块(25)和中央处理器(26)组成，电缆连接装置(3)由户外控制电缆和两个航空插头组成，分界断路器本体(1)和智能分界控制器(2)之间通过电缆连接装置(3)连接，其特征在于：分界断路器本体(1)由断路器(11)、单相电压互感器(12)和保护及零序电流一体化互感器(13)组成，断路器(11)的输入端与用户进户线电源侧连接，断路器(11)的输出端与用户负荷侧供配电网络的输入端连接，保护及零序电流一体化互感器(13)由三个分别套在A、B、C三相用户进户线电源上的罗氏线圈组合体(135)构成，每个罗氏线圈组合体(135)又由一个保护电流罗氏线圈(131)、一个零序电流罗氏线圈(132)、一个保护电流数据处理装置(133)和一个零序电流数据处理装置(134)组成，每个罗氏线圈组合体(135)中的保护电流罗氏线圈(131)的两个输出端与保护电流数据处理装置(133)的两个输入端连接，三个罗氏线圈组合体(135)中的保护电流数据处理装置(133)的两个输出端通过户外控制电缆分别与智能分界控制器(2)中的数据交流采样模块(21)连接；每个零序电流罗氏线圈(132)的两个输出端与零序电流数据处理装置(134)的两个输入端连接，三个罗氏线圈组合体(135)中的零序电流数据处理装置(134)的两个输出端依次串联后的两端通过户外控制电缆与智能分界控制器(2)中的数据交流采样模块(21)连接；单相电压互感器(12)并联在用户进户线电源的两相之间。
2.如权利要求1所述的矢量合成零序电流的分界断路器，其特征在于：保护电流数据处理装置(133)和零序电流数据处理装置(134)均由阻抗匹配单元、滤波器、放大器、数字积分、微处理器和输出回路6个部分依次串联组成。
3.如权利要求1所述的矢量合成零序电流的分界断路器，其特征在于：每相上的罗氏线圈组合体(135)由环氧树脂将保护电流罗氏线圈(131)、零序电流罗氏线圈(132)、保护电流数据处理装置(133)和零序电流数据处理装置(134)浇铸为一体。
4.如权利要求1或3所述的矢量合成零序电流的分界断路器，其特征在于：所述保护电流罗氏线圈(133)是变比为600A/150mV精度为5P级的保护电流罗氏线圈，所述零序电流罗氏线圈(134)是变比为600A/1V精度为0.2S级的零序电流罗氏线圈。
5.如权利要求1所述的矢量合成零序电流的分界断路器，其特征在于：智能分界控制器(2)在同一根电杆上安装在分界断路器本体(1)的下部。
6.如权利要求1所述的矢量合成零序电流的分界断路器，其特征在于：罗氏线圈的基本原理就是采用非磁性骨架，
A、保护电流采集过程：一次电流Ia、Ib、Ic通过每只保护电流罗氏线圈(131)得到了与一次电流Ia、Ib、Ic的时间微分成比例的二次电压，保护电流数据处理装置(133)分别将该二次电压进行积分处理，获得与一次电流成比例的电压信号，通过微处理器(26)将该信号进行处理、变换、分析，即可将一次电流信息变成小电压模拟量和数字量Eia、Eib、Eic输出；
B、零序电流采集过程：一次电流Ia、Ib、Ic通过每只零序电流罗氏线圈(132)得到了与一次电流Ia、Ib、Ic的时间微分成比例的二次电压，零序电流数据处理装置(133)分别将该二次电压进行积分处理，获得与一次电流成比例的电压信号，通过微处理器(26)将该信号进行处理、变换、分析，即可将一次电流信息变成小电压模拟量和数字量Eia0、Eib0、Eic0输出，然后A、B、C三相零序电流罗氏线圈(132)的零序电流数据处理装置(134)的输出端首尾相接，其中Eia0、Eic0不相接作为引出线，矢量合成三角开口的开口电压Ei0。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Jiangxi Senyuan Technology Co. Ltd. Assignor: Ma Yunyong Contract record no.: 2012360000027 Date of cancellation: 20130710 |
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| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20090408 Assignee: Jiangxi Senyuan Technology Co. Ltd. Assignor: Ma Yunyong Contract record no.: 2014360000080 Denomination of invention: Demarcation breaker for vector-synthesis zero sequence current Granted publication date: 20110803 License type: Exclusive License Record date: 20140506 |
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| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model | ||
| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Jiangxi Senyuan Technology Co. Ltd. Assignor: Ma Yunyong Contract record no.: 2014360000080 Date of cancellation: 20140603 |
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| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20090408 Assignee: JIANGXI SENYUAN POWER CMI HOLDINGS LTD. Assignor: Ma Yunyong Contract record no.: 2014360000115 Denomination of invention: Demarcation breaker for vector-synthesis zero sequence current Granted publication date: 20110803 License type: Exclusive License Record date: 20140610 |
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| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170816 Address after: 330000 Jiangxi city of Nanchang province high tech Zone Tianxiang Road No. 2799 Nanchang Jiahai Industrial Park No. 25, No. 26 Building No. 26 Room 101 Patentee after: JIANGXI SENYUAN POWER CMI HOLDINGS LTD. Address before: 330096 Jiangxi city of Nanchang province Hubei Qingshan Road No. 199 Jiangxi Senyuan Technology Co. Ltd. Patentee before: Ma Yunyong |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110803 Termination date: 20181119 |