CN101860009B - 电缆网故障自动隔离设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了电力系统安全保障技术领域中的一种电缆网故障自动隔离设备。包括永磁操作机构、保护测控装置和电源；永磁操作机构用于实现电缆网故障的隔离和记录永磁操作机构的状态；保护测控装置，用于接收电缆网中的电压和电流数据并根据所述电压和电流数据，判断电缆网的故障，并根据电缆网的故障类型，报警或者控制永磁操作机构实现电缆网的隔离；还用于获取永磁操作机构的状态，并将获取的永磁操作机构的状态与其他电缆网故障自动隔离设备交互；电源，用于为保护测控装置供电。本发明在电缆网发生故障时，进行报警或者隔离电缆网，减少了电网停电时间，并且能够定位发生故障的位置，降低了维修成本。
Description
技术领域
本发明属于电力系统安全保障技术领域，尤其涉及一种电缆网故障自动隔离设备。
背景技术
目前城市电网发展迅速，对安全供电的可靠性要求越来越高。在电力系统中，电缆一般是指带护套层，耐压达到1KV以上的载流导体；而电线是仅有绝缘层的载流导体，电线易被划坏，且不宜走桥架，其耐压只有450/750V。因此，在城市电网大规模改造过程中，城市电网的载流导体正逐步使用电缆取代电线。据统计，目前城市电网的电缆化率已经达到75％以上，特别是对供电可靠性要求高的核心区域。
在配电网中，主要分为主干网和分支网两部分。配电网的任何部分发生故障，如果不能迅速进行故障隔离都会直接影响到供电可靠性和危害电网的安全。国外一般把配电网中故障隔离开关称为自动配电开关、分段开关。他们的自动配电开关起步较早，特别是日本各电力公司，适合于架空和电缆线路的责任分界点自动配电开关就得到了广泛应用。近年来，随着电子产品绿色环保意识的增强，电气电子产品的低功耗设计也开始陆续出现。
在我国，配电自动化技术起步较晚，特别是对责任分界点自动配电开关的研究和使用没有得到足够的重视。针对城市电缆网的用户分界开关、故障自动隔离、故障定位以及低功耗免维护设计这方面在国内的研究还是空白。
发明内容
本发明的目的在于，针对我国电缆网在故障自动隔离以及故障定位方面存在的技术困难，提出一种电缆网故障自动隔离设备。
为了克服上述技术困难，本发明的技术方案是，一种电缆网故障自动隔离设备，其特征在于所述设备包括永磁操作机构、保护测控装置和电源；
其中，所述永磁操作机构用于实现电缆网故障的隔离和记录永磁操作机构的状态；
所述保护测控装置，用于接收电缆网中的电压和电流数据并根据所述电压和电流数据，判断电缆网的故障，并根据电缆网的故障类型，报警或者控制永磁操作机构实现电缆网的隔离；还用于获取永磁操作机构的状态，并将获取的永磁操作机构的状态与其他电缆网故障自动隔离设备交互；
所述电源，用于为保护测控装置供电。
所述永磁操作机构还包括：单稳态继电器线圈、高压真空开关和辅助节点。
所述永磁操作机构实现电缆网故障的隔离具体是，单稳态继电器线圈控制高压真空开关的开闸或合闸，高压真空开关的开闸或合闸实现电缆网的隔离或连通。
所述永磁操作机构记录永磁操作机构的状态具体是，辅助节点记录高压真空开关的开闸或合闸状态。
所述保护测控装置还包括：零序电压传感器、电流互感器、中央处理器、通讯模块和低功耗输入输出模块；
所述零序电压传感器和电流互感器分别与中央处理器相连；
所述中央处理器分别与零序电压传感器、电流互感器、永磁操作机构、通讯模块和低功耗输入输出模块相连；
所述通讯模块与中央处理器相连；
所述低功耗输入输出模块分别与中央处理器、永磁操作机构和电池相连；
其中，所述零序电压传感器用于获取电缆网的电压并将其转换后发送给中央处理器；
所述电流互感器用于获取电缆网的电流并将其转换后发送给中央处理器；
所述中央处理器利用内置的算法，根据零序电压传感器发送的转换后的电压数据和电流互感器发送的转换后的电流数据，判断电缆网的状态，并根据判断结果报警或者向低功耗输入输出模块发送操作指令；所述中央处理器还用于获取永磁操作机构的状态，并将该状态发送给通讯模块；
所述通讯模块用于存储永磁操作机构的状态，并与其他电缆网故障自动隔离设备的通讯模块交互所述永磁操作机构的状态；
所述低功耗输入输出模块接收到中央处理器发送的操作指令，根据该操作指令控制永磁操作机构，实现电缆网的隔离。
所述中央处理器通过辅助节点获取永磁操作机构的状态。
所述低功耗输入输出模块具体是与永磁操作机构的单稳态继电器线圈相连。
所述单稳态继电器线圈中流过正向电流时，高压真空开关开闸；流过反向电流时，高压真空开关合闸。
所述电源为低功耗输入输出模块供电。
本发明在电缆网发生故障时，可以迅速判断故障类型，并根据故障类型报警或者隔离电缆网，减少了电网停电时间；同时，能够定位发生故障的位置，降低了维修成本。
附图说明
图1是本发明提供的电缆网故障自动隔离设备结构示意图；
图2是本发明提供的电缆网故障自动隔离设备在电缆网中的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
实施例1
图1是本发明提供的电缆网故障自动隔离设备结构示意图，图1中，电缆网故障自动隔离设备包括永磁操作机构、保护测控装置和电源。
永磁操作机构用于实现电缆网故障的隔离和记录永磁操作机构的状态。永磁操作机构包括：单稳态继电器线圈、高压真空开关和辅助节点。永磁操作机构实现电缆网故障的隔离具体是，单稳态继电器线圈控制高压真空开关的开闸或合闸，高压真空开关的开闸或合闸实现电缆网的隔离或连通。永磁操作机构记录永磁操作机构的状态具体是，辅助节点记录高压真空开关的开闸或合闸状态。
保护测控装置，用于接收电缆网中的电压和电流数据并根据所述电压和电流数据，判断电缆网的故障，并根据电缆网的故障类型，报警或者控制永磁操作机构实现电缆网的隔离；还用于获取永磁操作机构的状态，并将获取的永磁操作机构的状态与其他电缆网故障自动隔离设备交互。
保护测控装置包括：零序电压传感器、电流互感器、中央处理器、通讯模块和低功耗输入输出模块；零序电压传感器和电流互感器分别与中央处理器相连；中央处理器分别与零序电压传感器、电流互感器、永磁操作机构、通讯模块和低功耗输入输出模块相连；通讯模块与中央处理器相连；低功耗输入输出模块分别与中央处理器、永磁操作机构和电池相连。
零序电压传感器用于获取电缆网的电压并将其转换后发送给中央处理器。由于电缆网的电压往往很高，一般会在1KV以上，所以，零序电压传感器在获取电缆网的电压后，还要将其转换成保护测控装置能够承受的电压，一般在30V以下，然后在发送给中央处理器。
电流互感器用于获取电缆网的电流并将其转换后发送给中央处理器。由于电缆网的电流往往很高，因此在将电流发送给中央处理器之前，也需要将电缆网中的较高电流转化为较低的电流。
中央处理器利用内置的算法，根据零序电压传感器发送的转换后的电压数据和电流互感器发送的转换后的电流数据，判断电缆网的状态，并根据判断结果报警或者向低功耗输入输出模块发送操作指令。判断电缆网的状态，是为了获知电缆网是否发生故障，以及发生的故障类型。然后根据故障类型，进行报警或者向低功耗输入输出模块发送操作指令的操作。例如：如果判断出故障类型是雷击绝缘闪络瞬故障，则可自动清除，无需跳闸，此时只进行一次报警即可。如果判断出故障类型是金属性接地故障，可单相接地运行，从而使得电网能够不间断供电，提高了供电可靠性。其他故障则需要开闸断流，隔离电缆网。中央处理器隔离电缆网的过程是，当中央处理器判断发生严重故障需要断网时，向低功耗输入输出模块发送操作指令；低功耗输入输出模块接收到中央处理器发送的操作指令，根据该操作指令，通过电源为其提供的电力，控制送入永磁操作机构的单稳态继电器线圈的电流流向(控制其为正向电流)，从而实现高压真空开关开闸，达到断流的目的。反过来，中央处理器也可以通过操作指令，控制低功耗输入输出模块向永磁操作机构的单稳态继电器线圈送入反向电流，实现高压真空开关合闸，进而实现电缆网的连通。
中央处理器还用于获取永磁操作机构的状态，具体是通过辅助节点获取永磁操作机构的状态，即高压真空开关的开闸或合闸状态，并将该状态发送给通讯模块。
通讯模块用于存储永磁操作机构的状态，并与其他电缆网故障自动隔离设备的通讯模块交互所述永磁操作机构的状态。这一功能可以实现电缆网的故障定位。图2是本发明提供的电缆网故障自动隔离设备在电缆网中的连接示意图。图2中，电缆网中的电流的流向是从故障自动隔离设备1流向故障自动隔离设备6，故障点在故障自动隔离设备3和故障自动隔离设备4之间。假如发生的是接地故障，故障自动隔离设备1、2和3都感受到了故障电流，为了隔离电缆网，其永磁操作机构的高压真空开关进入开闸状态。故障自动隔离设备4、5和6没有感受到故障电流，其永磁操作机构的高压真空开关还处于合闸状态。因为故障自动隔离设备1、2、3、4、5、6是通过通讯模块实现永磁操作机构的状态交互的，自动隔离设备3的永磁操作机构的状态不同于自动隔离设备4的永磁操作机构的状态，便可以判别出故障点在自动隔离设备3和4之间。
在本发明中，电源为保护测控装置供电，特别地，电源还要为低功耗输入输出模块供电，以保证低功耗输入输出模块能够向永磁操作机构的单稳态继电器线圈提供电流。
本发明在电缆网发生故障时，可以迅速判断故障类型，并根据故障类型报警或者隔离电缆网。在故障类型为雷击绝缘闪络瞬故障或金属性接地故障时，可以只发出警报，不进行隔离，从而减少了电网停电时间。另外，本发明在电缆网中串接多个电缆网故障自动隔离设备，能够准确定位故障位置，降低了维修时，检测故障位置所消耗的人力和时间成本。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种电缆网故障自动隔离设备，其特征是所述设备包括永磁操作机构、保护测控装置和电源；
其中，所述永磁操作机构用于实现电缆网故障的隔离和记录永磁操作机构的状态；所述永磁操作机构包括：单稳态继电器线圈、高压真空开关和辅助节点；
所述保护测控装置，用于接收电缆网中的电压和电流数据并根据所述电压和电流数据，判断电缆网的故障，并根据电缆网的故障类型，报警或者控制永磁操作机构实现电缆网的隔离；还用于获取永磁操作机构的状态，并将获取的永磁操作机构的状态与其他电缆网故障自动隔离设备交互；
所述保护测控装置包括：零序电压传感器、电流互感器、中央处理器、通讯模块和低功耗输入输出模块；
所述零序电压传感器和电流互感器分别与中央处理器相连；
所述中央处理器分别与零序电压传感器、电流互感器、永磁操作机构、通讯模块和低功耗输入输出模块相连；
所述通讯模块与中央处理器相连；
所述低功耗输入输出模块分别与中央处理器、永磁操作机构和电源相连；
其中，所述零序电压传感器用于获取电缆网的电压并将其转换后发送给中央处理器；
所述电流互感器用于获取电缆网的电流并将其转换后发送给中央处理器；
所述中央处理器利用内置的算法，根据零序电压传感器发送的转换后的电压数据和电流互感器发送的转换后的电流数据，判断电缆网的状态，获知电缆网是否发生故障，以及发生的故障类型，根据故障类型，进行报警或者向低功耗输入输出模块发送操作指令的操作，即当判断出故障类型是雷击绝缘闪络瞬故障，则自动清除，无需跳闸，此时只进行一次报警即可；当判断出故障类型是金属性接地故障，单相接地运行，从而使得电缆网能够不间断供电；当其他故障则需要开闸断流，隔离电缆网；所述中央处理器还用于获取永磁操作机构的状态，并将该状态发送给通讯模块；
所述通讯模块用于存储永磁操作机构的状态，并与其他电缆网故障自动隔离设备的通讯模块交互所述永磁操作机构的状态；
所述低功耗输入输出模块接收到中央处理器发送的操作指令，根据该操作指令控制永磁操作机构，实现电缆网的隔离；
所述电源，用于为保护测控装置供电。
2.根据权利要求1所述的一种电缆网故障自动隔离设备，其特征是所述永磁操作机构实现电缆网故障的隔离具体是，单稳态继电器线圈控制高压真空开关的开闸或合闸，高压真空开关的开闸或合闸实现电缆网的隔离或连通。
3.根据权利要求1所述的一种电缆网故障自动隔离设备，其特征是所述永磁操作机构记录永磁操作机构的状态具体是，辅助节点记录高压真空开关的开闸或合闸状态。
4.根据权利要求1所述的一种电缆网故障自动隔离设备，其特征是所述中央处理器通过辅助节点获取永磁操作机构的状态。
5.根据权利要求1所述的一种电缆网故障自动隔离设备，其特征是所述低功耗输入输出模块具体是与永磁操作机构的单稳态继电器线圈相连。
6.根据权利要求5所述的一种电缆网故障自动隔离设备，其特征是所述单稳态继电器线圈中流过正向电流时，高压真空开关开闸；流过反向电流时，高压真空开关合闸。
7.根据权利要求5所述的一种电缆网故障自动隔离设备，其特征是所述电源为低功耗输入输出模块供电。
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