CN102195242B - 基于背景墙技术的智能馈线模块 - Google Patents

Abstract

一种基于背景墙技术的智能馈线模块，包括：通讯端子、多个开关、具有用户出线端子的多个出线单元和智能电路，还包括具有前面板和后面板的背景墙，所述背景墙还包括设置在所述后面板内侧的固定槽和位于形成于所述前面板与后面板之间的内部空间的两侧的多个导轨；其中，所述用户出线端子和所述通讯端子设置在所述后面板上，所述开关安装在所述前面板上，所述出线单元安装在所述导轨上；所述智能电路安装在所述固定槽上。本发明的馈线模块可以实现标准化流水线式的生产，将强电和弱电部分彻底隔离，并通过科学合理的设计，能在户外稳定工作。

Description

基于背景墙技术的智能馈线模块

技术领域

本发明涉及一种馈线模块，具体而言涉及一种基于背景墙技术的标准化智能馈线模块。

背景技术

随着IT技术的迅猛发展，变电站的设备正在向着数字化和智能化的方向发展。数字化变电站的主要特点是一次设备智能化和二次设备网络化。以光电互感器、电子式互感器等非传统互感器代替传统电磁式互感器，利用合并单元MU同步采集非传统互感器输出的数字信号并按IEC61850标准规定的格式发送给保护测控设备，利用智能开关技术将断路器控制功能就地化，从而实现了一次设备的智能化。以交换式以太网交换机和光缆组成的过程取代了以往的二次电缆和回路，实现了二次设备的网络化。

对于变电站设备的监控和保护的自动化属于变电站技术的一个重要领域。IEC61850标准是国际电工委员会(IEC)发布的变电站自动化系统标准。公开号为CN101431230A的中国专利申请公开一种基于IEC61850的变电站集成保护系统，用以判断变电站中是否有电力元件发生故障，以及在发生故障时采取一系列的隔离措施。除了变电站主控设备，变电站的辅助设备也需要采取相应的保护。申请人的另外一项中国专利申请(公开号CN101127456A)公开了一种变电站辅助设备智能管理系统，设备维护人员利用所述系统能够全面监控变电站的辅助设备，从而对故障可以及时处理。

随着变电站规模的不断扩大，变电站中的电力元件也不断增加，相应的监测电路元件也不断增加。图1示出了现有技术的馈线模块100。其中，馈线模块100的前面板有若干开关101，开关所控制的线路均由监控电路102监控。可以看出，监控电路元件的放置具有相当大的随意性，各种线路的摆放比较杂乱，从而增加了安全隐患。因此对于各种电力元件及相应的检测电路的模块化和标准化，不仅有利于安装和调试，对于日后的维护和检修也有着重要的意义。

授权公告号为CN201118114Y的实用新型披露了一种电力馈线标准化模块，包括机柜、机柜内的MCB开关、漏电传感器、母排、接线端子以及信号线，各部件之间采用拔插式结构，方便安装和维护。

上述实用新型中，对于电路的检测和保护只有漏电传感器部件，而现在的监测保护电路愈来愈多样化并向着智能化的方向发展，因此在上述标准化的馈线模块的基础上，需要做进一步的改进。

发明内容

现有技术的问题之一是，现有技术中不存在一种标准化的馈线模块，使得对馈线的安装和维护变得简单和安全。

现有技术的问题之一是，馈线模块的设计必须等变电站的布置图完成后，再依据变电站的布置图设计相应的馈线模块，从而使得整个变电站的设计、生产和安装的效率降低。

针对现有技术的上述缺陷，本发明提供一种基于背景墙技术的智能馈线模块，以克服上述技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种馈线模块，包括：通讯端子、具有用户出线端子的多个开关、多个出线单元和智能电路，其特征在于，还包括具有前面板和后面板的背景墙，所述背景墙还包括设置在所述后面板内侧的固定槽和位于形成于所述前面板与后面板之间的内部空间的两侧的导轨；

其中，所述用户出线端子和所述通讯端子设置在所述后面板上，所述开关安装在所述前面板上，所述出线单元安装在所述导轨上；所述智能电路安装在所述固定槽上。

所述背景墙还包括用于将多个馈线模块固定在一起的固定件。

所述多个开关的类型不一致。

所述智能电路接收来自所述通讯端子的遥控信号，控制相应的开关的分合状态。

所述智能电路包括Flash存储介质，所述Flash存储介质记录所述电路数据和/或所述监控数据。

所述智能电路定期检查所述馈线模块，或根据来自所述通讯端子的控制信号检查所述馈线模块。

所述出线单元采集所述用户出线端子对应的线路的参数，并将电路数据输出至所述智能电路；所述智能电路分析所述电路数据，监控所述用户出线端子对应的线路并产生监控数据，并将监控数据输出至所述通讯端子。

所述智能电路至少具备以下功能之一：开关位置及事故跳闸报警功能；电流采集及过负荷告警功能；漏电流采集及越限告警功能；通信功能。

所述出线单元内设置有出线线缆、信号灯以及电路采集传感器。

所述馈线模块还包括母排，背景墙还包括固定在所述内部空间内的托架，所述母排安装在所述托架上并向所述馈线模块提供电力。

本发明利用模块化的设计思想，使得整个智能馈线模块可以实现标准化流水线式的生产，进一步，生产过程与变电站的设计无关。当变电站的布置图设计完成后，只需要选择不同型号的模块现场组装，即可实现相应的功能。因此，本发明使得设计、生产、安装的效率大大提高。

本发明的智能馈线模块对外的接口只有用户接线端子和通讯接口，无需更多的接线，将强电和弱电部分彻底隔离，极大地方便了用户和设备维护人员。本发明的智能馈线模块因其内部标准化的布线和标准化的组件设计，大大方便了维护过程，并且整个维护过程的安全系数大大提高。

本发明通过科学合理的设计，使得整个模块的机械负载性能、密封性能、抗电磁干扰能力完全符合在户外稳定工作的要求。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为现有技术的馈线模块的示意图；

图2为本发明的实施例的模块示意图；

图3为本发明的实施例的立体图；

图4为本发明的实施例的俯视图；

图5为本发明的实施例的正视图；

图6为本发明的实施例的侧视图；

图7为本发明的实施例的后视图；

图8为图5中沿A-A的剖视图；

图9为图5中沿B-B的剖视图；

图10为通讯端子的各端口示意图；

图11为实现遥控功能的电路图。

具体实施方式

图2示出了背景墙的模块化示意图。若干开关置于背景墙的前面板。母排等事故几率较小的器件置于背景墙的内部。每一个开关与一相应的出线单元相连，出线单元的一路输出为用户出线端子，用户若要用电，则将插头插入某一路用户出线端子，即可实现供电；此外，出线单元可以采集电流的若干参数，出线单元的另一路输出至背景墙内的智能电路，将采集到的与电流的参数相关的模拟信号提供给智能电路。智能电路分析该模拟信号，并将分析结果以数字信号输出至通讯端子。通讯端子可以与远端监控主机连接。

图3-7分别示出了本发明的实施例的立体图、俯视图、正视图、侧视图和后视图，同一部件在图中的标号一致。如图3-7所示，201为开关，202为母排，204为智能电路，205为用户出线端子，206为通讯端子。本实施例的开关类型一致。在另一实施方式中，前面板1上容纳了类型不一致的多个开关，例如可以同时容纳塑壳开关和微断开关。

图8-9分别示出了图5中沿A-A、B-B方向的剖面图。整个背景墙3的材质由钣金件和方钢组接而成。开关201的主体部分固定于背景墙3的内部空间中的前部，用户可以通过开关201暴露在前面板1的部分控制线路的供电。出线单元203固定于背景墙3的侧面的导轨(未示出)上，并通过螺栓加以固定。智能电路204固定于背景墙3的后面板2内侧的固定槽(未示出)上。通讯端子206位于后面板2的底部。多个出线端子205有序排列在后面板2上。背景墙3内中间还有若干托架，母排通过螺栓固定在其上。

本发明的模块中前面板的开关的数量和类型都可以依据客户需求而定。进一步，本发明的模块可以按照堆积木方式堆积，并利用位于模块四角的固定件通过机械方式例如螺栓固定，从而方便了用户使用。在一个实施例中，申请人将三个标准馈线模块放置在一起。标准屏(宽800mm*深600mm*高2260mm)放置标准馈线模块3个。在保证屏下300mm空间空余，屏顶部150mm空间空余情况下，可配置250A以下塑壳开关24回，或63A以下3p微断开关48回，2p微断开关64回。满足要能放置较多数量开关要求。

本发明的智能馈线模块对外的接口只有用户接线端子和通讯接口，无需更多的接线，将强电和弱电部分彻底隔离，极大地方便了用户和设备维护人员。发明名称所称的“背景墙”即指这种具有承载和隔离功能的组件。本发明的智能馈线模块因其内部标准化的布线和标准化的组件设计，大大方便了维护过程，并且整个维护过程的安全系数大大提高。

由于标准化的设计，整个智能馈线模块可以实现标准化流水线式的生产，进一步，生产过程与变电站的设计无关。当变电站的布置图设计完成后，只需要选择不同型号的模块现场组装，即可实现相应的功能。因此，本发明使得设计、生产、安装的效率大大提高。

出线单元内置出线线缆、信号灯、电量采集传感器等设备，用于收集用电线路的状态。当有一路用户出线端子接入时，打开前面板与用户出线端子对应的开关，即可实现对该条线路的监测。

若某一路出线单元出现问题，需要更换出线单元。只需要先将前面板的开关断开，整个线路即处于无电状态。然后将螺丝拧松，取下出线单元即可。可见，对于出线单元的维护非常简单。

智能电路模块可以实现对电流的全方位的监控，例如可实现开关位置及事故跳闸报警、直流漏电流采集及越限告警。

本实施例的智能电路还包括掉电不丢失信息的Flash存储介质。当智能电路处于工作状态时，可以将监控数据自动记录在Flash中，若日后需要重新查看当日的数据，只需在远端主机上调用即可。因此，若通讯端子出现任何问题，或者需要重现事故现场时，该功能可以发挥作用。

本实施例的智能电路内部还设置了自检。当设备置于户外或在恶劣的条件下运行时，智能电路的硬件中存储的一些数据可能发生不可预期的变化。为了提高监控的可靠性，智能电路会将存储的数据做一些校验运算，以确保存储的数据没有出现变化。自检可以是定期的，也可以由远程主机设定。

下面描述通讯端子的接口。本实施例采用RS485通信端子。如图10所示，其中1、2端子为RS485的A线，3、4端子为RS485的B线，5、6端子屏蔽地端子。在信息传输过程中采用标准异步RS485半双工模式，不再赘述。

当监控主机与通讯端子相连后，智能电路模块可与监控主机件实现远程通讯。监控主机可以远程召唤“报警事件状态”、“故障事件状态”、“开关量状态”。监控主机可以实时地测量单相电流实时测量值；监控主机可以远程查看设置在智能电路内的预设值，例如时钟、电流阈值等等，并且可以远程修改这些预设值。

在本实施例中，监控主机还可以遥控智能电路，对前面板上的开关进行遥控分合闸。对于塑壳开关，会在塑壳开关旁直接配置操作机构，以实现分合闸控制。对于微断开关，使用微断开关串联接触器实现分合闸控制，其中微断开关平时处于常态合闸位置，起短路保护作用，接触器起分合电路作用。如图11所示，当智能电路通过通讯端子接受遥控命令后，驱动合闸继电器(即指常态处于开状态的继电器)或分闸继电器动作，导致接触器线圈带电或失电，从而引发接触器触点闭合或分开，实现上述的遥控分合闸功能。

下面简要介绍背景墙的设计。由于在很多应用环境中，一般来说，背景墙有钣金件和方钢组接而成。设计中，通过ProE建模，然后用ANSYS分析的办法进行分析。由于背景墙将被置于户外，在设计还要考虑背景墙的异物防护性能(IP性能)以及电磁兼容性能。本发明的优选实施例满足如下标准(下述标注使用“标准名称-年号简介”方式，若无年号则表示最新标准)：

GB7251.1-1997低压成套开关设备和控制设备；

GB/T13729-2002远动终端设备；

JB/T9568-2000电力系统继电器、保护及自动装置通用技术条件；

DL/T478-2001静态继电器保护及安全自动装置通用技术条件；

JB/T 6214-92仪器仪表可靠性验证实验及测定试验(指数分布)导则；

GB2900.1-1982电工名词术语基本名词术语；

GB/T 2423.1-1989电工电子产品基本环境试验规程；

GB 9254-1998信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法；

GB/T14598.13-1998量度继电器及保护装置的电气干扰试验，1MHz-100KHz脉冲群干扰试验；

GB/T14598.9-2001量度继电器及保护装置的电气干扰试验，辐射频电磁场辐射干扰试验；

GB/T14598。13-1998量度继电器及保护装置的电气干扰试验，静电放电干扰试验。

本发明的优选实施例可在如下条件下工作：

户内使用，设备运行的周围空气温度不低于-10℃，不高于+45℃，在设备停用期间，周围空气温度不低于-25℃，不高于+55℃；日平均相对湿度不超过95％，月平均相对湿度不大于90％；运行地点无导电或爆炸尘埃，无腐蚀金属和破坏绝缘的气体或蒸汽。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种馈线模块，包括：通讯端子(206)、多个开关(201)、具有用户出线端子(205)的多个出线单元(203)和智能电路(204)，其特征在于，还包括具有前面板(1)和后面板(2)的背景墙(3)，所述背景墙(3)还包括设置在所述后面板(2)内侧的固定槽和位于形成于所述前面板(1)与后面板(2)之间的内部空间的两侧的多个导轨；其中，所述用户出线端子(205)和所述通讯端子(206)设置在所述后面板(2)上，所述开关(201)安装在所述前面板(1)上，所述出线单元(203)通过螺栓安装在所述导轨上；所述智能电路(204)安装在所述固定槽上；所述智能电路(204)接收来自所述通讯端子(206)的遥控信号，控制相应的开关(201)的分合状态，以实现对接入相应开关的任一线路的监测以及实现对任一路出线单元的维护；

所述多个开关的类型包括塑壳开关和微断开关；所述出线单元(203)采集所述用户出线端子(205)对应的线路的参数，并将电路数据输出至所述智能电路(204)；所述智能电路(204)分析所述电路数据，监控所述用户出线端子(205)对应的线路并产生监控数据，并将所述监控数据输出至所述通讯端子(206)；

所述智能电路(204)至少具备以下功能之一：开关位置及事故跳闸报警功能；电流采集及过负荷告警功能；漏电流采集及越限告警功能；通信功能；

所述出线单元(205)内设置有出线线缆、信号灯以及电路采集传感器。

2.根据权利要求1所述的馈线模块，其特征在于，所述背景墙(3)还包括用于将多个馈线模块固定在一起的固定件。

3.根据权利要求1所述的馈线模块，其特征在于，所述智能电路(204)包括Flash存储介质，所述Flash存储介质记录所述电路数据和/或所述监控数据。

4.根据权利要求1所述的馈线模块，其特征在于，所述智能电路(204)定期检查所述馈线模块，或根据来自所述通讯端子(206)的控制信号检查所述馈线模块。

5.根据权利要求1所述的馈线模块，其特征在于，所述馈线模块还包括母排(202)，所述背景墙还包括固定在所述内部空间内的托架，所述母排(202)安装在所述托架上并向所述馈线模块提供电力。