CN102624090B - 基于电子式互感器的智能高压配电开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于电子式互感器的智能高压配电开关，其包括电子式互感器，用于采集配电线路的三相电压及电流信号；控制器，与所述电子式互感器连接，用于接收所述三相电压及电流信号，并判断配电线路的运行状态以及输出相应的开关控制信号；开关本体，与所述控制器连接，用于根据所述控制器输出的开关控制信号进行分合闸动作。本发明不但测量数据及故障判断准确可靠，而且功能更加全面，自动化程度大大提高，是实现配电自动化的优化选择。

Description

基于电子式互感器的智能高压配电开关

技术领域

本发明涉及一种高压配电开关，尤其涉及一种基于电子式互感器的智能高压配电开关。

背景技术

用户分界开关是一种安装于配电线路与用户的分界位置、可以把用户界内发生的故障隔离开、防止把故障扩散到系统线路上的户外高压开关，业界形象地称为电力系统的“看门狗”。看门狗类型的开关已有大量使用，但是现有分界开关动作时所依据的配电线路数据不精确，不能够及时作出反应或易发生误动作。例如对于一些城市电网而言，变电站内安装有消弧线圈，用于补偿线路发生单相接地故障后的电容电流，补偿后的零序电流分量几乎完全没有，无法准确判断单相接地故障，可靠性低。可见现有“看门狗”存在数据采集不精确的问题，难以及时有效判断故障发生和作出反应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电子式互感器的智能高压配电开关，以解决现有技术存在的数据采集不精确、难以及时有效判断故障发生和作出反应等问题。

为了解决上述问题，本发明提供的基于电子式互感器的智能高压配电开关，其特征在于，包括：电子式互感器，用于采集配电线路的三相电压及电流信号；控制器，与所述电子式互感器连接，用于接收所述三相电压及电流信号，并判断配电线路的运行状态以及输出相应的开关控制信号；开关本体，与所述控制器连接，用于根据所述控制器输出的开关控制信号进行分合闸动作。

根据上述基于电子式互感器的智能高压配电开关的一种优选实施方式，其中，所述三相电压及电流信号包括配电线路的瞬时信号，所述控制器则用于进一步地根据瞬时信号中的单相线路对地电容电流、零序电流、相电压及零序电压，判断发生界内接地故障以及输出相应的开关控制信号。

根据上述基于电子式互感器的智能高压配电开关的一种优选实施方式，其中，所述控制器包括用于上传配电线路数据、系统参数和接收控制命令的通信模块。

根据上述基于电子式互感器的智能高压配电开关的一种优选实施方式，其中，所述开关本体为真空断路器。

根据上述基于电子式互感器的智能高压配电开关的一种优选实施方式，其中，所述真空断路器的操作机构为永磁机构。

根据上述基于电子式互感器的智能高压配电开关的一种优选实施方式，其中，还包括供电装置，和所述控制器连接，用于向所述控制器提供工作电源。

根据上述基于电子式互感器的智能高压配电开关的一种优选实施方式，其中，所述供电装置为电压互感器、太阳能电池板或风力发电机。

根据上述基于电子式互感器的智能高压配电开关的一种优选实施方式，其中，所述电子式互感器包含用于分别测量三相电流及三相电压信号的三相电子式电流互感器、电子式电压互感器。

基于电子式互感器，本发明可以取得体积小、重量轻、测量范围宽、精度高的优点，借此，本发明可以更及时更精确的获取配电线路的实时信息，并由此快速判断故障发生和进行正确动作，自动化程度大大提高，是实现配电自动化的优化选择。此外，本发明的输出功率小，不会因为二次输出开路而导致设备和人身安全问题，具有很高的安全性和更长的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明优选实施例及其应用的原理结构示意图；

图2为本发明优选实施例实施配电线路单相接地故障检测方法的流程框图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1示意性的示出了本发明优选实施例的结构及其应用时与配电线路的耦接关系，如图所示，本优选实施例包括电子式互感器8、开关本体7、控制器5。其中，电子式互感器8与三相配电线路6耦接，用于采集配电线路的三相电压及电流信号，例如三相电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、单相对地电容电流、零序电压、零序电流、五次谐波、首半波、电流、相电压等信号。控制器5通过电压信号线3和电流信号线4连接于电子式互感器8，并根据三相电压及电流信号，分析配电线路的运行状态，例如分析故障类型并采取相应的处理。控制器5可以为单片机、DSP或者其他通用集成电路、专用集成电路。作为本优选实施例的应用方式之一，在检测配电线路6单相接地故障时，由于单相线路对地电容电流值非常小，基于此，在单相对地电容电流值发生突变时，控制器5即可根据单相对地电容电流判断出配电线路6发生了单相接地故障。进一步地，根据瞬时信号中的相电压，判断发生界内接地故障与否并相应的输出开关控制信号，因为正常运行时，相电压为定值，若发生相电压变化或零序电压增大，则发生单向接地故障于界内。开关本体7与控制器5连接，用于根据控制器5输出的分界开关控制信号进行分合闸动作。

电子式互感器8包含三相电子式电流互感器、电子式电压互感器，用以分别测量三相电流及三相电压信号。并且电子式互感器8可以内置于开关本体7的安装箱体内，也可以外置。

在本优选实施例中，开关本体7为真空断路器，且其操作机构为永磁机构，借此，本优选实施例可以取得多种优点，例如结构紧凑、体积小、重量轻、便于安装和运输免维护、不会退磁、可永久使用、真空开断、纵向磁场灭弧、稳定可靠。

为了便于本优选实施例和上位控制计算机之间的数据交互，控制器5包括用于上传配电线路数据、系统参数和接收控制命令的通信模块51。

在图1所示的本优选实施例中，控制器5所需电源由电压互感器2供应，电压互感器2耦接于配电线路6和控制器5之间，其获取配电线路6的电源之后输出至控制器5。在其他实施例中，还可以采用太阳能电池板或风力发电机向控制器5供电，若本优选实施例安装在配电变压器旁，可直接取配变低压输出的AC220V电源。

图2示出了本发明优选实施例进行单相故障检测时的示意性步骤，在步骤S101，电子式互感器8采集配电线路6的瞬时信号。在步骤S103中，控制器5根据单相对地电容电流大于阈值的检测结果，判断发生接地故障，否则返回。在步骤S105，控制器5根据相电压突变的检测结果，判断发生界内接地故障，否则返回。在步骤S107中，延时一分钟，当然在本发明其他实施例中，也可以延时30秒或90秒等。延时可以使控制器5获得接地故障后稳态的零序电流和零序电压的信号间相位差，并在步骤S109中，检测接地故障是否消失，若消失，则进入步骤S111，控制器5判断该次接地故障为瞬时性故障，并且不向开关本体7发出控制信号，配电线路6的开关本体7不动作。步骤S109中，若接地故障未消失，则进入步骤S113，控制器5则向开关本体7发出分闸信号。接着在步骤S115中，由控制器5根据电子式互感器8发出的电压信号和电流信号，再次检测接地故障是否消失，若消失，则执行步骤S117，控制器5判断该次接地故障为界内故障并报警，若未消失，则执行步骤S119，由控制器5向开关本体7发出合闸控制信号，使得开关本体7重合闸。

综上，本发明具有以下特点：

测量数据精确及时，故障判断及处理快速准确。例如以电子式互感器采集的瞬时信号为判据，利用其进行单相接地故障判断，可以准确检测到接地电阻≤600Ω的单相接地故障，并且区分出故障在界内还是界外。可见，本发明在检测及处理配电线路接地故障时，具有准确可靠、功能全面的优点。

自动隔离大电流故障。用户分支线发生相间短路故障时，开关本体在变电站内重合器动作之前开断故障电流，甩掉故障线路，防止故障扩散到线路和变电站内，提高供电可靠性。进一步地，采用真空断路器，可开断峰值为50kA的故障电流；永磁操作机构可在25ms内断开故障电流。

防窃电式高压计量功能。内置三相电子式电流电压互感器，精度可达到0.2s级，且具有计量功能，可在10kv等级上进行电度计量，计量数据可就地查看，本地读取，也可以把电度数据实时或者定时自动上传给用户后台软件。

由于互感器内置，用户无法通过短接互感器的方式进行窃电，因此通过对比高压计量数据和低压计量数据，可以及时发现用户是否有窃电现象，为供电公司管理提供依据。

大用户负荷控制功能。本发明可以实时监测用户负荷情况，与缴费系统关联，若发现用户欠费时，可远程控制断路器动作。

实现配电自动化功能。遥测，实时采集线路的三相电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数等数据。遥信，软遥信：相间短路、过电流、单相接地、过压、欠压、缺相、断电等；硬遥信：开关位置、通信故障等。遥控，通过配电自动化主站，操作者可以遥控开关分合闸。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种基于电子式互感器的智能高压配电开关，其特征在于，包括：

电子式互感器，用于采集配电线路的三相电压及电流信号；

控制器，与所述电子式互感器连接，用于接收所述三相电压及电流信号，并判断配电线路的运行状态以及输出相应的开关控制信号；

开关本体，与所述控制器连接，用于根据所述控制器输出的开关控制信号进行分合闸动作；

其中，所述电子式互感器内置于开关本体的安装箱体内或外置于开关本体的安装箱体外；

其中，所述控制器与缴费系统关联，当缴费系统发现用户欠费时，远程控制断路器动作；

其中，所述三相电压及电流信号包括配电线路的瞬时信号，所述控制器则进一步地用于根据瞬时信号中的单相线路对地电容电流、相电压，判断发生界内接地故障以及输出相应的开关控制信号；

其中，所述控制器包括用于上传配电线路数据、系统参数和接收控制命令的通信模块；

其中，所述开关本体为真空断路器；

其中，所述真空断路器的操作机构为永磁机构；

其中，还包括供电装置，和所述控制器连接，用于向所述控制器提供工作电源；

其中，所述电子式互感器包含用于分别测量三相电流及三相电压信号的三相电子式电流互感器、电子式电压互感器；

其中，所述三相电子式电流互感器、电子式电压互感器，用于对电度进行计量，电度计量结果在本地或后台软件查看。

2.根据权利要求1所述的基于电子式互感器的智能高压配电开关，其特征在于，所述供电装置为电压互感器、太阳能电池板或风力发电机。