CN102790360B - 一种低压成套开关设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压成套开关设备及其控制方法，设备包括变压器、控制器和若干个断路器，控制器的测量模块连接在变压器的输出端上；变压器的输入端连接电源母线，输出端连接若干条重要等级各不相同的出线；每一条出线上都串接有一个断路器，断路器还包括一个控制端，控制器的驱动单元分别与各断路器的控制端连接。控制器通过测量模块监控变压器输出电路中的电流值大小，当发现电流值大于整定值并持续一定时间以后发送控制信号使当前状态下没有断路的出线中重要等级最小的出线的断路器断开，如果电流值仍旧超过整定值则继续断开重要等级较低的断路器。这样可以使重要负荷尽量保持在工作状态。本发明适用于所有的低压电路。

Description

一种低压成套开关设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种电路控制装置，尤其是涉及一种可以降低重要负荷停电几率的低压成套开关设备及其控制方法。

背景技术

低压成套开关设备在低压（380V及以下电压等级）供电系统中负责完成电能的控制、保护、测量、转换和分配。由于低压成套开关设备深入到生产现场、公共场所、居民住宅等地点，可以说凡是使用电气设备的地方都要配备该设备。

现有的低压成套开关设备中，主线上都设置有主回路断路器，这样在主回路中出现较大电流时，会直接切断整个回路，使所有用电设备断电。即某些次要回路中的用电器出现故障导致电流过大也会使得重要回路中的用电器断电，影响生产和生活用电。

中华人民共和国国家知识产权局于2012年04月18日公开了授权公告号为CN202197039U的专利文献，名称是《一种抽屉式低压成套开关设备》，其包括外壳、安装于外壳内上部的主母排、安装于外壳内的断路器和电流互感器、安装于外壳内底壁上的零排和地排、以及安装于外壳内下部的电缆出线端，所述主母排通过电流互感器与断路器的输入端电性连接，所述断路器的输出端与电流出线端电性连接。此方案仍然是在母线上安装有断路器，一旦断电则所有用电器都会停止工作。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的母线上安装有断路器、断电会影响所有用电器的技术问题，提供一种不在母线上安装断路器、次要用电设备故障不会影响重要用电设备工作的低压成套开关设备及其控制方法。

本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种低压成套开关设备，包括变压器、控制器和若干个断路器，所述控制器包括依次连接的测量模块、处理器单元和驱动单元，所述处理器单元还连接有存储单元，所述测量模块连接在变压器的输出端上；所述变压器的输入端连接电源母线，输出端连接若干条重要等级各不相同的出线；每一条出线上都串接有一个断路器，所述断路器还包括一个可以控制断路器主触点在断开和闭合两个状态之间切换的控制端，所述控制器的驱动单元分别与各断路器的控制端连接。

本方案在主回路上不安装断路器，节省了空间和成本。当某条出线中的用电设备发生故障导致主回路中电流超过整定值后，控制器控制重要等级最低的出线中的断路器断开，如果电流仍然超过整定值，则继续断开处于连接状态的出线中重要等级最低的出线，依此类推，直至主回路中的电流小于整定值。这样如果是重要等级较低的出线发生故障，比其重要等级高的回路仍然可以保持工作，将影响降低到最小。

作为优选，所述母线与变压器的输入端之间依次串联有二位置负荷开关、插入式熔断器和后备式熔断器。二位置负荷开关作为整个回路的总开关，插入式熔断器和后备式熔断器作为在出现大电流时熔断，作为回路的安全保证设备。两个熔断器有效提高了安全系数。

作为优选，所述变压器的输出端还连接有电容补偿装置，所述电容补偿装置包括依次连接的电容补偿断路器、测量互感器、熔断器、切换电容器接触器、热继电器和自愈式低电压并联电容器。电力系统的用电设备在使用时会产生无功功率，而且通常是电感性的，它会使电源的容量使用效率降低，而通过在系统中适当地增加电容的方式就可以得以改善。电容补偿断路器可以在电容补偿装置的电流过大时进行断路，保护电容补偿装置和主回路上各设备的安全。测量互感器用于检测电流补偿装置中的电流值和电压值。熔断器可以在有大电流通过时熔断，提高安全性。大容量电容在瞬间通电的时候对电容充电电流很大，会造成大电流冲击，电路瞬间过载，瞬间过载会烧断熔断器。切换电容器接触器是通过限流电阻给电容充电，然后通过内部延时装置接通电源，降低电路的大电流冲击，防止损坏线路熔断器。热继电器是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，电路断开，实现电路的过载保护。自愈式低电压并联电容器用于提高系统功率因素，调整网络电压，降低线路损耗。

作为优选，低压成套开关设备还包括电压表和电流表，所述电压表和电流表的测量端连接在变压器的输出端上。电压表和电流表用于检测当前主回路的电压值和电流值。

作为优选，低压成套开关设备还包括若干个避雷器，二位置负荷开关的输入端、变压器的输出端上都连接有避雷器，所述电容补偿装置中的测量互感器和熔断器的连接点上也连接有避雷器。避雷器用于防止电路受到雷击伤害。

作为优选，低压成套开关设备还包括报警单元，所述报警单元与所述控制器连接。当发生故障时，报警单元进行报警，通知管理人员进行维修。

一种低压成套开关设备的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、给每条出线分配不同的重要等级，并将重要等级和对应的出线中的断路器存储在控制器中；

步骤二、控制器通过测量模块监控变压器输出电路中的电流值大小，当发现电流值大于整定值并持续一定时间以后，跳转步骤三；

步骤三、控制器通过驱动单元发送控制信号使当前状态下没有断路的出线中重要等级最小的出线的断路器断开，并跳转步骤四；

步骤四、继续监控变压器输出电路的电流值大小，如果电流值仍旧超过整定值，则跳转步骤三，如果电流值正常，则跳转步骤二。

作为优选，步骤三中，断开重要等级最小的出线的断路器以后，进行报警。

作为优选，步骤二中，当出现以下三种情况中的任何一种时，跳转步骤三：

（1）电路中的电流值大于变压器额定电流的1.2倍并持续2小时；

（2）电路中的电流值大于变压器额定电流的1.3倍并持续1小时；

（3）电路中的电流值大于变压器额定电流的1.4倍并持续0.5小时。

通过对不同电流值设定不同的持续时间阈值，可以有较高的适应度和安全性，对于一些突发的、短时间的较大负载也可以正常应对。

本发明带来的实质性效果是，在主回路中无需安装断路器，当次要设备发生故障使主回路中电流增大时，不会对比故障设备重要等级高的设备产生影响，在限制配电变压器过负荷的同时降低了重要负荷的停电几率。

附图说明

图1是本发明的低压成套开关设备的一种结构示意图；

图2是本发明的一种控制流程图；

图中：1、二位置负荷开关，2、插入式熔断器，3、后备式熔断器，4、变压器，5、电流表，6、电压表，7、控制器，8、第一断路器，9、第二断路器，10、第三断路器，11、第四断路器，12、电容补偿断路器，13、测量互感器，14、熔断器，15、切换电容器接触器，16、热继电器，17、自愈式低电压并联电容器，18、避雷器，19、报警单元。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种低压成套开关设备，如图1所示，包括依次连接的二位置负荷开关1、插入式熔断器2、后备式熔断器3和变压器4，二位置负荷开关1的输入端连接电源母线。变压器4的输出端连接四条出线，四条出现上分别设有重要等级从高到低的第一断路器8、第二断路器9、第三断路器10和第四断路器11。变压器4的输出端还连接有电流表5的互感器、电压表6的互感器和控制器7的测量模块，并且电流表5的互感器、电压表6的互感器和控制器7的测量模块都设置在所有出线的前端。第一断路器8、第二断路器9、第三断路器10和第四断路器11都包括一个与控制器7连接的控制端。控制器7除了测量单元还包括处理器单元、驱动单元和存储单元，处理器单元分别连接测量模块、驱动单元和存储单元。 

控制器能根据电流传感器测得的变压器输出总电流的大小和持续时间，经过处理器运算，决定是否通过驱动单元发送控制信号给不同的控制回路。每个控制回路中接有电源和分励脱扣器，出线电路中的断路器会因其所带的分励脱扣器通电而跳闸。

变压器4的输出端还连接有电容补偿装置，电容补偿装置包括依次连接的电容补偿断路器12、测量互感器13、熔断器14、切换电容器接触器15、热继电器16和自愈式低电压并联电容器17。

本实施例的低压成套开关设备还包括3个避雷器18，二位置负荷开关1的输入端、变压器4的输出端上都连接有避雷器18，电容补偿装置中的测量互感器13和熔断器14的连接点上也连接有避雷器18。

本实施例的低压成套开关设备还包括与控制器7连接的报警单元19。当回路发生故障使某些回路断路时，报警单元19报警，通知维修人员进行维修。

一种低压成套开关设备的控制方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤一、给4条出线分配不同的重要等级，第一断路器8所在的回路重要等级最高，第二断路器9所在的回路重要等级次之，第三断路器10所在的回路重要等级再次之，第四断路器11所在的回路重要等级最低，重要等级和对应的出线中的断路器编号存储在控制器的存储单元中；

步骤二、控制器7通过测量模块监控变压器4输出电路中的电流值大小，当发现电流值大于1.2倍变压器额定电流时并持续2小时或大于1.3倍变压器额定电流时并持续1小时或大于1.4倍变压器额定电流时并持续0.5小时以后，跳转步骤三；

步骤三、控制器7通过驱动单元发送控制信号使当前状态下没有断路的出线中重要等级最小的出线的断路器断开，并跳转步骤四；

步骤四、继续监控变压器输出电路的电流值大小，如果电流值仍旧超过整定值，则跳转步骤三，如果电流值正常，则跳转步骤二。

比如第三断路器所在的回路发生故障导致主回路电流超过整定值，则控制器先控制第四断路器断开，此时主回路的电流仍然会超过整定值，控制器再控制第三断路器断开，主回路中的电流减小到整定值以下，即故障回路已经被断路，而重要等级较高的第一和第二断路器所在回路中的负荷仍然保持工作状态。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了控制器、断路器等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (3)

1.一种低压成套开关设备的控制方法，包括变压器、控制器和若干个断路器，所述控制器包括依次连接的测量模块、处理器单元和驱动单元，所述处理器单元还连接有存储单元，所述测量模块连接在变压器的输出端上；所述变压器的输入端连接电源母线，输出端连接若干条重要等级各不相同的出线；每一条出线上都串接有一个断路器，所述断路器还包括一个可以控制断路器主触点在断开和闭合两个状态之间切换的控制端，所述控制器的驱动单元分别与各断路器的控制端连接；

所述母线与变压器的输入端之间依次串联有二位置负荷开关、插入式熔断器和后备式熔断器；

所述变压器的输出端还连接有电容补偿装置，所述电容补偿装置包括依次连接的电容补偿断路器、测量互感器、熔断器、切换电容器接触器、热继电器和自愈式低电压并联电容器；

还包括电压表和电流表，所述电压表和电流表的测量端连接在变压器的输出端上；

还包括若干个避雷器，二位置负荷开关的输入端和变压器的输出端上都连接有避雷器，所述电容补偿装置中的测量互感器和熔断器的连接点上也连接有避雷器；

还包括报警单元，所述报警单元与所述控制器连接；

其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、给每条出线分配不同的重要等级，并将重要等级和对应的出线中的断路器编号存储在控制器中；

步骤二、控制器通过测量模块监控变压器输出电路中的电流值大小，当发现电流值大于整定值并持续一定时间以后，跳转步骤三；

步骤三、控制器通过驱动单元发送控制信号使当前状态下没有断路的出线中重要等级最小的出线的断路器断开，并跳转步骤四；

步骤四、继续监控变压器输出电路的电流值大小，如果电流值仍旧超过整定值，则跳转步骤三，如果电流值正常，则跳转步骤二。

2.根据权利要求1所述的一种低压成套开关设备的控制方法，其特征在于，步骤三中，断开重要等级最小的出线的断路器以后，进行报警。

3.根据权利要求1或者2所述的一种低压成套开关设备的控制方法，其特征在于，所述步骤二中，当电路中的电流值大于变压器额定电流的1.2倍并持续2小时或者电流值大于变压器额定电流的1.3倍并持续1小时或者电流值大于变压器额定电流的1.4倍并持续0.5小时以后，跳转步骤三。