CN103248117B

CN103248117B - 一种无pt智能化高压开关

Info

Publication number: CN103248117B
Application number: CN201310131192.5A
Authority: CN
Inventors: 周迭辉; 胡九弟
Original assignee: Zhuhai Copower Electric Co ltd
Current assignee: Zhuhai Powint Electric Co ltd
Priority date: 2013-04-16
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2015-08-05
Anticipated expiration: 2033-04-16
Also published as: CN103248117A

Abstract

本发明公开并提供了一种无PT智能化高压开关，它包括操作机构（1）、开关箱体（2）、取电部分（3）、带过压保护的超级电容储能模块（4）、A相真空泡（5）、B相真空泡（6）、C相真空泡（7）、A相进线装置（8）、B相进线装置（9）、C相进线装置（10）、A相出线装置（11）、B相出线装置（12）和C相出线装置（13），本发明解决了目前开关均依赖PT供电的缺陷，采用三相电容降压取电、超级电容储能的供电方法，结合创新的微功耗设计、构成以微控制为核心的控制系统；本发明具有小型化、节能减排、有利于环保等优势，而且可消除由于PT的使用产生谐振污染、PT爆炸等现象。本发明可应用于高压控制领域。

Description

一种无PT智能化高压开关

技术领域

本发明涉及一种无PT智能化高压开关。

背景技术

目前，随着电网改造和新电网的建设，6KV-35KV的高压开关每年都有几十万台的市场需求。近年来，随着智能电网的大规模建设，这些开关都开始配备各类智能控制器。智能控制器的工作以及开关的分合闸操作均需要有电源提供。普遍的电源是采用PT（电压互感器）而获得、即由高压线路变换成所需的220V或110V电压作为电源。

PT价格昂贵，使智能化的进程受到影响；另外，PT主要原材料是硅钢片、铜漆包线及树脂。若全国所有在线高压开关实现智能化，至少要耗费上述原材料450000吨。光炼钢用的电耗就将达到45亿度。开关实现无PT工作具有非常重要的意义。

综上所述，研究利用微功耗微控制器技术、电容降压技术和大容量电容储能技术，开发实现无PT智能化高压开关、节省资源、同时实现智能化控制是一项利国利民、加速电网改造和新电网建设的新课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服目前所有开关均依赖PT供电的缺陷，提供一种无PT智能化高压开关。本发明采用三相电容降压取电、超级电容储能的供电方法，结合创新的微功耗设计、构成以微控制为核心的控制系统；控制器可以实现和开关一体化从而实现了开关的小型化，也可将控制部分和开关分开组成智能开关。

本发明所采用的技术方案是：本发明它包括操作机构、开关箱体、A相真空泡、B相真空泡、C相真空泡、A相进线装置、B相进线装置、C相进线装置、A相出线装置、B相出线装置和C相出线装置，它还包括取电部分和带过压保护的超级电容储能模块，A、B、C三相进线装置将电源侧的三相高压引入开关箱体后，分别经过所述各相真空泡后由取电部分进行降压整流，然后由所述带过压保护的超级电容储能模块进行储能，超级电容储能模块整体和取电部分均装置有过压保护装置，所述取电部分向所述带过压保护的超级电容储能模块提供储能电源。

所述取电部分包括A相降压电容、B相降压电容、C相降压电容、三相整流单元和保护电路，所述A相降压电容、B相降压电容和C相降压电容均与所述三相整流单元连接，所述三相整流单元与所述保护电路连接。

所述操作机构包括系统控制部分和低压处理单元，所述系统控制部分和低压处理单元均为微功耗运行，所述操作机构为所述无PT智能化高压开关各电路提供工作电源，所述无PT智能化高压开关的分、合闸电源由所述带过压保护的超级电容储能模块输出。

本发明的有益效果是：由于本发明它包括操作机构、开关箱体、A相真空泡、B相真空泡、C相真空泡、A相进线装置、B相进线装置、C相进线装置、A相出线装置、B相出线装置和C相出线装置，它还包括取电部分和带过压保护的超级电容储能模块，A、B、C三相进线装置将电源侧的三相高压引入开关箱体后，分别经过所述各相真空泡后由取电部分进行降压整流，然后由所述带过压保护的超级电容储能模块进行储能，超级电容储能模块整体和取电部分均装置有过压保护装置，所述取电部分向所述带过压保护的超级电容储能模块提供储能电源；所述取电部分包括A相降压电容、B相降压电容、C相降压电容、三相整流单元和保护电路，所述A相降压电容、B相降压电容和C相降压电容均与所述三相整流单元连接，所述三相整流单元与所述保护电路连接；所述操作机构包括系统控制部分和低压处理单元，所述系统控制部分和低压处理单元均采用微功耗设计，所述操作机构为所述无PT智能化高压开关各电路提供工作电源，所述无PT智能化高压开关的分、合闸电源由所述带过压保护的超级电容储能模块输出。所以本发明是一种无PT的微功耗智能化高压开关。它具有下述优点和效果：

1、采用三相电容降压取电、由超级电容储能，该部分装于开关箱体内。

2、由DC-DC模块产生供控制系统工作所需电压。

3、分合闸采用超级电容储能的能量。

4、用“耗电转移”的办法，大幅度降低控制部分的功耗，为系统正常微功耗工作创造条件。

附图说明

图1是本发明电路结构方框示意图；

图2是本发明取电部分电路结构方框示意图；

图3是本发明系统及操作控制部分电路结构方框示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，一种无PT的微功耗智能化高压开关，它包括操作机构1、开关箱体2、A相真空泡5、B相真空泡6、C相真空泡7、A相进线装置8、B相进线装置9、C相进线装置10、A相出线装置11、B相出线装置12和C相出线装置13。它还包括取电部分3和带过压保护的超级电容储能模块4。A、B、C三相进线装置将电源侧的三相高压引入开关箱体后，分别经过所述各相真空泡后由取电部分3进行降压整流，然后由所述带过压保护的超级电容储能模块4进行储能，超级电容储能模块整体和取电部分均装置有过压保护装置，所述取电部分3向所述带过压保护的超级电容储能模块4提供储能电源。

所述取电部分3包括A相降压电容301、B相降压电容302、C相降压电容303、三相整流单元304和保护电路305，所述A相降压电容301、B相降压电容302和C相降压电容303均与所述三相整流单元304连接，所述三相整流单元304与所述保护电路305连接。

所述操作机构1包括系统控制部分和低压处理单元，所述系统控制部分和低压处理单元均为微功耗运行，所述操作机构1为所述无PT智能化高压开关各电路提供工作电源，所述无PT智能化高压开关的分、合闸电源由所述带过压保护的超级电容储能模块4输出。

本发明采用三相电容降压取电的供电方法，结合创新的间隙式工作模式，实现了单片机外围电路的低功耗，微功耗设计、构成以微控制为核心的控制系统；控制器实现了无PT工作。

本实施例中，电压经处理后，给超级电容充电和给系统供电。为确保充电的可靠性，系统能够正常运行，采用三相CT给系统供电和给超级电容供电，三相CT的次级得到6组二次电压后，经过电源控制处理，使功耗最小化，电压的利用效率可达到90%，并通过超级电容监控电路，当电容的电压低于所设定值的时候，关闭系统相应的模块。本发明提高了CT二次充电的可靠性，替代现行的电压互感器将起到减少资源消耗、降低高压开关实现智能化成本将有十分重要意义。

采用直接从开关箱体内的A、B、C三相通过电容降压、三相全波整流获得控制系统所需的电源；电容降压后的电源用超级电容储存；当超级电容上的电压不够时，用低压处理电路进行补充保护；低压处理电路采用了用开关的CT二次电流作电流-电压变换、产生该部分电路所需工作电源，并用常规电解电容储电，对线路进行保护。

由于提供的电源功率很小，如果不采取非常有效的节电措施，系统将无法工作。因而整个系统各部分采用了低功耗设计并使各个部分的功耗尽可能降到最低。为降低功耗大的单片机外围模块的功耗，采用了独特的“功耗转移”设计。这些设计如下：

遥控的处理：使开关控制电路的遥控接收模块采用占空比很低的周期性的间隙工作方式，使其大部分时间处于切断电源的不工作状态，只保持很少时间工作。但在需要作遥控器操作时，使发射器的发射时间超过接收部分的通电工作时间加上停电时间，以确保每次发射时能够被接收到、从而产生有效遥控操作。

PDA的通讯：开关控制器上的PDA模块也采用占空比很低的周期性的间隙工作方式。在需要作PDA通讯时，使PDA的发射时间超过接收部分的通电工作时间加上停电时间，以确保每次发射时能够被接收到。但一旦确定有PDA通讯，则给开关控制器上的PDA模块维持供电，直至一段时间没有通讯数据时，关闭该电源进入间隙工作状态。

上述方法中，把平时一直工作耗电较大的控制器上遥控模块和PDA通讯模块大部分时间关断电源，实现低功耗，而在遥控发射装置和PDA上维持长时间的发射时间-消耗多的电能，即“耗电转移”。这样处理后，开关控制器上的遥控和PDA部分的平均功耗降低到了忽略不计的程度。

系统及操作控制部分包括：电源线、控制线及信号线电缆19，EMC电路20， DC-DC转换电路21，微处理器22，模拟信号处理单元23，开关信号处理单元24，遥控单元25，遥控电源控制电路26，PDA通讯单元27，PDA电源控制单元28，与主站的通讯单元29，拨码开关设置单元30，和低压处理单元31。在本实施例中，所述微处理器22为单片机。所述电源线、控制线及信号线电缆19将开关量信号、模拟信号、电源及控制输出线引至控制部分，开关量信号用光耦隔离后，由微处理器22检测；模拟信号经隔离放大等处理后，由微处理器22采样。当电流超过定值时，符合开关动作逻辑、可启动开关分闸；开关运行定值由拨码开关设置单元30设置；系统的电源由EMC电路20通过DC-DC转换电路21变换成微处理器22所需的工作电压；遥控单元25的电源通断由遥控电源控制电路26控制； PDA通讯单元27的电源通断由PDA电源控制单元28控制，与主站的通讯由与主站的通讯单元29完成。

低压处理单元：当储能超级电容上的电压过低时，用上述电路不能进行分闸，因此设计了低压处理单元31进行过流脱扣。该电路运用开关的保护CT的二次电流产生电压，对电容充电储能，同时给该单元的单片机供电。单片机对线路电流也进行测量，当线路电流不正常时，通过过流线圈进行脱扣。

测控部分功能包括：速断保护、过流保护、三次重合闸、事件记录、防涌流保护、接地保护、实时时钟、重合闸后加速、实时状态查询、智能掌上电脑控制、GPRS及光纤通讯等。本发明解决了目前所有开关均依赖PT供电的缺陷，采用三相电容降压取电、超级电容储能的供电方法，结合创新的微功耗设计、构成以微控制为核心的控制系统；控制器可以实现和开关一体化从而实现了开关的小型化，也可将控制部分和开关分开组成智能开关。本发明能节约资源、节能减排、有利于环保，而且可消除由于PT的使用对线路产生谐振污染、PT爆炸等现象。

Claims

1. 一种无PT智能化高压开关，它包括操作机构（1）、开关箱体（2）、A相真空泡（5）、B相真空泡（6）、C相真空泡（7）、A相进线装置（8）、B相进线装置（9）、C相进线装置（10）、A相出线装置（11）、B相出线装置（12）和C相出线装置（13），其特征在于：它还包括取电部分（3）和带过压保护的超级电容储能模块（4），A、B、C三相进线装置将电源侧的三相高压引入开关箱体后，分别经过所述各相真空泡后由取电部分（3）进行降压整流，然后由所述带过压保护的超级电容储能模块（4）进行储能，超级电容储能模块整体和取电部分均装置有过压保护装置，所述取电部分（3）向所述带过压保护的超级电容储能模块（4）提供储能电源，当所述超级电容储能模块（4）上的电压不够时，用低压处理电路进行补充保护，低压处理电路采用开关的CT二次电流作电流-电压变换，产生控制系统所需的工作电源，并用电解电容储电，对线路进行保护；所述取电部分（3）包括A相降压电容（301）、B相降压电容（302）、C相降压电容（303）、三相整流单元（304）和保护电路（305），所述A相降压电容（301）、B相降压电容（302）和C相降压电容（303）均与所述三相整流单元（304）连接，所述三相整流单元（304）与所述保护电路（305）连接，所述操作机构（1）包括系统控制部分和低压处理单元，所述系统控制部分和低压处理单元均为微功耗运行。

2.根据权利要求1所述的一种无PT智能化高压开关，其特征在于：所述操作机构（1）为所述无PT智能化高压开关各电路提供工作电源，所述无PT智能化高压开关的分、合闸电源由所述带过压保护的超级电容储能模块（4）输出。