CN103259208A - 一种智能化中压开关柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力系统设备技术领域，尤其涉及一种智能化中压开关柜。本发明包括封闭的金属柜体，柜体内隔离设置有手车室、母线室、电缆室及仪表室，手车室内设置有智能化断路器；智能化断路器包括控制箱、三相动触头及电动底盘车，控制箱内设置有机械特性在线监测装置、断路器控制回路参数测量装置及智能控制模块，控制箱的上部设置有与智能控制模块连接的通信接口，仪表室设置有与所述通信接口连接的智能模块数据采集装置。本发明具备智能化监测、诊断和控制功能，其结构紧凑，机械和电气性能较好，运行安全可靠。

Description

一种智能化中压开关柜

技术领域

本发明涉及电力系统设备技术领域，尤其涉及一种智能化中压开关柜。

背景技术

电力系统的稳定运行不仅影响着国家经济的持续发展，而且与人民群众的日常生活息息相关。随着科技的发展，各行业生产和居民生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求，国家电网公司也提出了智能电网的概念。作为电网的基本单元，10KV中压开关设备必须改变传统的设计和控制模式才能顺应社会发展的趋势，才能为实现智能电网奠定基础。

传统的中压开关柜采用封闭的金属柜体，因而无法及时了解柜内开关设备的运行状况。开关设备发生故障之后再对其进行检修和更换，检修人员不能快速准确地检测出开关柜内故障状况及故障发生位置，而且这种故障的发生是突发性的，没有任何的预警，有可能引发爆炸、火灾等严重危及人身安全的事故，同时影响供配电网络的可靠性，并由此带来重大经济损失，造成严重的社会影响。传统的中压开关柜智能化程度较低，由于结构设置不合理，体积较大，机械传动机构不稳定，技术指标较低。中压开关柜的智能化涉及到测量数字化、控制网络化、状态可视化、信息互动化等方面。其中，测量数字化与状态可视化是将设备在线状态监控应用于中压设备可靠性分析设计；控制网络化与信息互动化则主要是将中压配电系统融入到整个电网中，从而进行通讯分析设计，调度监控。随着中压开关柜的升级换代，有必要研发一种具有监测、诊断和控制功能的智能化中压开关柜。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术所存在的问题而提供一种智能化中压开关柜，本智能化中压开关柜具备智能化监测、诊断和控制功能，其结构紧凑，机械和电气性能较好，运行安全可靠。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。

一种智能化中压开关柜，包括封闭的金属柜体，柜体内隔离设置有手车室、母线室、电缆室及仪表室，手车室内设置有智能化断路器；所述智能化断路器包括控制箱、三相动触头及电动底盘车，控制箱固定设置于电动底盘车上，三相动触头设置于控制箱的后部；母线室设有与所述三相动触头紧密配合的三相静触头，所述三相静触头上设置有触头温度在线监测装置，所述控制箱内设置有机械特性在线监测装置、断路器控制回路参数测量装置及智能控制模块，所述机械特性在线监测装置、所述断路器控制回路参数测量装置及所述触头温度在线监测装置分别与所述智能控制模块连接，所述控制箱的上部设置有与所述智能控制模块连接的通信接口，所述仪表室设置有与所述通信接口连接的智能模块数据采集装置。

其中，所述控制箱的面板上设置有智能显示屏，所述智能显示屏与所述智能控制模块电连接，所述通信接口为24芯或30芯航空插座，所述机械特性在线监测装置为直位移传感器，所述断路器控制回路参数测量装置为霍尔电流电压传感器，所述触头温度在线监测装置为无线温度传感器，所述无线温度传感器与所述智能控制模块无线信号连接。

其中，所述控制箱内设置有电动底盘车控制器，所述电动底盘车控制器与所述智能控制模块电连接。

其中，所述手车室、所述母线室及所述电缆室分别安装有摄像头，柜体上设置有液晶显示屏，所述摄像头通过所述智能模块数据采集装置与所述液晶显示屏电连接。

其中，所述手车室、所述母线室及所述电缆室分别设置有加热装置和温湿度监测传感器，所述仪表室设置有温湿度控制器，所述加热装置和所述温湿度监测传感器分别与所述温湿度控制器连接，所述温湿度控制器与所述智能模块数据采集装置连接。

其中，所述电缆室设置有接地开关电动机构及电动接地开关控制模块，电动接地开关控制模块控制接地开关电动机构运作，所述接地开关电动机构设置有漏电采集传感器，所述漏电采集传感器与所述智能模块数据采集装置连接。

本发明的有益效果为：本智能化中压开关柜作为电网设备、工矿企业动力设计的保护和控制单元，具有完善的在线状态监测、诊断、通信和数据记录功能，显著提高了断路器系统的智能化和可靠性。

附图说明

下面利用附图来对本发明作进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。

图1为本发明的正视结构示意图；

图2为本发明的内部结构示意图；

图3为本发明智能化断路器的正视结构示意图；

图4为本发明智能化断路器的侧视结构示意图；

图5为本发明智能化断路器的俯视结构示意图；

图6为本发明智能化断路器的控制箱的内部结构示意图。

在图1至图6中包括有：

10、柜体；11、手车室；12、母线室；13、电缆室；14、仪表室；

15、智能模块数据采集装置；16、液晶显示屏；

17、触头温度在线监测装置；18、三相静触头；

20、智能化断路器；21、控制箱；22、三相动触头；

23、电动底盘车；24、智能显示屏；25、通信接口；

26、智能控制模块；27、机械特性在线监测装置；

28、断路器控制回路参数测量装置；29、电动底盘车控制器；

31、温湿度监测传感器；32、加热装置；33、摄像头；

41、接地开关电动机构；42、电动接地开关控制模块；

43、漏电采集传感器。

具体实施方式

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。如图1至图6所示，一种智能化中压开关柜，包括封闭的金属柜体10，柜体10内隔离设置有手车室11、母线室12、电缆室13及仪表室14，手车室11内设置有智能化断路器20；所述智能化断路器20包括控制箱21、三相动触头22及电动底盘车23，控制箱21固定设置于电动底盘车23上，三相动触头22设置于控制箱21的后部；母线室12设有与所述三相动触头22紧密配合的三相静触头18，所述三相静触头18上设置有触头温度在线监测装置17，所述控制箱21内设置有机械特性在线监测装置27、断路器控制回路参数测量装置28及智能控制模块26，所述机械特性在线监测装置27、所述断路器控制回路参数测量装置28及所述触头温度在线监测装置17分别与所述智能控制模块26连接，所述控制箱21的上部设置有与所述智能控制模块26连接的通信接口25，所述仪表室14设置有与所述通信接口25连接的智能模块数据采集装置15。

所述控制箱21的面板上设置有智能显示屏24，所述智能显示屏24与所述智能控制模块26电连接，所述通信接口25为24芯或30芯航空插座，所述机械特性在线监测装置27为直位移传感器，所述断路器控制回路参数测量装置28为霍尔电流电压传感器，所述触头温度在线监测装置17为无线温度传感器，所述无线温度传感器与所述智能控制模块26无线信号连接。所述机械特性在线监测装置27为直位移传感器，通过安装直位移传感器，在线监测三相动触头22动臂的直行程位移，从而计算出触头合闸速度、分闸速度、分合闸时间和分合闸行程曲线等机械参量。断路器控制回路参数测量装置28为霍尔电流电压传感器，集成的霍尔电压电流传感器记录操作过程中的分合闸线圈电流和储能电机的电压电流，通过分析线圈电流特征值点的变化提前发现断路器操作回路的故障趋势。触头温度在线监测装置17为无线温度传感器，无线温度传感器与智能控制模块26无线信号连接，利用无线温度传感器测量断路器梅花触头附近的温度，再通过无线发射传输模块传递至智能控制模块26并在智能显示屏24上显示，在回路温度异常升高时发出报警信号。信息可以通过通信接口25向外传输，通信接口25采用485总线方式，利用航空插座的空余插针进行通信，并且可以和在线监测系统连接并构成分布式监测诊断系统，将测量参数传送到远方监控系统中，并且提供了数字化的控制接口，可以适应数字化变电站系统远程数字控制的需要。

所述控制箱21内设置有电动底盘车控制器29，所述电动底盘车控制器29与所述智能控制模块26电连接。电动底盘车控制器29与断路器监测控制系统融合，实现断路器的电动进出，同时具有手动优先、过流保护、电气机械闭锁、进退控制、紧急制动、标准通信接口、远程功能调用和报警等功能。

所述控制箱21的面板上设置有智能显示屏24，智能显示屏24与智能控制模块26电连接。系统测量和分析结果通过智能显示屏24在断路器操作面板上立即显示出来，具体分为七个功能界面，包括：运行参数界面、分闸位移曲线界面、合闸位移曲线界面、分闸电流曲线界面、合闸电流曲线界面、储能电机电流曲线界面及综合状态显示界面。

所述手车室11、所述母线室12及所述电缆室13分别安装有摄像头33，柜体10上设置有液晶显示屏16，所述摄像头33通过所述智能模块数据采集装置15与所述液晶显示屏16电连接。通过设置于柜内的摄像头33可方便地观察到柜内电气设备的工作状况，同时当柜内电气设备出现故障也可快速准确地判断故障状况及位置，实现隔室可视化，便于检修，而且其结构设置合理，使用简单方便，安全可靠。手车室11的摄像头33安装于手车室11的侧壁上且与智能化断路器20相对设置。母线室12设有母线接线端子，所述母线室12的摄像头33安装于母线室12的顶部且与母线接线端子相对设置。电缆室13的摄像头33安装于电缆室13的后部。在手车推动智能化断路器20进出过程中和接地开关电动分合闸过程中，液晶显示屏16自动切换到视频界面，可以观测活门、一次触头及接地开关动触头的运动过程。智能模块数据采集装置15通过通信接口25与外部监测系统连接，将摄像头33采集到的视频信号传送至外部监测系统，可组成远程的分布式在线监测诊断系统。所述摄像头33为可旋转摄像头。所述摄像头33上设有LED照明灯。检测时转动摄像头33，并打开LED照明灯，使得监测范围更大，视频图像效果更清晰，使用方便。

所述手车室11、所述母线室12及所述电缆室13分别设置有加热装置32和温湿度监测传感器31，所述仪表室14设置有温湿度控制器，所述加热装置32和所述温湿度监测传感器31分别与所述温湿度控制器连接，所述温湿度控制器与所述智能模块数据采集装置15连接。温湿度控制器接收各仓室的温湿度监测传感器31所监测到的温湿度信号，通过计算并控制加热装置32运作使对应仓室加热到适合温度，以保持各仓室的温湿度环境介于凝露点之上，从而防止凝露。所述手车室11的加热装置32和温湿度传感器安装于所述柜体10的侧壁上。所述母线室12的加热装置32和温湿度传感器安装于所述柜体10的后板上。所述电缆室13的加热装置32和温湿度传感器安装于所述柜体10的后板上。所述柜体10上分别在对应手车室11、母线室12及电缆室13的位置开设有观测窗口，通过观测窗口可方便地查看柜体10内各隔离仓室的是否存在凝露现象。本智能化中压开关柜不单采用加热除湿控制方式，同时设置有温湿度控制器，通过温湿度控制器来监测柜内外温湿度及柜体10内各隔离仓室的温湿度，进而对柜内温湿度的进行控制，从而可有效地防止凝露现象，保障电力设备运行安全可靠。

所述电缆室13设置有接地开关电动机构41及电动接地开关控制模块42，电动接地开关控制模块42控制接地开关电动机构41运作，所述接地开关电动机构41设置有漏电采集传感器43，所述漏电采集传感器43与所述智能模块数据采集装置15连接。为便于柜体10电缆侧的检修和维护，开关柜可在电缆侧配置采用智能电动控制关、合操作的接地开关。接地开关采用双向伞齿轮传动，并实现与前、后门连锁；在分、合操作时不仅平稳轻便，制动、定位准确，有效避免误动作而造成的连锁机构损害，而且提高了电缆挂接高度，最大限度的扩大了电缆检修空间，同时还具备手动优先及远方操作等功能。

与常规的中压开关柜相比，本智能化中压开关柜作为电网设备、工矿企业动力设计的保护和控制单元，具有完善的在线状态监测、诊断、通信和数据记录功能，显著提高了断路器系统的智能化和可靠性。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种智能化中压开关柜，包括封闭的金属柜体（10），柜体（10）内隔离设置有手车室（11）、母线室（12）、电缆室（13）及仪表室（14），其特征在于：手车室（11）内设置有智能化断路器（20）；所述智能化断路器（20）包括控制箱（21）、三相动触头（22）及电动底盘车（23），控制箱（21）固定设置于电动底盘车（23）上，三相动触头（22）设置于控制箱（21）的后部；母线室（12）设有与所述三相动触头（22）紧密配合的三相静触头（18），所述三相静触头（18）上设置有触头温度在线监测装置（17），所述控制箱（21）内设置有机械特性在线监测装置（27）、断路器控制回路参数测量装置（28）及智能控制模块（26），所述机械特性在线监测装置（27）、所述断路器控制回路参数测量装置（28）及所述触头温度在线监测装置（17）分别与所述智能控制模块（26）连接，所述控制箱（21）的上部设置有与所述智能控制模块（26）连接的通信接口（25），所述仪表室（14）设置有与所述通信接口（25）连接的智能模块数据采集装置（15）。

2.根据权利要求1所述的智能化中压开关柜，其特征在于：所述控制箱（21）的面板上设置有智能显示屏（24），所述智能显示屏（24）与所述智能控制模块（26）电连接，所述通信接口（25）为24芯或30芯航空插座，所述机械特性在线监测装置（27）为直位移传感器，所述断路器控制回路参数测量装置（28）为霍尔电流电压传感器，所述触头温度在线监测装置（17）为无线温度传感器，所述无线温度传感器与所述智能控制模块（26）无线信号连接。

3.根据权利要求1所述的智能化中压开关柜，其特征在于：所述控制箱（21）内设置有电动底盘车控制器（29），所述电动底盘车控制器（29）与所述智能控制模块（26）电连接。

4.根据权利要求1所述的智能化中压开关柜，其特征在于：所述手车室（11）、所述母线室（12）及所述电缆室（13）分别安装有摄像头（33），柜体（10）上设置有液晶显示屏（16），所述摄像头（33）通过所述智能模块数据采集装置（15）与所述液晶显示屏（16）电连接。

5.根据权利要求1所述的智能化中压开关柜，其特征在于：所述手车室（11）、所述母线室（12）及所述电缆室（13）分别设置有加热装置（32）和温湿度监测传感器（31），所述仪表室（14）设置有温湿度控制器，所述加热装置（32）和所述温湿度监测传感器（31）分别与所述温湿度控制器连接，所述温湿度控制器与所述智能模块数据采集装置（15）连接。

6.根据权利要求1所述的智能化中压开关柜，其特征在于：所述电缆室（13）设置有接地开关电动机构（41）及电动接地开关控制模块（42），电动接地开关控制模块（42）控制接地开关电动机构（41）运作，所述接地开关电动机构（41）设置有漏电采集传感器（43），所述漏电采集传感器（43）与所述智能模块数据采集装置（15）连接。

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