CN104135071A - 一种多功能低压智能开关 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能低压智能开关，测量与保护一体化电流互感器和温度传感器分别向智能模块传递电流信号和温度信号，智能模块控制脱扣器和电动操作机构分别实现自动分合闸功能和自动重合闸功能，智能模块中的CPU处理单元根据设置参数和分合闸条件计算分析通过输入输出接口电路的输出接口对外进行输出控制；本发明实现了开关断路器多功能一体化，具有综合保护、考核计量、电能测量、分支回路监测、电能管理、配变监测、负荷管理、预付费管理、GPRS通讯、多回路监控、配电线路过负荷监控、远程抄表、故障录波、故障预警、电能质量监测、多功能谐波监测、无功补偿控制、电压监测、电力参数测量、重合闸控制等功能。

Description

一种多功能低压智能开关
技术领域
本发明涉及一种开关，具体涉及一种多功能低压智能开关。
背景技术
随着科技的进步，电力行业的发展迅速，配电网里常用的开关有负荷开关、真空断路器、塑壳断路器、剩余电流动作断路器等，主要作为用电的进线和出线开关，在电网中的应用非常广泛。一般开关具有自动重合闸、剩余电流保护等功能，但是目前没有一种在一个开关上同时实现多种功能的产品，一是由于要安装各种电流互感器，需要占用大量空间，制成的产品体积较大；二是将这些功能集中在某一个单元中具有难度，要求集合配变监测技术、负荷管理控制技术、GPRS 通讯技术、微机保护技术、故障录波技术、电能质量监测技术等。 
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种多功能低压智能开关。
技术方案：一种多功能低压智能开关，包括智能模块、测量与保护一体化电流互感器、温度传感器、脱扣器和电动操作机构，所述测量与保护一体化电流互感器和温度传感器分别向所述智能模块传递电流信号和温度信号，所述智能模块控制所述脱扣器和电动操作机构分别实现自动分合闸功能和自动重合闸功能，所述智能模块包括电压电流采集电路、三相电源电路、CPU处理单元、输入输出接口电路、GPRS 通讯单元电路和液晶屏显示电路，所述三相电源电路给所述CPU处理单元供电，所述电压电流采集电路采集电路信息通过所述输入输出接口电路的输入接口传递给CPU处理单元，所述CPU处理单元根据设置参数和分合闸条件计算分析通过所述输入输出接口电路的输出接口对外进行输出控制，所述CPU处理单元还连接有与主站计算机交换数据的所述GPRS 通讯单元电路和用于显示数据信息的所述液晶显示屏。
进一步，所述CPU处理单元通过计算有功电量、无功电量、有功功率、无功功率、功率因数和谐波实现电能测量、考核计量。
进一步，所述三相电源电路采用单相电输入时所述CPU处理单元即可正常工作。
进一步，所述输入输出接口电路的输入接口包括电压信号、电流信号和温度信号输入，输出接口包括继电器控制输出、RS485 通讯接口输出、有功脉冲输出、无功脉冲输出和开关状态接口输出，继而实现了继电器控制分合闸功能、RS485 数据传输功能、脉冲输出用于电量校准功能、开关状态监测功能。
进一步，需要配变监测、电能管理、故障录波、电能质量监测、综合保护时，所述CPU处理单元记录电压、电流、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量和功率因数并每隔15分钟进行存储，此时，功率限制和电量限制不会启用，即功率或电量超过定值不会跳闸；若需要过载短路保护时，所述CPU处理单元监测电流超过限值实现分闸功能，不对数据进行存储。
有益效果：本发明实现了开关断路器多功能一体化，具有综合保护、考核计量、电能测量、分支回路监测、电能管理、配变监测、负荷管理、预付费管理、GPRS通讯、多回路监控、配电线路过负荷监控、远程抄表、故障录波、故障预警、电能质量监测、多功能谐波监测、无功补偿控制、电压监测、电力参数测量、重合闸控制等功能，减少了配电箱（柜）设备的投资，使得配电箱（柜）具有智能化功能，可应用低压塑壳断路器63A~1250A、万能式断路器（框架式断路器）、真空断路器、永磁真空开关和负荷开关等。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例：一种多功能低压智能开关，如图1所示，包括智能模块1、测量与保护一体化电流互感器2、温度传感器、脱扣器3和电动操作机构4，其中，智能模块1包括电压电流采集电路、三相电源电路、CPU处理单元、输入输出接口电路、与CPU处理单元相连的GPRS 通讯单元电路和液晶屏显示电路，三相电源电路给CPU处理单元供电，其中一相有电输入，CPU处理单元即可工作，电压电流采集电路采集电压、电流且温度传感器采集温度信号通过输入输出接口电路的输入接口传递给CPU处理单元，CPU处理单元计算有功电量、无功电量、有功功率、无功功率、功率因数和谐波，根据设置参数和分合闸条件通过输入输出接口电路的输出接口对外进行继电器控制输出、RS485 通讯输出、有功脉冲输出、无功脉冲输出和开关状态输出，并控制分合闸。测量与保护一体化电流互感器2和温度传感器分别向智能模块1传递电流信号和温度信号，智能模块1控制脱扣器3实现自动分合闸功能，控制电动操作机构4实现自动重合闸功能。
工作流程如下：
①测量与保护一体化电流互感器2将ABC三相电流接入到智能控制模块的电流接口，CPU处理单元检测到电流过载或短路时，CPU处理单元控制脱扣器3动作，实现分闸保护。当然，也可以GPRS 通讯远程遥控分闸。
②测量与保护一体化电流互感器2将A相、B相、C相、N相通过时产生的剩余电流接入到智能控制模块的电流接口，CPU处理单元检测到剩余电流超过定值时，CPU处理单元发出指令，使得脱扣器3分闸，然后延时40秒后，CPU处理单元再次发出指令，电动操作机构4动作，带动断路器触头合闸，这样就实现了1次自动重合闸动作。若发生再次剩余电流超过定值时，脱扣器3再次分闸，不再合闸，等待问题解决后，方可合闸。
③测量与保护一体化电流互感器2将ABC相电流接入到智能控制模块的电流接口，并且从进线端子采集ABC 相的电压信号，CPU处理单元计算出有功电量、无功电量，作为断路器开关进线处的考核电量，实现电量计量功能。
④测量与保护一体化电流互感器2将ABC相电流接入到智能控制模块的电流接口，并且从进线端子采集ABC 相的电压信号，CPU处理单元计算出有功功率、无功功率、有功电量、无功电量，按照15分钟的间隔存储数据，实现配变监测功能和电能管理功能。
⑤测量与保护一体化电流互感器2将ABC相电流接入到智能控制模块的电流接口，并且从进线端子采集ABC 相的电压信号，CPU处理单元计算出有功功率和实时电量数值，与功率定值或者电量定值比较，功率或电量超过定值，可先报警，后驱动脱扣器3分闸，实现负荷管理（预付费控制）功能。
⑥测量与保护一体化电流互感器2将ABC相电流接入到智能控制模块的电流接口，并且从进线端子采集ABC 相的电压信号，CPU处理单元采集电压、电流信号，实现监测电压偏差、频率偏差、三相不平衡度、电压电流谐波、电压波动闪变、暂时或瞬态过电压、电压暂降 / 中断 / 暂升等电能质量监测功能和故障录波功能。
⑦控制模块单元中安装GPRS 模块，可以设置通讯参数，实现与主站计算机GPRS 数据传输功能。
⑧智能控制模块中安装有液晶显示，可显示电压、电流、电量、功率、功率因数等信息，实现网络仪表功能。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (5)

1.一种多功能低压智能开关，包括智能模块、测量与保护一体化电流互感器、温度传感器、脱扣器和电动操作机构，所述测量与保护一体化电流互感器和温度传感器分别向所述智能模块传递电流信号和温度信号，所述智能模块控制所述脱扣器和电动操作机构分别实现自动分合闸功能和自动重合闸功能，其特征在于：所述智能模块包括电压电流采集电路、三相电源电路、CPU处理单元、输入输出接口电路、GPRS 通讯单元电路和液晶屏显示电路，所述三相电源电路给所述CPU处理单元供电，所述电压电流采集电路采集电路信息通过所述输入输出接口电路的输入接口传递给CPU处理单元，所述CPU处理单元根据设置参数和分合闸条件计算分析通过所述输入输出接口电路的输出接口对外进行输出控制，所述CPU处理单元还连接有与主站计算机交换数据的所述GPRS 通讯单元电路和用于显示数据信息的所述液晶显示屏。
2.根据权利要求1所述的多功能低压智能开关，其特征在于：所述CPU处理单元通过计算有功电量、无功电量、有功功率、无功功率、功率因数和谐波实现电能测量、考核计量。
3.根据权利要求1所述的多功能低压智能开关，其特征在于：所述三相电源电路采用单相电输入时所述CPU处理单元即可正常工作。
4.根据权利要求1所述的多功能低压智能开关，其特征在于：所述输入输出接口电路的输入接口包括电压信号、电流信号和温度信号输入，输出接口包括继电器控制输出、RS485 通讯接口输出、有功脉冲输出、无功脉冲输出和开关状态接口输出。
5.根据权利要求1所述的多功能低压智能开关，其特征在于：需要配变监测、电能管理、故障录波、电能质量监测、综合保护时，所述CPU处理单元记录电压、电流、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量和功率因数并每隔15分钟进行存储；若需要过载短路保护时，所述CPU处理单元监测电流超过限值实现分闸功能，不对数据进行存储。
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