CN104852606A - 一种实时监控智能投切的低压整流柜 - Google Patents

Abstract

本发明的实时监控智能投切的低压整流柜，包括一次回路和二次回路，一次回路包括断路器QF1，交流接触器KM，变压器TB，三相全波整流桥和负荷；二次回路包括中间继电器ZJ1、ZJ2，转换开关SA，其特征在于：二次回路还包括智能投切控制器DHQ；该电压整流柜兼具手动投切和自动投切工作模式；通过各传感器检测信号的变化，可自动实现回路的断开和闭合，在出现故障时发出告警信号，以提醒操作人员进行检修和更换，其在线监测和报警功能实现了真正的智能化。

Description

一种实时监控智能投切的低压整流柜

【技术领域】

本发明涉及电力设备领域，具体涉及一种智能化的低压整流柜。

【背景技术】

随着科学技术发展和人们对电气产品高性能的追求，电气产品的研发也一直遵循着节能、免维护、小型化、集成化和智能化的原则，以高科技含量的核心器件和新技术、新工艺以及新材料为主线进行发展，并呈现出一些更新的特点。

整流柜是矿山电力系统运行中其控制和保护作用的重要设备，也是井下输变电设备中进行交直流电源转换的关键电气设备。矿山电网建设以及冶金、矿山和石油等企业都需要大量的整流设备，用以提供井下矿用机车的直流电源。

针对目前国内外电力系统对智能产品的需求和对未来电气行业全部智能化的展望，要求新一代的低压整流柜能弥补整流柜在投入运行时对主回路，控制回路中各项参数变化的不足，如：整流柜的投入时间，切出时间、通信、告警、在线调试、防跳功能等，同时要提高节能等级。

【发明内容】

为了克服低压整流柜能耗高，只有在故障发生后才能被工作人员发现故障之处，智能化程度低的问题，本发明提供一种改进的智能低压整流柜。

本发明采用如下技术方案，构造实时监控智能投切的低压整流柜，包括一次回路和二次回路，一次回路包括断路器QF1，交流接触器KM，变压器TB，三相全波整流桥和负荷；二次回路包括中间继电器ZJ1、ZJ2，转换开关SA，其特征在于：二次回路还包括智能投切控制器DHQ；智能投切控制器DHQ包括变压器U1，电源模块U2，控制器U3，电压传感器U4，电流传感器U5，继电器U6和霍尔传感器；三相电源的每相火线分别连接断路器QF1的输入端，断路器QF1的输出端分别连接交流接触器KM的主接点输入端，交流接触器KM的主接点输出端分别连接变压器TB的输入端，变压器TB的输出端分别连接三相全波整流桥的输入端，三相全波整流桥输出端正、负极之间并接有负荷；负荷的正极穿过霍尔传感器；二次回路并联在断路器QF2的输出端之间；转换开关的手动挡输入端连接二次回路的一极，另一端连接按钮SB2闭点输入端，SB2闭点的输出端连接中间继电器ZJ1的常闭接点输入端，中间继电器ZJ1的常闭接点输出端连接交流接触器KM辅助接点开点输入端，同时按钮SB1开点的输入输出端与交流接触器KM辅助接点开点的输入输出端并接，交流接触器KM辅助接点开点的输出端连接交流接触器KM的线圈输入端，交流接触器KM的线圈输出端连接二次回路的另一极；转换开关的自动挡输入端连接二次回路的一极，另一端连接中间继电器ZJ2的常闭接点输入端，中间继电器ZJ2常闭接点输出端连接控制器U3的控制输入端，控制器U3的控制输出端连接交流接触器KM的线圈输入端；变压器U1将两相线电压交流电转换成低压交流电，电源模块U2将低压交流电转换成低压直流电供智能投切控制器DHQ的其他模块使用，电压传感器U4用于将霍尔传感器输出的电压信号检测后输出给控制器U3，电流传感器U5将二次回路中的电流检测后输出给控制器U3，控制器U3根据输入的电流信号控制中间继电器ZJ2的闭合，根据输入的电压信号控制交流接触器KM的断开。

优选的，所述一次回路还包括过流继电器GLJ；过流继电器GLJ串联在三相全波整流桥的输出端负极和负荷负极之间。

优选的，所述二次回路还包括空气开关QF2；空气开关QF2的输入端连接断路器QF1的输出端两相，构成二次回路的两极。

优选的，所述二次回路还包括指示灯；指示灯的一端连接二次回路的一极，指示灯的另一端连接交流接触器KM辅助接点开点输入端或交流接触器KM辅助接点闭点输入端或中间继电器ZJ1或ZJ2开点输入端，交流接触器KM辅助接点开点输出端、交流接触器KM辅助接点闭点输出端、中间继电器ZJ1或ZJ2开点输出端连接二次回路的另一极。

优选的，所述二次回路还包括电铃；电铃的一端连接二次回路的一极，电铃的另一端连接中间继电器ZJ1或ZJ2开点输入端，中间继电器ZJ1或ZJ2开点输出端连接二次回路的另一极。

优选的，所述交流接触器KM为电磁式交流接触器。

本发明的有益技术效果是：

1.该实时监控智能投切的低压整流柜，兼具手动投切和自动投切工作模式；通过各传感器检测信号的变化，可自动实现回路的断开和闭合，在出现故障时发出告警信号，以提醒操作人员进行检修和更换，其在线监测和报警功能实现了真正的智能化。

2.交流接触器采用电磁式交流接触器，并和智能投切控制器配合，避免了因整流柜在运行中由于参数变化所引起的各种故障的发生，又避免了由于整流柜故障给供电系统造成停电和因停电造成重大生产和设备事故的潜在风险。

【附图说明】

图1实施例一中的实时监控智能投切的低压整流柜的主回路接线图；

图2实施例一中的实时监控智能投切的低压整流柜的二次回路图；

图3实施例一中的实时监控智能投切的转换开关的档位定义图；

图4实施例一中的实时监控智能投切的低压整流柜的智能投切控制器接线图；

图5实施例一中的实时监控智能投切的低压整流柜的智能投切控制器模块框图。

【具体实施方式】

为了使本专利的技术方案和技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本专利的具体实施方式进行详细描述。

实施例一：

如图1至图5，本实施例中的实时监控智能投切的低压整流柜，包括断路器QF1，交流接触器KM，变压器TB，三相全波整流桥，电阻R，电容C，分流器FL，电流表PA，电压表PV，直流快速熔断器FL，防误操作刀开关DK1、DK2，直流过流继电器GLJ，空气开关QF2，指示灯HR、HG、HY、DL，中间继电器ZJ1、ZJ2，时间继电器SJ，转换开关SA，智能投切控制器DHQ。

断路器QF1的输入端分别连接三相电源，其输出端L1，L2，L3号线分别连接交流接触器KM的主接点输入端，主接点输出端a,b,c分别连接变压器TB的输入端A,B,C端子上，变压器TB的输出端A1，A2，A3连接三相全波整流桥的输入端，三相全波整流桥的输出端正极Z09和负极Z05之间并联电阻R与电容C的串联支路，该支路起滤波作用。三相全波整流桥的输出端正极Z09依次串联分流器FL，直流快速熔断器KR，防误操作刀开关DK1，后接负荷的正极；三相全波整流桥的输出端负极Z05依次串联过流继电器GLJ，防误操作刀开关DK2，后接负荷的负极。两个防误操作刀开关的输入端之间并联电压表PV，分流器FL两端并联电流表PA。负荷的正极穿过霍尔传感器，也即将下述DC24V直流电源正极穿入霍尔传感器的孔径内，然后安装在柜内端子排U的XH脚上。

断路器QF1的输出两端并联联空气开关QF2，QF2交流空气开关输出端1号线分别与红色指示灯HR、绿色指示灯HG、黄色指示灯HY、电铃DL输入端以及转换开关SA的SA-1端口、SA-3端口，智能投切控制器DHQ的DHQ-1端口和DHQ-5端口连接。

红色指示灯HR输出端3号线与交流接触器KM的辅助接点开点连接。

绿色指示灯HG输出端5号线与交流接触器KM的辅助接点闭点连接。

黄色指示灯HY输出端7号线与电铃DL输出端并联后再与中间继电器ZJ1开点与中间继电器ZJ2开点的并联电路串联。

智能投切控制器DHQ的DHQ-6端口连接的9号线与中间继电器ZJ2线圈连接。

转换开关SA的SA-2端口连接的11号线与中间继电器ZJ2闭点输入端连接，中间继电器ZJ2闭点输出端连接的13号线与智能投切控制器DHQ的DHQ-3端口连接，智能投切控制器DHQ的DHQ-4端口连接的15号线分别与按钮SB1输出端、接触器KM的辅助接点开点，交流接触器KM线圈的输入端连接。

转换开关SA的SA-4端口连接的17号线与按钮SB2输入端连接，按钮SB2输出端连接的19号线与中间继电器ZJ1闭点输入端和转换开关SA的SA-7端口连接。中间继电器ZJ1的闭点输出端连接的21号线分别与按钮SB1输入端、交流接触器KM的辅助接点输入端连接，交流接触器KM的辅助接点输出端连接交流接触器KM线圈的输入端。

转换开关SA的SA-8输出端的23号线分别与时间继电器SJ延时闭点输入端，中间继电器ZJ1开点输入端，直流过流继电器GLJ开点输入端连接；时间继电器SJ延时闭合点输出端的25号线，时间继电器ZJ1开点的输出端均与时间继电器ZJ1线圈的输入端连接.直流过流继电器GLJ开点输出端的21号线与时间继电器SJ线圈的输入端连接

直流过流继电器GLJ开点输出端的21号线与时间继电器SJ线圈的输入端连接。时间继电器SJ的输出端、时间继电器ZJ1线圈的输出端、交流接触器KM线圈的输出端,中间继电器ZJ2线圈的输出端、智能投切控制器DHQ的输出端DHQ-2的2号线均与QF2交流空气开关输出端连接。

智能投切控制器DHQ包括变压器U1，电源模块U2，控制器U3，电压传感器U4，电流传感器U5，继电器U6，继电器U7和端子排U。

380V三相电经变压器U1得到两路交流电源，即AC25V和AC24V。两路交流电经电源模块U2变换后输出两路直流电源，即DC25V和DC24V。DC25V电源用于检测回路通断情况，DC25V电源正极串入继电器U6的常闭接点和电流传感器U5的输入端I+。电流传感器U5的输入端I-接入主回路直流电源正极，同时DC25V电源负极连接主回路直流电源负极。DC24V电源用做控制器U3与电压传感器U4，电流传感器U5的工作电源。端子排U的端口1至27对应智能投切控制器DHQ的DHQ1至DHQ27端口。

本智能化低压整流柜分为两种工作形式，即应急手动式与智能投切式。

应急手动式：将图2转换开关SA旋转到手动档，闭合空气开关QF2,旋转转换开关SA的SA-3与SA-4、SA-7与SA-8处于接通状态，点动按钮SB1(SB1完成电力投的功能，SB2完成电力切的功能)，此时交流接触器KM线圈得电，交流接触器KM开点闭合，完成了交流接触器KM线圈自保功能，图1处交流接触器KM主接点闭合，图1处变压器TB，三相全波整流桥上电。图2处交流接触器KM辅助接点开点闭合，运行指示灯HR点亮，图1处三相全波整流桥输出直流电压，图1处PV电压表显示当前直流电压，闭合防误操作刀开关DK1和DK2,矿用机车启动后，图2中过流继电器GLJ线圈流过负载电流，当负载电流达到GLJ过流继电器动作值时，GLJ过流互感器起动。图2处过流继电器GLJ开点闭合，图2处时间继电器SJ线圈起动，图2处时间继电器SJ开点延时闭合(延时时间3S),图2处中间继电器ZJ1线圈得电，完成了中间继电器ZJ1线圈自保功能,图2处中间继电器ZJ1闭点打开，图2处交流接触器KM线圈失电，图2处中间继电器ZJ1常开点闭合，图2处黄色指示灯HY指示灯点亮，图2处电铃DL启动发声，图2处交流接触器KM常闭接点闭合,图2处绿色指示灯HG点亮。图1处交流接触器KM主接点打开，图1处变压器TB变压失电，三相全波整流桥失电，图1处直流回路无电压，矿用机车停止工作。

自动方式：智能投切方式闭合空气开关QF2,图2处旋转SA转换开关到自动位置SA-1与SA-2处于接通状态，电流传感器U5得到接通信号并通过端子UO发出信号给控制回路MCU，经MCU处理后，通过HO端子送出信号给中间继电器U6线圈，中间继电器U6动作使常开触点闭合，驱动图1处交流接触器KM线圈动作，从而实现自动投送电力；设备运行中，霍尔传感器不断将电流信号转换成电压信号送至电压传感器U4的输入端U+，MCU通过电压传感器U4的RD端输出信号U0判断电流状态，当电流在额定电流范围内时，设备正常工作；当电流超过额定电流时，MCU通过HO端子输出信号，断开继电器U6(继电器U6的M+,M-并接在交流接触器KM线圈两端)及交流接触器KM，并通过BO端子输出故障信号给中间继电器U7线圈，中间继电器U7动作使常开触点闭合，输出故障信号是故障指示灯HY和报警电铃DL蜂鸣，从而保证电力输送的安全；当电流为零时，MCU开始计时，如10秒内无机车工作，则MCU通过HO端子输出信号，断开继电器U6及交流接触器KM，节省电能、防止人员触电；如10秒内有机车工作，则重复监测上述过程(延时时间可调)。

以上所述仅为本专利的优选实施例而已，并不用于限制本专利，对于本领域的技术人员来说，本专利可以有各种更改和变化。凡在本专利的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种实时监控智能投切的低压整流柜，包括一次回路和二次回路，一次回路包括断路器QF1，交流接触器KM，变压器TB，三相全波整流桥和负荷；二次回路包括中间继电器ZJ1、ZJ2，转换开关SA，其特征在于：二次回路还包括智能投切控制器DHQ；

智能投切控制器DHQ包括变压器U1，电源模块U2，控制器U3，电压传感器U4，电流传感器U5，继电器U6和霍尔传感器；

三相电源的每相火线分别连接断路器QF1的输入端，断路器QF1的输出端分别连接交流接触器KM的主接点输入端，交流接触器KM的主接点输出端分别连接变压器TB的输入端，变压器TB的输出端分别连接三相全波整流桥的输入端，三相全波整流桥输出端正、负极之间并接有负荷；

负荷的正极穿过霍尔传感器；

二次回路并联在断路器QF2的输出端之间；

转换开关的手动挡输入端连接二次回路的一极，另一端连接按钮SB2闭点输入端，SB2闭点的输出端连接中间继电器ZJ1的常闭接点输入端，中间继电器ZJ1的常闭接点输出端连接交流接触器KM辅助接点开点输入端，同时按钮SB1开点的输入输出端与交流接触器KM辅助接点开点的输入输出端并接，交流接触器KM辅助接点开点的输出端连接交流接触器KM的线圈输入端，交流接触器KM的线圈输出端连接二次回路的另一极；

转换开关的自动挡输入端连接二次回路的一极，另一端连接中间继电器ZJ2的常闭接点输入端，中间继电器ZJ2常闭接点输出端连接控制器U3的控制输入端，控制器U3的控制输出端连接交流接触器KM的线圈输入端；

变压器U1将两相线电压交流电转换成低压交流电，电源模块U2将低压交流电转换成低压直流电供智能投切控制器DHQ的其他模块使用，电压传感器U4用于将霍尔传感器输出的电压信号检测后输出给控制器U3，电流传感器U5将二次回路中的电流检测后输出给控制器U3，控制器U3根据输入的电流信号控制中间继电器ZJ2的闭合，根据输入的电压信号控制交流接触器KM的断开。

2.如权利要求1所述的实时监控智能投切的低压整流柜，其特征在于：所述一次回路还包括过流继电器GLJ；过流继电器GLJ串联在三相全波整流桥的输出端负极和负荷负极之间。

3.如权利要求1所述的实时监控智能投切的低压整流柜，其特征在于：所述二次回路还包括空气开关QF2；空气开关QF2的输入端连接断路器QF1的输出端两相，构成二次回路的两极。

4.如权利要求1所述的实时监控智能投切的低压整流柜，其特征在于：所述二次回路还包括指示灯；指示灯的一端连接二次回路的一极，指示灯的另一端连接交流接触器KM辅助接点开点输入端或交流接触器KM辅助接点闭点输入端或中间继电器ZJ1或ZJ2开点输入端，交流接触器KM辅助接点开点输出端、交流接触器KM辅助接点闭点输出端、中间继电器ZJ1或ZJ2开点输出端连接二次回路的另一极。

5.如权利要求1所述的实时监控智能投切的低压整流柜，其特征在于：所述二次回路还包括电铃；电铃的一端连接二次回路的一极，电铃的另一端连接中间继电器ZJ1或ZJ2开点输入端，中间继电器ZJ1或ZJ2开点输出端连接二次回路的另一极。

6.如权利要求1至5中任一所述的实时监控智能投切的低压整流柜，其特征在于：所述交流接触器KM为电磁式交流接触器。