CN106972631A - 一体化柱上真空断路器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一体化柱上真空断路器，包括基座、断路器本体和二次取电模块，所述断路器本体和二次取电模块一体集成，所述基座一体延伸形成基座延伸部，所述二次取电模块安装于基座延伸部，所述二次取电模块包括电容式电压互感器，所述电容式电压互感器与配电网的高压线路耦合连接。所述测量模块包括信号处理单元和A相、B相和C相电流互感器。所述无线通讯单元与外置手持终端建立通讯链接。所述电容式电压互感器的取电电容采用金属化聚丙烯膜电容器，持续稳定输出低压工作电源，当配电网系统出现接地故障时，有效避免铁磁谐振等安全隐患，确保设备运行的稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本发明属于高压配电技术领域，具体涉及一种一体化柱上真空断路器。
背景技术
目前，真空断路器广泛应用于配电网架空线，功能较为单一且需要手动配置，没有遥测、遥信、遥控等功能。
由于工作地域广阔且地形多变，铺设光纤投资成本巨大，难以实现与主控基站实时通讯。在正常工况下，由于负荷变动等原因，继电保护定值整定需要定期及时调整。主干线和分支线保护配合不及时，导致越级跳闸，容易造成扩大停电范围。实际使用过程中甚至把断路器的继电保护功能退出运行，基本处于“不可观不可控”的状态。
一旦配电网线路发生故障，由于地域范围广、运维人员有限、工作劳动强度大，同时受作业器具和环境条件等多种因素影响，无法及时隔离及处理线路故障，导致线路停电时间长，影响面积大，难以实质性提高线路抢修效率。
传统的真空断路器没有监测零序电流功能，不能对接地故障进行判断和故障隔离，不能定位接地故障。在我国的10kV配电网中，大量的故障为单相接地故障，其中很大比例的故障点出现在负荷侧。一旦出现故障导致停电，给人民群众生活带来不便，干扰企业的正常生产经营，给供电公司造成较大损失。由于配电线路距离越来越长，分支越来越多且呈网状结构，对于及时查找故障、合理有效处置带来挑战。
传统的真空断路器没有通讯功能，要实现通讯大部分需要沿着架空线铺设光纤，投资成本极大不具有可操作性。近几年，部分真空断路器开始采用无线通讯技术，尽管实现三遥功能，但是没有匹配相应的接收端。随着移动互联网的快速发展，运维人员迫切希望实现在职能手机等手持终端实现断路器的远程监控。
传统的真空断路器难以实现配电网自动化功能，其一次、二次设备通常分开开发、分开安装，难以实现一次设备和二次设备集成设计安装，导致兼容性和匹配度存在困难。
综上，有必要提出一种与配电网架空线适配的新型断路器，能够及时隔离及定位线路故障，缩短线路停电时间，减小线路停电面积，有效提高线路抢修效率。
发明内容
本发明针对现有技术的状况，提供一种一体化柱上真空断路器。
本发明采用以下技术方案，所述一体化柱上真空断路器包括：
基座、断路器本体和二次取电模块，所述断路器本体和二次取电模块一体集成，所述基座一体延伸形成基座延伸部，所述二次取电模块安装于基座延伸部，所述二次取电模块包括电容式电压互感器，所述电容式电压互感器与配电网的高压线路耦合连接；
测量模块，所述测量模块包括信号处理单元，以及与所述信号处理单元相互独立地电连接的A相、B相和C相电流互感器；
前端采集模块，所述前端采集模块包括无线通讯单元，所述信号处理单元电连接无线通讯单元，所述无线通讯单元与外置手持终端建立通讯链接；
断路模块，所述断路模块包括分闸线圈、合闸线圈和储能电机，所述分闸线圈、合闸线圈和储能电机相互独立地与信号处理单元电连接。
根据上述技术方案，所述无线通讯单元包括无线发射器和无线接收器，所述信号处理单元通过所述无线发射器和/或无线接收器与外置手持终端进行远程交互。
根据上述技术方案，所述无线发射器和/或无线接收器采用GPRS传输数字信号数据。
根据上述技术方案，所述前端采集模块还包括滤波单元，所述滤波单元设置于所述信号处理单元和无线通讯单元之间。
根据上述技术方案，所述电容式电压互感器的取电电容采用金属化聚丙烯膜电容器。
根据上述技术方案，所述分闸线圈和合闸线圈之间设有辅助开关，所述合闸线圈和储能电机之间设有限位开关。
根据上述技术方案，所述信号处理单元采用TMS320系列的DSP芯片。
本发明公开的一体化柱上真空断路器，其有益效果包括：针对配电网相间短路故障以及线路运行状态进行针对性处理，实现配电网系统的监测、保护和控制，实现一次、二次设备深度融合，提高一体化柱上真空断路器的一体化、智能化水平。
附图说明
图1是本发明优选实施例的工作原理图。
图2是本发明优选实施例的模块结构图。
具体实施方式
本发明公开了一种一体化柱上真空断路器，下面结合优选实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。
参见附图的图1和图2，分别示出了所述一体化柱上真空断路器的工作原理和模块结构。优选地，所述一体化柱上真空断路器包括基座20，还包括设置于所述基座20的断路器本体10和二次取电模块（取能装置）30，所述断路器本体10和二次取电模块30一体集成设计，所述基座20一体延伸形成基座延伸部21，所述基座延伸部21用于安装二次取电模块30。
优选地，所述一体化柱上真空断路器还包括测量模块40，所述测量模块40包括信号处理单元41，还包括与所述信号处理单元41相互独立地电连接的A相、B相和C相电流互感器（A相、B相、C相测量CT）42,43,44。
优选地，所述一体化柱上真空断路器还包括前端采集模块（前端采集装置）50，所述前端采集模块50包括无线通讯单元51，所述信号处理单元41电连接无线通讯单元51，所述无线通讯单元51与外置的智能手机等手持终端建立通讯链接。
优选地，所述无线通讯单元51包括无线发射器511和无线接收器512，所述信号处理单元41通过所述无线发射器511和/或无线接收器512与智能手机等手持终端进行远程交互，所述无线发射器511和/或无线接收器512优选采用GPRS传输数字信号数据。
优选地，所述二次取电模块30包括电容式电压互感器31，所述电容式电压互感器31与配电网的高压线路耦合连接，例如10KV高压线路，实现感应取电，从而向所述一体化柱上真空断路器的用电器提供可靠的工作电源。
优选地，所述断路器本体10和二次取电模块30采用一体化集成设计，一体集成的电容式电压互感器31不受天气变化影响，只要配电网线路带电，无论负荷电流高低均能提供可靠的工作电源。
进一步地，所述电容式电压互感器31的取电电容采用金属化聚丙烯膜电容器，充分利用该电容器损耗因数低、绝缘电阻高、稳定性高及自愈性好等优势，所述二次取电模块30得以持续稳定输出低压工作电源。
优选地，所述断路器本体10还包括断路模块60，所述断路模块60包括分闸线圈61、合闸线圈62和储能电机63，所述分闸线圈61、合闸线圈62和储能电机63相互独立地与信号处理单元41电连接。其中，所述分闸线圈61和合闸线圈62之间设有辅助开关64，所述合闸线圈62和储能电机63之间设有限位开关65。
根据上述优选实施例，所述信号处理单元41优选采用以TMS320系列为代表的高性能低功耗DSP芯片。所述A相、B相和C相电流互感器42,43,44相互独立地采集A相、B相和C相电流信号，所述信号处理单元41获取、转换和输出上述A相、B相和C相电流信号的数字信号，各相电流的数字信号通过通讯电缆传输至所述无线通讯单元51。优选地，所述前端采集模块50还包括滤波单元52，所述滤波单元52设置于所述信号处理单元41和无线通讯单元51之间，各相电流的数字信号经所述滤波单元52的滤波处理后，通过所述无线发射器511实时传输至智能手机等手持终端。一旦发生线路故障，所述信号处理单元41按照预定控制策略自动控制分合闸操作以迅速隔离故障的同时，还可通过所述无线接收器512获取远程控制指令，进一步实现运维人员的远程手动干预。
根据上述优选实施例，所述一体化柱上真空断路器具有以下特点：
1.装置的一体化设计。断路器本体10、二次取电模块30、测量模块40以及前端采集模块50采用一体化集成设计。将断路器基座20延长，在底座延伸部21的顶端安装二次取电模块30，信号处理单元41通过通讯电缆与前端采集模块50电连接。
2.二次取电模块30设计小型化、安装便捷化，提高运行安全性。现有的真空断路器，有的利用电磁式电压互感器取电，有的利用电流互感器取电，还有的利用太阳能发电装置取电。上述取电方式不同程度地存在投资较大、接线复杂等问题，容易受到运行环境、极端气候和线路负荷等外界因素影响。以电磁式电压互感器取电方式为例,该设备较为笨重，现场安装不便，当系统出现接地故障时容易引起铁磁谐振,甚至造成爆炸等安全隐患。
3.二次取电模块30采用“高压电容”感应式取电。取电电容采用金属化聚丙烯膜电容器，具有损耗因数低、绝缘电阻高、稳定性高及自愈等特点，相应地具有输入电压范围宽、交直流两用、高效率、高可靠性、低功耗、安全隔离等优点，采用橡胶一体成形构造，有效防止粉尘污染、盐污等，增强绝缘安全性，确保设备运行的稳定性和可靠性。
4.信号处理单元41根据运行功率判断出零序电流的大小和方向，实现监测线路接地、三相不平衡故障、定位故障区段，缩短故障查找时间。
5.运维人员可以通过智能手机等手持终端实时远程监测配电网线路状态，通过匹配智能手机的APP应用等渠道即可获取实时采集的数据，并且远程上传控制指令。
对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种一体化柱上真空断路器，其特征在于，包括：
基座、断路器本体和二次取电模块，所述断路器本体和二次取电模块一体集成，所述基座一体延伸形成基座延伸部，所述二次取电模块安装于基座延伸部，所述二次取电模块包括电容式电压互感器，所述电容式电压互感器与配电网的高压线路耦合连接；
测量模块，所述测量模块包括信号处理单元，以及与所述信号处理单元相互独立地电连接的A相、B相和C相电流互感器；
前端采集模块，所述前端采集模块包括无线通讯单元，所述信号处理单元电连接无线通讯单元，所述无线通讯单元与外置手持终端建立通讯链接；
断路模块，所述断路模块包括分闸线圈、合闸线圈和储能电机，所述分闸线圈、合闸线圈和储能电机相互独立地与信号处理单元电连接。
2.根据权利要求1所述的一体化柱上真空断路器，其特征在于，所述无线通讯单元包括无线发射器和无线接收器，所述信号处理单元通过所述无线发射器和/或无线接收器与外置手持终端进行远程交互。
3.根据权利要求2所述的一体化柱上真空断路器，其特征在于，所述无线发射器和/或无线接收器采用GPRS传输数字信号数据。
4.根据权利要求1所述的一体化柱上真空断路器，其特征在于，所述前端采集模块还包括滤波单元，所述滤波单元设置于所述信号处理单元和无线通讯单元之间。
5.根据权利要求1所述的一体化柱上真空断路器，其特征在于，所述电容式电压互感器的取电电容采用金属化聚丙烯膜电容器。
6.根据权利要求1所述的一体化柱上真空断路器，其特征在于，所述分闸线圈和合闸线圈之间设有辅助开关，所述合闸线圈和储能电机之间设有限位开关。
7.根据权利要求1所述的一体化柱上真空断路器，其特征在于，所述信号处理单元采用TMS320系列的DSP芯片。
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