CN107171348A - 一种三相复合调节开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三相复合调节开关，包括底座、上盖、固态继电器、变压器、剩余电流互感器、电流互感器和主电路组件板，所述底座和上盖通过第一紧固件相固定，所述主电路组件板通过第二紧固件固定在上壳内，所述底座的一个角部设有的固定板，所述固态继电器通过第三紧固件与第四紧固件的配合固定在固定板上，所述变压器、剩余电流互感器和电流互感器均固定在底座上，所述底座与上盖之间的各个零部件之间通过电气连接。本发明的三相复合调节开关，采用单片机智能控制，同时采用继电器控制磁力开关和光耦控制双向可控硅的方案,检测与控制一体化，并对外提供标准通讯接口、协议，具有很高的实用性和性价比。

Description

一种三相复合调节开关

技术领域

本发明涉及一种三相复合调节开关。

背景技术

三相复合调节开关是一种通过相线切换达到单相负荷换相得调节装置，是低压电网配变台区三相负荷不平衡治理调节的关键设备，也可在电力开关柜中用作保护电力用户负载的重要设备，适用于三相四线中性点直接接地（TT系统）的低压电网。其主要功能是通过对若干支线的换相调节，实现台区干线的三相负荷基本平衡，同时线路漏电状态进行检测，电压的欠压和过压、负载的过流和短路，并且控制开关的通断以保护负载及用户的安全用电。

该项目主要应用于电力行业，特别是农村电力行业。农村配电网系统中存在着大量的单相负荷，造成电网中三相间的不平衡电流普遍存在，电网中的不平衡电流不仅会增加线路及变压器的铜损，增加变压器的铁损；还会降低变压器的末端电压和影响变压器的安全运行，降低供电质量，甚至会影响电能表的计量精度而造成计量损失。目前国内已有类似三相不平衡调节装置，但缺少统一技术标准，特别是存在换相时停电时间过长，功能单一，触点压降电压高、散热困难等问题。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种结构紧凑，快速换相且控制可靠的三相复合调节开关。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种三相复合调节开关，包括底座、上盖、固态继电器、变压器、剩余电流互感器、电流互感器和主电路组件板，所述底座和上盖通过第一紧固件相固定，所述主电路组件板通过第二紧固件固定在上壳内，所述底座的一个角部设有的固定板，所述固态继电器通过第三紧固件与第四紧固件的配合固定在固定板上，所述变压器、剩余电流互感器和电流互感器均固定在底座上，所述固态继电器的一侧还设有第一出线铜排和第二出线铜排，所述变压器的一侧还设有多个磁轭，每个磁轭上均设有线包，所述底座上固态继电器的对角位置通过第五紧固件固定有进线铜排，所述进线铜排上设有第一静触头、第二静触头和第三静触头，所述底座中部还设有多个基座，每个基座上均通过第一接触金属片和第二接触金属片连接有动触头，所述底座中部还设有铜排，所述底座与上盖之间的各个零部件之间通过电气连接。

作为优选方案：所述上盖的一个角部还嵌设有防雷模块，所述上盖上位于防雷模块的上部还设有电源开关，所述上盖上与防雷模块相对的角部还设有小无线天线接口，所述上盖的中部还设有铭牌。

作为优选方案：所述主电路组件板上还设有R485标准接口，所述主电路组件板的底部还设有第一绝缘隔板。

作为优选方案：所述底座的一侧还设有卡槽，所述底座的底部还固定有绝缘底板。

作为优选方案：所述固态继电器的上端设有第二绝缘隔板，所述第一静触头、第二静触头和第三静触头上均设有第三绝缘隔板。

本发明的三相复合调节开关接口丰富，且主要部件件均设有绝缘隔板，保证了开关的稳定性，本发明还采用单片机智能控制，同时采用继电器控制磁力开关和光耦控制双向可控硅的方案,检测与控制一体化，并对外提供标准通讯接口、协议，具有很高的实用性和性价比。

附图说明

图1是本发明的原理结构框图。

图2是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示的一种三相复合调节开关，包括输入信号处理模块、处理中心及外围电路模块、执行模块和供电模块，所述处理中心及外围电路模块包括处理模块、信号处理电路、通讯模块、输入模块、显示模块、存储电路和时钟电路，所述输入信号处理模块通过信号处理电路将信号送给处理模块，所述通讯模块、存储电路和时钟电路与处理模块间均进行信号的双向传输，所述通讯模块对远程控制信号进行接收、发送,该信号分为两种:一是各种设置参数、运行参数和告警信息的读取；另一种是各种设置参数的门限值、地址进行设置更改。完成产品的远程通讯功能；所述时钟电路和存储电路对保护器的各种信息和操作进行存储并记录发生时间；所述输入模块和显示模块分别于处理模块单向传输数据。

所述通讯模块包括RS485收发器和无线收发模块，所述输入信号处理模块包括三相电压输入电路、运行状态检测输入单元、零序电流输入电路和三相电路互感输入电路。

所述处理中心及外围电路模块还包括电源变换处理模块，所述供电模块包括依次顺序连接的电源输入单元、抗浪涌电压模块和变压器电源输入单元，所述变压器电源输入单元通过电源变换处理模块与处理模块相连接。

所述处理中心及外围电路模块还包括继电器隔离驱动模块和光耦隔离驱动模块，所述执行模块包括磁力开关和可控硅，所述处理模块通过继电器隔离驱动模块控制磁力开关的通断，所述处理模块通过光耦隔离驱动模块控制可控硅的通断。所述零序电流输入电路采用穿心式零序电流互感器，所述三相电路互感输入电路采用负载电流互感器。

如图2所示一种三相复合调节开关，包括底座16、上盖1、固态继电器13、变压器21、剩余电流互感器19、电流互感器20和主电路组件板7，所述底座16和上盖1通过第一紧固件3相固定，所述主电路组件板7通过第二紧固件8固定在上壳内，所述底座16的一个角部设有的固定板15，所述固态继电器13通过第三紧固件12与第四紧固件14的配合固定在固定板15上，所述变压器21、剩余电流互感器19和电流互感器20均固定在底座16上，所述固态继电器13的一侧还设有第一出线铜排17-1和第二出线铜排17-2，所述变压器21的一侧还设有多个磁轭22，每个磁轭22上均设有线包23，所述底座16上固态继电器13的对角位置通过第五紧固件26固定有进线铜排24，所述进线铜排24上设有第一静触头25-1、第二静触头25-2和第三静触头25-3，所述底座16中部还设有多个基座28，每个基座28上均通过第一接触金属片29和第二接触金属片30连接有动触头31，所述底座16中部还设有铜排10，所述底座16与上盖1之间的各个零部件之间通过电气连接。

所述上盖1的一个角部还嵌设有防雷模块4，所述上盖1上位于防雷模块4的上部还设有电源开关2，所述上盖1上与防雷模块4相对的角部还设有小无线天线接口6，所述上盖的中部还设有铭牌5。

所述主电路组件板7上还设有R485标准接口7-1，所述主电路组件板7的底部还设有第一绝缘隔板9。所述底座16的一侧还设有卡槽16-1，所述底座16的底部还固定有绝缘底板18。所述固态继电器13的上端设有第二绝缘隔板11，所述第一静触头25-1、第二静触头25-2和第三静触头25-3上均设有第三绝缘隔板27。

本发明的工作原理是采用穿心式零序电流互感器采样整个线路的漏电电流信号该信号通过一定的运算放大处理后送入单片机控制电路进行高速采样读取，并通过一系列运算后，算出这一瞬间周期的漏电电流数值。通过该数值完成对剩余电流的识别和保护。

采用负载电流互感器采样相线中的电流信号，该信号分为两路，一路经过整流滤波后送单片机的模数接口进行负载电流信号的识别，对三相的负载电流的每一相单独进行整流滤波、采样、模数转化来确定三相的负载电流状态；另一路经整流后通过阻容反时限延时充电完成信号的识别，完成对负载过流和短路进行分断保护。

采用电隔离器件对相线进行信号隔离监测，使输入的220V市电电压和单片机控制信号物理隔离。通过监测的信号送单片机完成运行状态检测。

采用时钟电路和存储电路对保护器的各种信息和操作进行存储并记录发生时间。

采用按键、显示模块和指示灯建立友好人机交换界面，可通过按键负载相位切换、选择剩余电流的门限值,负载电流的门限值，三相电压的高低门限值、分断时间设置，各种功能的启用/禁用，各种运行参数实时查询，检测互感器工作状态等。

采用RS-485收发器或无线通信模块对远程控制信号进行接收、发送,该信号分为两种:一是各种设置参数、运行参数和告警信息的读取；另一种是各种设置参数的门限值、地址进行设置更改。完成产品的远程通讯功能。

采用磁力开关和双向可控硅相结合控制方案进行相位切换，先采用可控硅快速导通，导通后采用磁力开关吸合，断开双向可控硅回路，降低触电损耗的方案。完成相位切换功能。

通过单片机的输出控制端口经中间继电器控制磁力开关动作，经光耦控制双向可控硅完成产品的分合闸控制。

本发明主要实现的功能有：1.换相功能-接收远程换相命令或现场按键手动指令进行相位切换。2.剩余电流保护-判断并及时切除低压电网主干线和分支线上产生的剩余电流超过设定值的故障并报警。3.过负荷、短路保护-回路电流值超过预设电流值时，按照预定设置告警或延时切断故障。判断并迅速切除短路故障。4.断零保护-判断进线端辅助电源相线断线和工作零线断线故障，按照预定设置切断故障或告警。5.过压、欠压保护-预设线路电压上、下限值，且当线路电压高于上限值或低于下限值时，按照预定设置切断故障或告警。6.显示、监测、记录剩余电流-具有剩余电流等整定值的显示及低压电网剩余电流、故障相位等的显示、监测及跳闸次数记录等功能。7.显示、监测、记录负荷电流-采用具有额定电流的显示和负荷电流的监测、显示功能。8.自动重合闸-具有一次自动重合闸，闭锁后须手动恢复。9.告警-在不允许断电的场合，具有报警状态功能；在进行故障检修时，保护器失去剩余电流保护跳闸功能。10.防雷-具有可插拔防雷模块，保护装置本体免遭雷击；相关技术参数符合《剩余电流动作保护器防雷模块技术条件》要求。11.通信-具有远程通信接口(RS-485和无线通信模块)；通信规约符合《剩余电流动作保护器通信规约的技术要求》；相位切换部分按照相应控制命令进行添加修改。12.远方操作-可实现远程控制，能远距离进行分闸、合闸、换相及查询运行状况等智能化功能。13.额定剩余电流动作值调节-4档可调。14.人机界面-设计有人性化的人机交换界面（可以通过按键手动相位切换，设置保护功能关闭、启用，选择漏电流的门限值,负载电流的门限值，三相电压的门限值，分断时间设置，各种运行参数实时查询，检测互感器工作状态等）。

应当指出，以上实施例仅是本发明的代表性例子。本发明还可以有许多变形。凡是依据本发明的实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种三相复合调节开关，其特征在于：包括底座（16）、上盖（1）、固态继电器（13）、变压器（21）、剩余电流互感器（19）、电流互感器（20）和主电路组件板（7），所述底座（16）和上盖（1）通过第一紧固件（3）相固定，所述主电路组件板（7）通过第二紧固件（8）固定在上壳内，所述底座（16）的一个角部设有的固定板（15），所述固态继电器（13）通过第三紧固件（12）与第四紧固件（14）的配合固定在固定板（15）上，所述变压器（21）、剩余电流互感器（19）和电流互感器（20）均固定在底座（16）上，所述固态继电器（13）的一侧还设有第一出线铜排（17-1）和第二出线铜排（17-2），所述变压器（21）的一侧还设有多个磁轭（22），每个磁轭（22）上均设有线包（23），所述底座（16）上固态继电器（13）的对角位置通过第五紧固件（26）固定有进线铜排（24），所述进线铜排（24）上设有第一静触头（25-1）、第二静触头（25-2）和第三静触头（25-3），所述底座（16）中部还设有多个基座（28），每个基座（28）上均通过第一接触金属片（29）和第二接触金属片（30）连接有动触头（31），所述底座（16）中部还设有铜排（10），所述底座（16）与上盖（1）之间的各个零部件之间通过电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种三相复合调节开关，其特征在于：所述上盖（1）的一个角部还嵌设有防雷模块（4），所述上盖（1）上位于防雷模块（4）的上部还设有电源开关（2），所述上盖（1）上与防雷模块（4）相对的角部还设有小无线天线接口（6），所述上盖的中部还设有铭牌（5）。

3.根据权利要求1所述的一种三相复合调节开关，其特征在于：所述主电路组件板（7）上还设有R485标准接口（7-1），所述主电路组件板（7）的底部还设有第一绝缘隔板（9）。

4.根据权利要求1所述的一种三相复合调节开关，其特征在于：所述底座（16）的一侧还设有卡槽（16-1），所述底座（16）的底部还固定有绝缘底板（18）。

5.根据权利要求1所述的一种三相复合调节开关，其特征在于：所述固态继电器（13）的上端设有第二绝缘隔板（11），所述第一静触头（25-1）、第二静触头（25-2）和第三静触头（25-3）上均设有第三绝缘隔板（27）。