CN109494600A - 支架及包括其的高压开关柜 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种支架和包括所述支架的开关柜。所述支架旨在并入高压电气柜，包括移动小车10，承载开关装置12，开关装置12设置有动触头15、经由操作弹簧操作动触头的操作机构13和用于促动操作弹簧的至少一个促动线圈14；机动化防护活门21，旨在防止接近开关柜的导电母线A，B；和用于驱动移动小车10的机动化器件20，旨在能够将开关装置12连接到导电母线A，B。第一自动控制器19嵌在移动小车10上，用于控制操作机构13和促动线圈14，并且第二自动控制器29嵌在支架1中，用于控制防护活门21和用于驱动移动小车10的器件20。

Description

支架及包括其的高压开关柜

技术领域

本发明涉及组件，在后面该文件中也称为“支架”，其旨在并入多相电气开关柜。该组件特别地包括移动小车，用于承载电气开关装置。

所使用的术语“电气开关装置”没有区别地将开关、断路器、接触器、隔离开关、保险丝开关或者重合器类型中的任何装置归为一类。本发明尤其适合管理和监测高压电网，也就是说电压高于1000伏。

背景技术

高压电气开关柜通常包括具有几个单独隔室的金属结构。其中，可具有所谓的“母线”隔室，例如设置在开关柜的后部，其中电网的导电金属母线集合在一起；所谓的“开关设备”隔室，包括可以安装在移动小车上的开关装置，从而可插拔，也就是说可从母线断开连接；所谓的“电缆”隔室，用于电缆连接部分，通常包括用于电流/电压测量的传感器；习惯上称作“低压”箱的隔室，包括开关装置的保护和控制系统，特别地，具有一个或多个保护和控制继电器。例如，文件CN202134840U描述了这样的开关柜。

这样的开关柜的这些各种部件之间具有许多相互作用，这导致要进行信息交换(命令、探测、测量)的许多电气连接件，并且还导致出于安全原因放置在位的很多机械互锁件。此外，根据使用电气柜的用户提出的期望用途和需要，必须能够做出许多定制和选项，这些选项通常必须在电气柜的最终装配期间被并入。

其结果就是，关于这样的高压开关柜的设计、控制装置的形式化、装配、布线、工厂和现场测试是复杂的操作，其经常需要在高压操作方面高水平的技术和专业技能。此外，这些操作上出错的风险是重大的。

现在，逐渐期望简化、便于、确保高压开关柜的设计、装配、布线、测试和安装的这些操作的可靠性。尤其是，期望降低待连接的电缆的数目、用实施更加简单的电气控制装置来代替一些数量的机械锁。

发明内容

该目的通过一种支架实现，该支架旨在并入高压电气开关柜，所述支架包括：

移动小车，承载开关装置，开关装置设置有动触头、经由操作弹簧操作动触头的操作机构和用于促动操作弹簧的至少一个促动线圈，

机动化防护活门，旨在防止接近开关柜的导电母线，

用于驱动移动小车的机动化器件，旨在能够将开关装置连接到导电母线。

根据本发明，操作机构和促动线圈通过嵌在移动小车上的第一自动控制器控制，防护活门和用于驱动移动小车的器件通过嵌在支架中的第二自动控制器控制。

根据一个特征，支架还包括接地隔离开关，接地隔离开关通过第二自动控制器控制。

根据另一个特征，支架包括检修门，检修门通过第二自动控制器控制。

根据另一个特征，第一自动控制器和第二自动控制器通过数字联接件相互连接。

根据另一个特征，支架还包括电子防护继电器，其连接到数字联接件。

根据另一个特征，支架包括电流传感器，其旨在测量在开关装置中流通的电流，并且联接到电子防护继电器，所述支架包括电压传感器，其旨在测量开关装置中的电压，并且联接到电子防护继电器。

根据另一个特征，支架还包括连接到数字联接件的本地人机界面。

本发明还涉及一种高压开关柜，包括上游和下游导电母线，开关柜包括连接到导电母线的这样的支架。

有利地，本发明描述的支架设计为管理一定数量的功能的独立均质组件，并且其具有管理这些功能所需的所有控制装置和监测器件。该原理使得可能获得模块化自主组件，用于其的设计、控制装置的形式、装配、布线和测试将更简单、更可靠并且更快速地进行。这例如使得以下所述成为可能：

在安装在开关柜中之前，提供包括支架的所有功能的完整系统：开关装置、其自身机动化的开关设备、控制和防护系统、传感器、人机界面；

并入中央处理器单元，在逻辑上和数字上确保控制和互锁功能，

通过该中央处理器单元的参数化，提供更高并且更易于实施的定制水平，

通过引入数字联接件而简化布线，

可在其装配之后因此在其安装在支架中之前执行关于支架的所有测试，以加速最终现场任务，这些测试能够根据编程的序列自动进行，

通过简化对联接到支架的传感器和促动器的接近而便于维护，

提供新的功能，例如通过开关装置和接地隔离开关进行的导电母线的接地，或例如在开关装置拔开之前将操作弹簧自动卸载，

通过分别作用在开关装置上，或通过多个开关装置实施自动操作序列，来允许开关柜的本地或远程控制。

附图说明

其他特征将从下面根据附图给出的详细描述变得显而易见，附图中：

图1是根据本发明的实施例的支架的简图。

具体实施方式

图1显示了根据本发明的支架1的主要部件的总结构。这样的支架形成了围绕该开关装置的自主组件，并且将联接到该开关装置的各种控制、命令和监测功能组合在一起，以促使其集成在电气开关柜中。

支架1包括结构或者框架2，其优选是金属的。这个金属结构特别地包括导轨，移动小车(也叫手车)10能在导轨上移动。支架1的移动小车10承载着开关装置12，在图1的示例的情况下，开关装置12是多极断电器，但是本发明也可以应用在本文开头提到的其它开关装置中。

对于多个电极，该开关装置12据所知具有与动触头15配合的固定触头。开关装置12包括弹簧操作机构13，其具有操作弹簧，即断开弹簧和闭合弹簧，并且包括至少一个线圈14，用来促动操作弹簧。断开弹簧和闭合弹簧由线圈14的相应促动使得可能促动动触头15相对于固定触头的相应断开和闭合。为了简明的原因，图1中只示出了电极的一个动触头15。

开关装置可同样地包括用于断开动触头的促动线圈和用于闭合动触头的另一个促动线圈；或者可包括单个的促动线圈，其能够控制沿某个方向的移动来促动动触头的闭合，以及能够控制沿相反方向的移动来促动动触头的断开。

按照惯例，操作机构13也包括旨在重载操作弹簧的重载电机，使得开关装置12总是具有足够的能量，以能够在电网上的故障的情况下执行动触头15的快速依序断开，如果有必要，然后闭合-断开(O-F-O循环)。

而且，开关装置12设置有高压连接触头，分别为上游高压连接触头16a和下游高压连接触头16b，允许其分别连接到在开关柜成组的上游导电母线A和下游导电母线B。该连接例如形成在支架1的插件壳体3的内部，用于电极之间的介电绝缘。

支架1包括开关设备隔室，小车10和开关装置12位于其中。该开关设备隔室还容纳用于驱动移动小车10的机动化器件20，其旨在在插入位置和拔出位置之间移动该移动小车10，在插入位置中，触头16a，16b分别连接到开关柜的上游母线A和下游母线B，在拔出位置中，触头16a，16b从母线A，B断开。驱动器件20包括驱动马达，其用于例如旋转机械地联接到小车10的蜗杆。驱动器件20还包括图1中未图示的以下元件：附接器件，使得可能将开关装置12从拔出位置驱动到插入位置，例如使用与锁定机构器材配合的附接指；和允许机架1和开关装置12之间的自动连接的器件，以使低压信号在支架1和开关装置12之间流通。

可选地，支架1的开关设备隔室还容纳电流传感器17，优选地为低水平LPCT(低功率电流互感器)类型，面对插件壳体3设置，并且经过连接触头16a和16b，以在开关装置12在插入位置中时测量在开关装置12的上游和下游流通的电流。类似地，电源传感器18，优选地为低水平LPVT(低功率电压互感器)类型，也可安装在支架1中，例如用于测量开关装置12和地之间的电压。

支架1还包括机动化的防护活门21。该活门翻折回到所谓的高位置，以允许开关装置12的连接触头16a，16b接近开关柜的高压导电母线A，B，或展开在所谓的低位置中，以当开关装置拔出时抑制接近导电母线A，B，从而通过将操作员与可能处于高压的母线A，B隔离确保操作者的安全性。活门12可在其运动时通过联接到支架1的金属结构2的引导导轨引导。

可选地，支架1还具有接地功能件，其通常被容纳在支架1的底部部分中。该功能件使用接地隔离开关23形成，接地隔离开关23在一侧连接到金属结构2的联接到地的点，在另一侧通过导体24连接到下游导电母线B。

根据本发明，支架1包括第一自动控制器10和第二自动控制器29。第一自动控制器19和第二自动控制器29可以是PLC(可编程逻辑控制器)类型的可编程逻辑控制器，或更一般地，可以是任何类型的IED(智能电子器材)，其具有存储器、输入/输出和能够读取与例如传感器联接的输入、能够执行存储在存储器中的程序以写入与例如促动器联接的输出的中央处理器单元。它们通过有线或无线联接件被连接到各种传感器/促动器。

而且，它们基于例如以太网和/或无线类型的通信网络通过数字联接件5相互连接，允许它们实时交换数据/信息。优选地，该数字联接件5还使得可能具有自动控制器19,29，其与远程控制装置和SCADA(监视控制和数据采集)类型的监视系统或类似物通信。而且，为了与本地操作者对话，支架1可包括例如设置在支架1的前面板4上的显示屏/键盘类型或远程地设置(智能手机、平板电脑)的本地人机界面28，该人机界面28自身还连接到数字联接件5。

第一自动控制器19直接嵌在移动小车10上，并且更具体地，负责监视和控制联接到开关装置12，特别是联接到操作机构13和触动线圈14的元件。第一自动控制器19还基于关于动触头15或辅助传感器的位置的信息管理联接到开关装置的任何辅助继电器的控制。

为此，第一自动控制器19可从也并入支架1的多个传感器接收信息作为输入，例如在促动线圈中和在操作弹簧重载电机中流通的电流，操作弹簧的位置，动触头15的位置，关于开关装置12的状态的信息(真空损失、温度、触头粘连)，移动小车的位置等。

第二自动控制器29更具体地负责监测和控制联接到支架1的其他元件，特别是防护活门21的电机和用于驱动移动小车的器件20的电机。第二自动控制器29还监测和控制接地隔离开关23。其还管理本地人机界面28，当其存在时，以及用于锁定接近支架内部的控制装置，例如支架1的允许接近开关装置12的检修门的控制装置。该检修门(图1中未图示)位于支架1的前面板4上，并且通过由第二自动控制器29驱动的电气锁控制。

为此，第二自动控制器29可从也并入支架1中的各种传感器接收信息作为输入，例如在活门21的电机中以及驱动电机20中流通的电流，移动小车10的位置，活门21的位置，隔离开关23的触头的位置，关于安全锁(接近支架的隔室和前面板)和关于小车的环境(温度、湿度等)的信息，关于支架1的前面板上的检修门的位置(打开或关闭)的信息等。

而且，与第二自动控制器29不同的电子防护继电器25嵌入在支架1中。其通过数字联接件5连接到第一自动控制器19和第二自动控制器29，以能够交换数据/信息。电子防护继电器25，其也可以是IED或PLC类型，主要负责监测在开关装置中连通的电网的状态，以保护连接到开关柜的负载并且发送命令来断开和闭合开关装置12的动触头15。即使这些功能可以并入第一或第二自动控制器，通常出于安全性和可用性原因，将其以特定器材25分离，优选负责监测电网上的故障和异常。

电子防护继电器25从特别是低水平电流传感器LPCT 17、低水平电压传感器LPVT18和开关装置12的动触头的位置(断开、闭合)接收信息作为输入。该信息可然后被经由数字联接件5发送到第二自动控制器29。

因而，支架1的数字结构形成集成和自主的组件，其使得可能在电气和数字方面管理所有控制器及其相关联的电气互锁装置，而已有的这些互锁装置通常包括更复杂实施并且功能方面更严格的机械部件。

特别地，自动闭合接地隔离开关23和开关装置12的拔出位置之间的机械互锁不在存在。正是负责控制隔离开关23的第二自动控制器29使得可能自动断开/闭合隔离开关23。这通过有利地避免增加特定的电气柜或使用接地分流器，使得可能容易地产生包括能够将上游导电母线A和下游导电母线B连接到地的功能。为此，第二自动控制器29检查开关装置12处于插入位置且处于开状态(即动触头15闭合)，然后检查开关装置12中连通的电压的存在(凭借传感器18)。然后其可在操作员的请求下完全安全地闭合隔离开关23，这提供了将导电母线A和B连接到地的简单方式，这对于进行母线的维护非常有用。

类似地，当操作员想要拔开开关装置12并且将其从支架1取出时，第一自动控制器19能够容易地执行包括自动地解除弹簧的功能，以避免操作员附接任何与存在的装载的弹簧相关的风险。该功能现在电动地进行，不再需要任何复杂的机械器材。为此，当开关装置12处于拔出位置并且在准许支架1的检修门打开之前，第一自动控制器19自动地执行开关装置12的动触头15的闭合然后断开的操作，而没有然后重新致动操作机构13的再装载电机。因而，无需任何机械器材，操作弹簧在操作员拔开开关装置12时没有装载，这将降低操作员工作中的风险。

Claims (9)

1.一种支架，旨在并入高压电气开关柜中，所述支架包括：

移动小车(10)，承载开关装置(12)，开关装置(12)设置有动触头(15)、经由操作弹簧操作动触头的操作机构(13)和用于促动操作弹簧的至少一个促动线圈(14)，

机动化防护活门(21)，旨在防止接近开关柜的导电母线(A，B)，

用于驱动移动小车(10)的机动化器件(20)，旨在能够将开关装置(12)连接到导电母线(A，B)，

其特征在于：

操作机构(13)和促动线圈(14)通过嵌在移动小车(10)上的第一自动控制器(19)控制，

防护活门(21)和用于驱动移动小车(10)的器件(20)通过嵌在支架(1)中的第二自动控制器(29)控制。

2.根据权利要求1所述的支架，其特征在于，其还包括接地隔离开关(23)，接地隔离开关(23)通过第二自动控制器(29)控制。

3.根据权利要求1所述的支架，其特征在于，其还包括检修门，检修门通过第二自动控制器(29)控制。

4.根据权利要求1所述的支架，其特征在于，第一自动控制器(19)和第二自动控制器(29)通过数字联接件(5)相互连接。

5.根据权利要求4所述的支架，其特征在于，电子防护继电器(25)也嵌入在支架(1)中，电子防护继电器(25)连接到数字联接件(5)。

6.根据权利要求5所述的支架，其特征在于，其包括电流传感器(17)，电流传感器旨在测量在开关装置(12)中流通的电流，并且连接到数字防护继电器(25)。

7.根据权利要求5所述的支架，其特征在于，其包括电压传感器(18)，电压传感器旨在测量开关装置(12)中的电压，并且联接到电子防护继电器(25)。

8.根据权利要求4所述的支架，其特征在于，其还包括连接到数字联接件(5)的本地人机界面(28)。

9.一种高压开关柜，包括上游和下游导电母线(A，B)，其特征在于，其包括连接到导电母线(A，B)的根据前述权利要求中任一项所述的支架(1)。