CN112202076A - 基于电子式传感器的一二次融合环网柜 - Google Patents

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丁永生
杜丽
李自清
潘明
宋云翔
李力
马思宁
包铁华
陆军
施闻博
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Shanghai Zhixin Electric Co Ltd
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Shanghai Zhixin Intelligent Electric Co Ltd
Shanghai Zhixin Electric Co Ltd
State Grid Electric Power Research Institute
Jiangsu Nari Power Electrical Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种基于电子式传感器的一二次融合环网柜，包括柜体；开关组合单元，包括若干个相连的一次开关；电缆连接附件，与开关组合单元的出线端子相连；电子式电压传感器、电子式电流传感器和电子式零序电流传感器，均套设于电缆连接附件的外部，采集电压信号、电流信号和零序电流信号；智能单元，输入端分别与电子式电压传感器、电子式的电流传感器和电子式零序电流传感器相连，数据传输端与各一次开关相连，采集各个一次开关的状态信号，以及发送分合指令至一次开关。本发明能够解决传统环网柜因配置电磁式互感器存在的测量范围不宽、磁饱和导致数据失真、谐振导致设备损坏等问题，并能实现一二次设备一体化制造和检测，保证与实际使用情况一致。

Description

基于电子式传感器的一二次融合环网柜
技术领域
本发明属于配电技术领域，具体涉及一种基于电子式传感器的一二次融合环网柜。
背景技术
一方面，传统环网柜中配置了电磁式互感器存在以下几个缺点：电压等级越高，绝缘难度越大；测量动态范围小，电流较大时会出现磁饱和，影响故障识别；CT开路会产生高压，危及人身及设备安全；另外还会产生铁磁谐振，导致设备损坏。
另一方面，传统环网柜的一次设备与二次设备大多以分开制造、集中装配的方式进行成套融合，产品检测也多采用一二次分开独立的方式进行，这与产品实际使用设备时一二次设备同时工作、相互影响的实际情况不符，且会导致测量数据出现问题时一二次设备问题责任界限不清的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种基于电子式传感器的一二次融合环网柜，配置了电子式传感器，能够解决环网柜中配置电磁互感器存在的不足，并能够实现一二次设备一体化制造和检测，保证与实际使用情况一致。
为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种基于电子式传感器的一二次融合环网柜，包括柜体，以及设于所述柜体内的：
开关组合单元，包括若干个相连的一次开关；
电缆连接附件，与所述开关组合单元的出线端子相连；
电子式电压传感器，套设于所述电缆连接附件的外部，采集电压信号；
电子式电流传感器，套设于所述电缆连接附件的外部，采集电流信号；
电子式零序电流传感器，套设于所述电缆连接附件的外部，采集零序电流信号，其与所述电子式电压传感器、电子式零序电流传感器和电缆连接附件采用一体化设计；
智能单元，输入端分别与所述电子式电压传感器、电子式的电流传感器和电子式零序电流传感器相连；所述智能单元的数据传输端分别与各一次开关相连，用于采集各个一次开关的状态信号，以及发送分合指令至一次开关。
可选地，所述电缆连接附件包括A相电缆、B相电缆和C相电缆，所述开关组合单元的出线端子为三相端子，各相电缆分别与所述出线端子的对应端相连。
可选地，所述A相电缆、B相电缆和C相电缆上均分别套设有电子式电压传感器和电子式电流传感器。
可选地，各一次开关的A相端通过电连接件相连后，连接至所述出线端子的A相端；各一次开关的B相端通过电连接件相连后，连接至所述出线端子的B相端；各一次开关的C相端通过电连接件相连后，连接至所述出线端子的C相端。
可选地，所述电子式电压传感器、电子式电流传感器和电子式零序电流传感器均选用无源型电子式传感器。
可选地，所述智能单元包括输入输出模块和数据处理模块；
所述输入输出模块接收电子式电压传感器、电子式电流传感器和电子式零序电流传感器输出的电信号，并发送至数据处理模块；
所述数据处理模块对接收到电信号进行处理，获得与各一次开关相应的分合指令，并发送至输入输出模块，由所述输入输出模块发送所述分合指令至对应的一次开关。
可选地，所述智能单元还包括数据存储模块，所述数据存储模块接收并存储数据处理模块接收和发送的信息。
可选地，所述智能单元还包括通讯模块，所述通讯模块用于实现同级智能单元间或智能单元与上级终端间的信息交互。
可选地，所述智能单元还包括加密解密模块，所述加密解密模块负责智能单元中对外交互数据的加密与解密。
可选地，所述基于电子式传感器的一二次融合环网柜还包括设于柜体外部的通讯主机，所述通讯主机与所述通讯模块相连。
可选地，所述电子式电压传感器、电子式电流传感器和电子式零序电流传感器的输出电压均小于或等于6.5V。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明将一二次设备有机地融合成一体，实现一二次设备一体化制造和检测，保证出厂检测性能与实际运行工况一致，产品可靠性高。
进一步地，本发明中的电子式电压传感器、电子式电流传感器和电子式零序电流传感器均是采用无源电子式传感器，测量范围广、精度高、体积小、可靠性高。
进一步地，当存在多个一二次融合环网柜单元共同运行时，由于设计了通讯模块，因此，各单元中的智能单元在同级设备间可以采用光纤、无线等方式进行连接，采用主从控制或指定主机方式实现开关之间信息的联锁、闭锁、故障信息传递等操作。
进一步地，一二次融合环网柜中配置的智能单元采用分布式设计方案，可以独自与外界进行信息的交流传递，也可以由额外配备的专门的通讯主机收集配电站所中所有分步式智能单元的信息，并由专门的通讯主机实现站所设备与外界后台信息的交流传递。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明一种实施例的一二次融合环网柜的整体结构示意图；
图2为本发明一种实施例的智能单元的框图；
图3为本发明一种实施例的一二次融合环网柜的运行原理示意图；
图中：
1-柜体，2-开关组合单元，3-电缆连接附件，4-电子式电压传感器，5-电子式电流传感器，6-电子式零序电流传感器，7-智能单元。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
实施例1
如图1所示，本发明实施例中提供了一种基于电子式传感器的一二次融合环网柜，包括柜体1，以及设于所述柜体1内的：
开关组合单元2，包括若干个相连的一次开关；在具体实施过程中，各一次开关之间通过电连接件相连；本发明实施例中的开关组合单元2可以采用现有技术来实现，因此本发明实施例中不做过多的赘述；
电缆连接附件3，与所述开关组合单元2的出线端子相连；
电子式电压传感器4，套设于所述电缆连接附件3的外部，采集电压信号；
电子式电流传感器5，套设于所述电缆连接附件3的外部，采集电流信号；
电子式零序电流传感器6，套设于所述电缆连接附件3的外部，采集零序电流信号，其与所述电子式电压传感器4、电子式零序电流传感器6和电缆连接附件3采用一体化设计，方便用户根据需要进行功能定制及产品使用、维护；
智能单元7，输入端分别与所述电子式电压传感器4、电子式的电流传感器和电子式零序电流传感器6相连；所述智能单元7的数据传输端分别与各一次开关相连，用于采集各个一次开关的状态信号，以及发送分合指令(即控制信号)至一次开关。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述开关组合单元2的出线端子为三相端子，具体包括A相端、B相端和C相端；所述开关组合单元2中的各一次开关的A相端通过电连接件相连后，连接至所述出线端子的A相端；各一次开关的B相端通过电连接件相连后，连接至所述出线端子的B相端；各一次开关的C相端通过电连接件相连后，连接至所述出线端子的C相端；所述电缆连接附件3包括A相电缆、B相电缆和C相电缆，各相电缆分别与所述出线端子上对应的A相端、B相端和C相端相连；所述A相电缆、B相电缆和C相电缆上均分别套设有电子式电压传感器4和电子式电流传感器5，分别采集开关组合单元2各相的电压信号和电流信号。
在本实施例的一种具体实施方式中，所述电子式电压传感器4、电子式电流传感器5和电子式零序电流传感器6均选用无源型电子式传感器，由于无源型电子式传感器在工作过程中不需要额外提供电源，能够实现产品体积小、结构简单、测量范围宽/精度高、可靠性高，解决了传统产品中存在的电磁式互感器本身存在的不足。本发明实施例中所述的电子式电压传感器4、电子式电流传感器5和电子式零序电流传感器6的输出电压均小于或等于6.5V，即电子式电压传感器4、电子式电流传感器5和电子式零序电流传感器6与智能单元7之间内部传递的数据为小电压信号，具有精度高、能量损耗低的效果，有别于现有技术中电磁式互感器的5A或1A的电流信号及100V电压信号。本发明实施例中的电子式电压传感器4、电子式电流传感器5和电子式零序电流传感器6的结构本身均为现有技术。在具体实施过程中，本发明实施例中的电子式电压传感器4可以采用电容分压原理的原理制作，每相电容传感器由多组高压电容、多组低压电容、多组低压调整电容、多组分压电阻构成，将一次高压经过变换后在二次分压电阻两端输出电压小信号，可同时提供相电流及零序电流，当然电子式电压传感器4也可采用阻容分压等其它方式实现。所述的电子式的电流传感器可以采用低功耗线圈配合分压电阻形式在二次侧输出电压小信号，信号精度可达0.5S级；所述的电子式零序电流传感器6可以采用精密磁势转换，将获得的二次零序电流，通过串联精密电流互感器和并联高精度取样电阻，采集到高精度的电压小信号，减小了传感器体积，并从原理上避免了不对称磁场对零序电流精度的影响。
在本发明的一种具体实施例中，如图2所示，所述智能单元7包括电源模块、数据处理模块、数据存储模块、通讯模块、加密解密模块和输入输出模块；
所述电源模块用于为智能单元7供电；
所述输入输出模块接收电子式电压传感器4、电子式电流传感器5和电子式零序电流传感器6输出的电信号，并发送至数据处理模块；
所述数据处理模块对接收到电信号进行处理，获得与各一次开关相应的分合指令，并发送至输入输出模块，由所述输入输出模块发送所述分合指令至对应的一次开关。
所述数据存储模块接收并存储数据处理模块接收和发送的信息。
所述通讯模块用于实现同级智能单元7间或智能单元7与上级终端间的信息交互。
所述加密解密模块负责智能单元7中对外交互数据的加密与解密；
如图3所示，当存在两个或者更多的一二次融合环网柜(参见图3中的一二次融合环网柜1和一二次融合环网柜2)，且配电站所本地没有额外配置的集中通讯主机时，采用分布式设计的智能单元7可以独自与外界(即后台或通讯终端)进行信息交互；各个一二次融合环网柜单元的同级智能单元7间可以采用光纤、无线等方式进行通讯模块的连接，采用主从控制或指定主机方式实现开关之间信息的联锁、闭锁、故障信息传递等操作。
实施例2
基于实施例1，当就地配置了本实施例与实施例1的区别在于：当存在两个或者更多的一二次融合环网柜，且配电站所本地额外配置的通讯主机(图中未示出)时，采用分布式设计的智能单元7均通过通讯模块连接至该通讯主机，由所述额外配置的通讯主机收集各个智能单元7的信息，并实现站所设备与外界后台或通讯终端信息的交互功能。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (11)

1.一种基于电子式传感器的一二次融合环网柜，其特征在于，包括柜体，以及设于所述柜体内的：
开关组合单元，包括若干个相连的一次开关；
电缆连接附件，与所述开关组合单元的出线端子相连；
电子式电压传感器，套设于所述电缆连接附件的外部，采集电压信号；
电子式电流传感器，套设于所述电缆连接附件的外部，采集电流信号；
电子式零序电流传感器，套设于所述电缆连接附件的外部，采集零序电流信号，其与所述电子式电压传感器、电子式零序电流传感器和电缆连接附件采用一体化设计；
智能单元，输入端分别与所述电子式电压传感器、电子式的电流传感器和电子式零序电流传感器的输出端相连；数据传输端分别与各一次开关相连，用于采集各一次开关的状态信号，以及发送分合指令至一次开关。
2.根据权利要求1所述的一种基于电子式传感器的一二次融合环网柜，其特征在于：所述电缆连接附件包括A相电缆、B相电缆和C相电缆，所述开关组合单元的出线端子为三相端子，各相电缆分别与所述出线端子的对应端相连。
3.根据权利要求2所述的一种基于电子式传感器的一二次融合环网柜，其特征在于：所述A相电缆、B相电缆和C相电缆上均分别套设有电子式电压传感器和电子式电流传感器。
4.根据权利要求2所述的一种基于电子式传感器的一二次融合环网柜，其特征在于：各一次开关的A相端通过电连接件相连后，连接至所述出线端子的A相端；各一次开关的B相端通过电连接件相连后，连接至所述出线端子的B相端；各一次开关的C相端通过电连接件相连后，连接至所述出线端子的C相端。
5.根据权利要求1所述的一种基于电子式传感器的一二次融合环网柜，其特征在于：所述电子式电压传感器、电子式电流传感器和电子式零序电流传感器均选用无源型电子式传感器。
6.根据权利要求1所述的一种基于电子式传感器的一二次融合环网柜，其特征在于：所述智能单元包括输入输出模块和数据处理模块；
所述输入输出模块接收电子式电压传感器、电子式电流传感器和电子式零序电流传感器输出的电信号，并发送至数据处理模块；
所述数据处理模块对接收到电信号进行处理，获得与各一次开关相应的分合指令，并发送至输入输出模块，由所述输入输出模块发送所述分合指令至对应的一次开关。
7.根据权利要求6所述的一种基于电子式传感器的一二次融合环网柜，其特征在于：所述智能单元还包括数据存储模块，所述数据存储模块接收并存储数据处理模块接收和发送的信息。
8.根据权利要求6所述的一种基于电子式传感器的一二次融合环网柜，其特征在于：所述智能单元还包括通讯模块，所述通讯模块用于实现同级智能单元间或智能单元与上级终端间的信息交互。
9.根据权利要求8所述的一种基于电子式传感器的一二次融合环网柜，其特征在于：所述智能单元还包括加密解密模块，所述加密解密模块负责智能单元中对外交互数据的加密与解密。
10.根据权利要求8所述的一种基于电子式传感器的一二次融合环网柜，其特征在于：所述基于电子式传感器的一二次融合环网柜还包括设于柜体外部的通讯主机，所述通讯主机与所述通讯模块相连。
11.根据权利要求1所述的一种基于电子式传感器的一二次融合环网柜，其特征在于：所述电子式电压传感器、电子式电流传感器和电子式零序电流传感器的输出电压均小于或等于6.5V。
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